Двутавровые балки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях

Двутавровые балки с двойной перекрестной дощатой стенкой на гвоз­дях относятся к конструкциям построечного изготовления. Они состоят из дощатых или брусчатых поясов, стенки из двух слоев досок и ребер жест­кости. Основные типы таких балок показаны на рис. 6.7. Благодаря про­стоте изготовления и надежности в работе, такие конструкции широко применялись в строительстве в 30-х годах XX века, в годы Великой Отече­ственной войны — при восстановлении мостов, в послевоенный период — в покрытиях производственных зданий и во многих случаях успешно экс­плуатируются до настоящего времени.

По очертанию верхнего пояса балки подразделяются на балки с парал­лельными поясами, односкатные и двускатные.

Основные правила конструирования балок:

- рекомендуемые пролеты балок 9... 15 м;

- полная высота балок с параллельными поясами, односкатных в середине пролета и двускатных в четвертях пролета h ₁ должна прини­маться не менее 1/9 l;

- высота односкатных и двускатных балок на опоре должна быть не менее 0,4 h ₁

- стенка выполняется из досок толщиной 25...40 мм, шириной
150...200 мм, наклоненных к нижнему поясу под углом 30...45°;

- пояса изготавливаются из досок толщиной 40...60 мм или из брусь­ев (мосты);

 

 

 

 

-  доски поясов прибиваются к стенке гвоздями таким образом, чтобы
защемление конца гвоздя во второй поясной доске было не менее 4 d _гв (за вычетом 6 мм на щели);

- при брусчатых поясах каждая полубалка изготавливается отдельно,
а затем пояса скрепляются болтами, а стенки — гвоздями;

- для обеспечения устойчивости стенки по длине балки ставятся ребра
жесткости из досок через 1/10/;

- при изготовлении балок им придается строительный подъем
1/200 пролета;

- стыки поясов устраиваются в сечении, где поперечная сила равна
нулю;

- на опорах и в местах расположения прогонов кровли рекомендуется
ставить, помимо ребер жесткости, вертикальные накладки на всю
высоту балки.

Особенности расчета балок. В статическом отношении балка с пере­крестной дощатой стенкой является фермой многорешетчатой системы с растянутыми нисходящими от опор и сжатыми восходящими раскосами, которые образуют дощатую стенку. Нормальные усилия воспринимаются только поясами, а стенка работает на сдвигающие усилия, возникающие между поясами и стенкой при изгибе балки. Эпюры действующих усилий и зоны гвоздевого забоя показаны на рис. 6.8. Подробный расчет таких ба­лок дан в учебниках [9,12]. Для односкатных и двускатных балок опасное сечение определяется так же, как для клееных балок [см. формулу (6.8)].

Клееные деревянные балки

Основные типы клееных деревянных балок (постоянного по длине сече­ния, односкатные, двускатные, ломаного очертания и криволинейные) и их поперечные сечения показаны на рис. 6.9. Основным типом поперечного се­чения является прямоугольное сечение постоянной высоты, другие типы се­чений применяются при технико-экономическом обосновании. Примеры применения клееных деревянных балок в покрытиях современных зданий показаны на рис. 6.10.

Расчет клееных деревянных балок ведется по известным формулам для изгибаемых элементов (см. подразд. 3.5) с введением поправочных коэф­фициентов к моменту сопротивления сечения и расчетному сопротивле­нию древесины на изгиб, учитывающих толщину слоев, высоту сечения, наличие ослаблений и другие факторы для клееных элементов. Оценку плоского напряженного состояния клееных балок на действие главных растягивающих напряжений в приопорных зонах рекомендуется произво­дить по рекомендациям пособий [8,12]. В односкатных и двускатных бал­ках опасное сечение (с максимальными напряжениями от изгиба) не сов­падает с сечением, в котором возникает максимальный изгибающий момент, и находится на расстоянии х_м от опоры с меньшей высотой. При равномерно распределенной нагрузке по всему пролету х_м находится по формулам:

а) для балок прямоугольного сечения

                   x _м = lh _оп /2 h _ср (6.7)

г

l — расчетный пролет балки;

h _оп — высота балки на опоре с меньшей высотой;

h _ср — высота балок в середине пролета;

б) для балок двутаврового сечения

            x _м = (√γ (1 + γ) – γ) (6.8)

где γ = h _{оп /} ltgα,

h _оп – высота на опоре между осями поясов в двутавровых балках;

α – угол наклона верхнего пояса балки к горизонту.

