Растянуто-изгибаемые элементы

В растянуто-изгибаемых элементах кроме изгибаю­щего момента действует центрально-приложенное уси­лие, которое растягивает стержень (рис. 111.10), т. е. на­правлено в обратную сторону по сравнению со сжато-изгибаемым элементом. Поэтому после прогиба стержня, вызванного изгибающим моментом, нормальное усилие будет создавать дополнительный момент противополож­ного знака и таким образом уменьшать основной мо­мент. Так как на деревянные элементы при растяжении сильно влияют пороки древесины, снижая их прочность, то растянуто-изгибаемые элементы рассчитывают в за­пас прочности без учета дополнительного момента 01 продольных сил при деформации стержня по формуле

рис. 111.2 Зависимость деформаций от напряжений σ—е при сжатии древесины.

 

рис. 111.3 Коэф. продольного изгиба при различных гибкостях.

На рис. 111.2 показана зависимость σ— е при сжатии древесины, из которого видно, что за пределом пропорциональности модуль уп­ругости, характеризуемый углом наклона касательной к горизонтали, резко меняется. φ=А/ λ² Для древесины А=3000, для фанеры А==2500.

Уравнение (111.8) являеюя гиперболической кривой и называется гиперболой Эйлера. Если построить эту кривую, то будет видно (рис. 111.3), что при малых гибкостях, когда критическое напряжение превышает пре­дел пропорциональности, коэффициент продольного из­гиба получается больше 1, чего по существу быть не может.

Вопросом расчета на продольный изгиб при работе стержня за пределом пропорциональности занималась

а) невыходящие на кромку, б — выходящие на кромку.

φ=1- а(λ/100)²

Для древесины коэффициент а=0,8, для фанеры а= 1

Зная, как определить коэффициент продольного изгиба, расчет на продольный изгиб выполняют по формуле

σ _с=N/φF_расч≤R_с

 

σ_р= N/F_нт + М_qR_р/W_нтR_и≤R_р

где F_нт —площадь сечения нетто, R_р, R_и — расчетные сопротивления растяжению и изгибу.

При определении W_нт ослабления, расположенные не участке элемента длиной 20 см, совмещаются в одно се

Рис 111.10. Прогибы растянуто-изгибаемого элемента

у — полный прогиб элемента f_q — максимальный прогиб элемента от поперечной нагрузки.

75. Основные принципы усиления деревянных конструкций, классификация методов усиления ДК.

Деревянные конструкции следует усиливать после соответствующей разработки проекта, в основу которого могут быть положены следу ющие принципы:

усиленные деревянные конструкции должны либо полностью выполнять свои прежние функции, либо ча­стично. В последнем случае в проекте должен быть ре­шен вопрос о передаче части прежних функций усиляе-мых конструкций на другие существующие или новые строительные конструкции;

усиленные деревянные конструкции по несущей спо­собности, деформативности и т. д. должны удовлетво­рять требованиям действующих в момент разработки проекта усиления строительных норм;

целесообразность усиления деревянных конструкций | и выбор варианта усиления должны быть экономически ⁾ обоснованы. Рационально обеспечить максимально воз­можную сохранность существующих строительных кон струкций, элементов, отделки и т. д. Ремонтные работы \ целесообразно выполнять без нарушения технологического режима здания или сооружения;

однотипные деревянные конструкции с характерными для них дефектами следует усиливать единообразны-ми методами. В основу разработки проекта усиления ольшого числа однотипных конструкций может бытД принят вероятностно-статистический подход.

Классификация методов усиления деревянных конструкций

Деревянные конструкции можно усиливать как в це­лом, так и их отдельные элементы. Выбор конкретного ' метода усиления зависит от ряда факторов: задачи уси- ^ ления, состояния здания в целом и деревянной конструк­ции, в частности; наличия достаточного пространства, площади и т. д. для размещения элементов усиления;^ условий эксплуатации и т. п. ':

В практике ремонтно-строительного дела, как прави­ло, используют положительно зарекомендовавшие себя! методы усиления традиционных деревянных конструк­ций, некоторые из которых применимы и для усиления современных клееных деревянных конструкций. Тем не менее одной из актуальных задач сегодняшнего дня яв­ляется разработка новых методов усиления клееных де­ревянных конструкций, которые все шире внедряются в С1роительство,

Методы усиления деревянных конструкций можно классифицировать по различным признакам. По назна­чению методы усиления деревянных конструкций можно разбить на две группы: 1) временного усиления; 2) ста­ционарного усиления. По влиянию элементов усиления на схему работы усиляемой конструкции методы усиле­ния также разделяются на две группы: 1) без изменения прежней схемы работы деревянных конструкций; 2) г изменением прежней схемы работы деревянных конст­рукций.

