Проверка крепления стыковых накладок.

Вертикальные стыки листов фанеры стенки, расположенные по длине балки через 1500 мм, перекрыты фанерными стыковыми накладками на клею с заходом их на длину 75 мм в каждую сторону от стыка стенки. Проверим прочность клеевых швов, прикрепляющих накладки в растянутых зонах балки.

Наибольшее растягивающее напряжение у стыка стенки в наиболее напряженном сечении на расстоянии х =4600 мм от опоры на уровне нижней грани стыковой накладки определяется зависимостью:

 

 

где – максимальное краевое нормальное напряжение в поясе балки,

– предельное растягивающее напряжение в стенке при отношении:

,

 

где h_x – полная высота балки,

h_x0 = h_x -2 h_в – высота стенки в свету в сечении,

h_в – высота досок наружных слоев, принятая 145 мм.

 

Расчет опирания балки на стойку.

Из условия смятия в опорной плоскости древесины нижнего пояса балки поперек волокон находим ширину обвязочного бруса:

 

 

Принимаем брус сечением 225х200 мм.

Проверяем высоту бруса как распорки вертикальных связей:

 

 

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КЛЕЕФАНЕРНОЙ БАЛКИ С ВОЛНИСТОЙ СТЕНКОЙ

Пример расчета.

Разработать несущую конструкцию покрытия размерами в плане 12х52 м. Район постройки VI.

Нагрузки приведены в таблице 6.

 

Таблица 6 - Нагрузки на покрытие

Вид нагрузки	Коэфф. перегрузки	Нагрузки
единичные, кН/м^2	на 1 м балки, кН/м
норматив- ная	расчет- ная	норматив- ная	расчет- ная
Постоянная нагрузка Утепленная клеефанерная панель	-	0,440	0,507	2,640	3,043
Снеговая нагрузка	1/0,7	1,680	2,400	10,080	14,400
Полная нагрузка	-	2,120	2,907	12,720	17,443

Подбор сечений элементов балки.

Принимаем полную высоту балки h в середине пролета и на опорах h₀ при учете уклона кровли i = 0,1:

Определение расчетных усилий.

Наиболее опасное при изгибе двухскатных балок коробчатого и двутаврового профиля сечение балки находится от опор на расстоянии:

где

,

 

где =0,1, т.к. уклон кровли принимаем i = 0,1;

h'₀ – расстояние между центрами сечений поясов на опорах балки.

Расчетный изгибающий момент в опасном сечении и наибольшая поперечная сила на опоре балки:

 

 

Из условия среза стенки на опоре находим ее толщину:

 

 

где R^ф_ср =6 МПа– расчетное сопротивление фанеры срезу.

Принимаем =22 мм.

Учитывая, что изгибающий момент полностью воспринимается поясами, находим требуемую площадь сечения поясов.

Высота балки в расчетном сечении:

 

h_х = h₀ + x · i =90+456·0,1=136 cм.

 

Расстояние между центрами тяжести поясов:

 

,

 

где – высоту поясов ориентировочно принимаем 15 см,

тогда

 

где R_р =10 МПа – расчетное сопротивление древесины растяжению.

 

Выбор сечений поясов. Принимаем пояса в виде клееных пакетов из трех досок толщиной 55 мм (до острожки 60 мм). Тогда:

 

F_п = b_п · h_п =16,5·15=247,5 см².

 

Проверка принятого сечения.

Геометрические характеристики расчетного сечения:

 

 

 

Находим коэффициент снижения момента сопротивления балки за счет податливости волнистой стенки:

 

,

где

 

где – модуль упругости материала поясов,

– модуль сдвига фанерной стенки,

– коэффициент, учитывающий форму волны; принимаемый равным 1.

Проверка принятого сечения:

-по максимальным нормальным напряжениям в расчетном сечении на расстоянии х =136см

 

 

-по жесткости:

 

где I_пр – момент инерции сечения в середине пролета:

 

– коэффициент, учитывающий податливость волнистой стенки:

 

– коэффициент, учитывающий переменность сечения по длине:

– максимальный относительный прогиб балки, определяемый по таб. 19, СНиП 2.01.07-85.

Следовательно, принятое сечение балки с волнистой стенкой удовлетворяет требованиям прочности и жесткости.

 

3. Расчет волнистой фанерной стенки (рисунок 17).

Применяем следующий способ крепления фанерной стенки к поясам: в поясах выбираются прямоугольные пазы шириной h_в + δ_в (h_в - высота волны), в которые при сборке заводится фанерная стенка и затем паз заливается эпоксидным клеем с наполнителем. Глубину пазов находим из условия прочности клеевого соединения по скалыванию шва между шпонами фанеры на ширине участка, равного глубине паза.

Глубина паза:

 

где S₀ – статический момент опорного сечения,

 

a.

Б. в.

 

Рисунок 17. Клеефанерная балка с волнистой стенкой:

а – общий вид; б – деталь крепления стенки к поясу; в – соединение стенки по длине на ус;

 

I₀ – момент инерции сечения:

,

 

принимаем b_ск =12 cм.

Преимущество волнистой стенки перед плоской заключается в том, что она обладает большей устойчивостью. Мы имеем возможность формировать профиль волнистого листа и задаваться параметрами высоты волны h_в и длины волны l_в, обеспечивающими местную устойчивость стенки при установленных габаритных размерах балки и ее толщине.

Расчет профиля волнистого листа по устойчивости вблизи опоры.

Условие местной устойчивости:

 

.

Находим квадрат гибкости стенки, задавшись в соответствии с шириной поясов высотой волны h_в =50 мм:

,

где h_ст – высота стенки в свету между поясами:

 

 

Коэффициент k ₁ зависит от модуля упругости и модуля сдвига фанеры и равен:

 

 

Коэффициент k ₂ зависит от отношения размеров волны h_в / l_в:

;

по приложению 26 [4] находим .

Конструктивно принимаем l_в =118 cм – кратный пролету, с тем, чтобы выполнялось условие

Так как балка переменной высоты, проведем проверку сечения стенки на устойчивость в ¼ пролета при Q _1/4=52,33 кН,

 

,

,

 

,

 

где

 

Проверкой установлено, что устойчивость волнистой стенки по всей длине балки обеспечена.