> αh оп — высота на опоре между осями поясов в двутавровых балках; а — угол наклона верхнего пояса балки к го­ризонту.

В тех случаях, когда по конструктивным соображениям необходимо уст­раивать подрезки у опор изгибаемых элементов (например, при опирании вспомогательных балок на главные, раскреплении прогонами верхних поя­сов ферм и т. д.), надо соблюдать следующее условие (см. рис. 6.2, в):

                    A / bh ≤ 0,4 M Па    (6.9)

 

где A — опорная реакция балки от расчетной нагрузки;

b и h — ширина и полная высота сечения балки без подрезки.

При этом глубина врезки не должна превышать 0,25 высоты сечения, длина опорной площадки — не более высоты сечения, длина скошенной части — более двух величин глубины врезки: а < 0,25 h, с < h, с₁ > 2а. Если среднее скалывающее напряжение получается более 0,4 МПа, подрезки на опоре балок не допускаются.

В двутавровых и тавровых балках в случаях, когда нагрузка приложена к нижнему поясу балок, делается проверка на отрыв нижней полки по эм­пирической формуле (см. рис. 6.2, г)

           N ≤ 0,04 b ₁ c (6.10)

где N — суммарная расчетная двусторонняя нагрузка на полку от опорных

планок, кН;

b ₁ — ширина стенки балки или ее половина при односторонней нагрузке, см;

  с — ширина опорной планки, см.

Клеефанерные балки

Общие сведения

Одним из путей снижения массы деревянных балок является применение клеефанерных балок. Вместе с тем клеефанерные балки имеют пониженную огнестойкость. Основные типы клеефанерных балок и их попе­речные сечения даны на рис. 6.11. Области применения клеефанерных ба­лок те же, что и клееных деревянных балок: прогоны покрытий, ребра клеефанерных панелей и т. д. Клеефанерные балки состоят из дощатых поясов и фанерной стенки. Для изготовления таких балок используются пиломатериалы хвойных пород 1-го и 2-го сортов и водостойкая фанера марок ФСФ и ФБС (см. подразд. 2.9). Требования к качеству изготовления клеефанерных конструкций аналогичны требованиям к изготовление КДК (см. главу 13).

Основные правила конструирования клеефанерных балок:

- рекомендуемые пролеты 9... 12 м (за рубежом до 40 м);

- размерами поперечного сечения предварительно задаются исходя из
проектируемых нагрузок: h ≈ (1/10... 1/12) l, h _п  ≈ (1/6... 1/10) h;

- пояса балок выполняются из досок δ ≤ 50 мм и шириной не более 100 мм, при большей ширине в поясах делаются пропилы для сни­жения напряжений в клеевом шве между древесиной и фанерой;

- фанерная стенка должна быть толщиной более 8 мм, стыки фанер­ной стенки по длине выполняются на усилие впритык с накладками;

- для лучшего использования несущей способности фанерной стенки
листы фанеры располагаются так, чтобы волокна ее рубашек были
направлены вдоль оси балки;

- устойчивость вертикальной стенки обеспечивается постановкой ре­бер жесткости через 1/10 l, в крайних панелях сечение усиливается
дополнительным листом фанеры и подкосом жесткости;

 

 

 

 

 

 

 

- внутренние полости коробчатых сечений обрабатываются комбини­рованными составами антисептиков и антипиренов.

Порядок расчета клеефанерных балок тот же, что и клееных деревян­ных балок.