25.Особенности расчёта стержней -пакетов, стержней с короткими прокладками и стержней со сплошными накладками на продольный изгиб.

Стержни-пакеты. Все ветви таких стержней опёрты по концам и воспринимают сжимающие усилия, а расстояния между связями по длине стержня малы и не превышают семи толщин ветвей. Расчет относительно оси, перпендикулярно швам между ветвями, производят как для цельного сечения, т.к. в этом случае гибкость составного стержня ровна гибкости отдельной ветви. Расчёт относительно оси параллельной швам выполняют с учётом податливости связи. При малом расстоянии между связями по длине стержня, равном свободной длине ветви можно не учитывать гибкость отдельной ветви. Коэф. продольного изгиба определяют по приведённой гибкости.

Стержни с короткими прокладками. Ветви такого стержня раздвинуты и соединены между собой короткими прокладками. Все ветви воспринимают сжимающие усилия и опираются по концам. Расчёт относительно оси перпендикулярной швам производят как для стержня цельного сечения без учёта прокладок; расчёт относительно другой оси-с учётом податливости связи. Прокладки в расчёте не учитывают.

Сплошные накладки. В таких стержнях сплошные накладки или прокладки обрываются, не доходя до опоры, и поэтому не могут воспринимать сжимающие усилия. Однако они увеличивают жёсткость стержня т.к. они соединены с основными несущими ветвями связями. Для расчёта стержней, часть ветвей которых не опёрты по концам применяют приближённый имперический метод. Расчёт относительно оси перпендикулярной швам производят по гибкости. При расчёте относительно другой оси y-y гибкость стержня как цельного элемента определяют по формуле ( момент инерции всех ветвей относительно оси y-y; площадь только опёртых ветвей.)

Несущая способность составного стержня, часть ветвей которого не опёрта, меньше чем стержня цельного сечения, т.к. в основной формуле значение для цельного элемента значительно больше чем у составного, опирающегося не всеми ветвями.

44. Особенности конструкций и расчёта сборно-разборных рам без прямолинейных элементов.

Эти рамы изготовляют из досок и брусьев непосредственно на строительной площадке. В этих рамах используются преимущественно податливые виды соединений: болты, штыри, гвозди, упоры. Такие рамы отличаются большим количеством узлов и требуют больших затрат труда при изготовлении. Ригель и стойки таких рам могут иметь сплошное сечение или выполнены виде решётчатых систем. а)сплошная с опорными подкосами; б)с решётчатыми стойками; 1-стойка;2-ригель;3-подкос;4-стержни решётки.

К ним относятся и подкосные системы, применяемые в качестве несущих конструкций эстокад, лесов, складов и т.д. Подкосные системы состоят из бревенчатых стоек, прогонов и подкосов. Они могут быть трапециевидно подкосными и ригельно подкосными. Сжатые элементы в этих системах соединяются с помощью упоров и лобковых врубок. Прогоны между собой стыкуются косым прирубом. Прогоны рассчитывают на изгиб, стойки на сжатие с изгибом, подкосы на сжатие.

46.Расчёт сегментных ферм с разрезным и не разрезным верхним поясом. Расчет таких ферм начинают с определения продольных усилий в элементах ферм от узловой расчётной нагрузки. Криволинейный верхний пояс при этом прямолинейный - узлы верхнего пояса соединяют прямыми линиями-хордами, исходя при этом из предположения шарнирности узлов. Комбинированием полученных усилий определяют максимальные расчётные продольными усилия. Верхний пояс. В следствии криволинейности верхнего пояса и расположения нагрузки между узлами он работает как сжатый изгибаемый стержень. Принятое сечение проверяют по формуле: (где изгибающий момент стержня,определяемый из расчёта по деформированной схеме).

Расчётный момент М в панели верхнего пояса вычисляют как сумму моментов от поперечной нагрузки М₀ и момента М_N от продольной силы N, возникающего за счёт выгиба панели .

В случае разрезного верхнего пояса, загруженного равномерно распределённой нагрузкой (где проекция длиныпанели ; стрела выгиба панели, приближенно определяемая по формуле ; радиус кривизны верхнего пояса).

В фермах с неразрезным верхним поясом моменты в нём от действия поперечной нагрузки М₀ определяют как для многопролётной неразрезной балки с равными или не равными пролётами.

Моменты М_N от продольных сил, возникающие вследствие выгиба панелей верхнего пояса, определяют исходя из предположения, что каждая панель представляет собой однопролётную балку, причём крайние панели, расположенные у опор фермы, рассматривают как однопролётные балки, шарнирно опёртые с одного конца и с жёстко закреплённым другим концом, а средние панели – как однопролётные балки с жёстко закреплёнными концами. При проверке сечения неразрезного верхнего пояса по формуле сжато изгибаемого стержня его расчётную длину при определении гибкости и коэффициента принимают в частном случае при равных панелях и равномерно распределённой нагрузки в пролёте крайней панели 0,8 длины хорды, а в средних панелях 0,6

58.Структурные конструкции. Области применения. особенности конструирования.

Количество пересекающихся в одном узле балок или ферм, а также их отклонение от вертикали дают самые разнообразные структурные построения. Структуры, образованные из перекрёстных линейных элементов, идущих в трёх направлениях, способны работать на кручение и поэтому являются более жёсткими, по сравнению со структурами, образованными из двух линейных пересекающихся элементов.

Самыми простыми по конструктивной схеме являются структуры из пересекающихся в двух или трёх направлениях клееных или клеефанерных сплошных балочных элементов. Угол между балками в плане может составлять 90,60 или45. при жёстком соединении балок в узлах получается пространственная статически неопределимая система. В зависимости от размера покрытия и вида кровельного ограждения размер ячейки структуры изменяется от 2,4 до 7,2 м.

Пролёт структурных плит колеблется в пределах 12-28м. высота балочных элементов структуры составляет 1/16-1/30 пролёта. Общая устойчивость системы может обеспечиваться настилом или второстепенными балками.

Наиболее распространённым решением узловых соединений являются соединения на нагелях с помощью металлических планок.

Примером структуры из регулярно-пластинчатых элементов может служить покрытие. В этой конструкции раскосы заменены объёмными элементами в форме тетраэдра, каждый из которых собран из четырёх треугольных листов фанеры, соединённых брусками.

В пластмассовых структурах, как в плоских (плитах), так и в криволинейных (сводах) используют объёмные светопрозрачные или светонепроницаемые пирамидальные или гиперболические элементы, соединённые в вершинах металлическими профилями. Размер основания пирамид 1,2-1,8 м, высота 0,5-0,6 м, толщина стенок около 3 мм. Нижний пояс структуры образуется рёбрами пирамиды, верхний - металлическими профилями.

59.Тонкостенные купола. Конструирование купола. Определение усилий от собственного веса, снеговой и ветровой нагрузки.

По характеру работы к этой конструктивной схеме ближе всего относятся пластмассовые гладкие купола-оболочки однослойные, двух-, и трёхслойные. Однослойные пластмассовые купола изготавливают из полиметилметакрилата, полиэфирного стеклопластика и пенопласта. Трёхслойные купола-оболочки общей толщиной от 15 до50 мм имеют стеклопластиковые обшивки толщиной до 3мм и средний слой из пенополистирола, пенополиуретана, пенополивинилхлорида и просто воздушной прослойки. Двухслойные оболочки состоят из наружного стеклопластикового слоя и внутреннего пенопластикового. Диаметр толщина однослойных куполов: из стеклопластика-9м и 6мм; из пенопласта -24м и 200мм, а трёхслойные – 25м и 50мм. Параметры двухслойных куполов аналогичны однослойным стеклопластиковым, т.к. внутренний пенопластовый слой в основном выполняет функцию утеплителя.

Верхнее кольцо купола изготавливают металлическим или деревянным. Деревянные кольца могут быть клееными или кружальными на гвоздях. Нижнее опорное кольцо может быть железобетонным, деревянным или металлическим в зависимости от уровня опирания купола и вида нижних опорных конструкций. Концы рёбер должны быть заанкерены в опорном кольце, а последнее надёжно соединено с нижележащими конструкциями. Косой настил состоит из одного слоя досок толщиной 16-25мм, укладываемого сверху кольцевого настила от одного меридианного ребра к другому, под углом 45, образуя на поверхности купола ёлочку. Купола-оболочки могут быть выполнены из крупнопанельных клеефанерных элементов. Деревянные тонкостенные купола-оболочки собирают с помощью лесов. Особое внимание обращается на приторцовку стыков сжатого кольцевого настила.