Арки. Загальна характеристика. Схеми арок, конструкція і розрахунок

Лекція № 1

Рамні конструкції

Рамні конструкції є одними з найбільш поширених типів несучих конструкцій. Вони добре вписуються в поперечний переріз більшості виробничих і громадських будівель.

Рамні конструкції належать до класу розпірних.

Дерев'яні рами зазвичай застосовують однопрогонові при прольотах

12... 30 м.

У світовій практиці будівництва зустрічаються рами прольотом до 60 м.

Рами класифікуються за кількома ознаками.

- За статичною схемою рами можуть бути:

1) трьохшарнірними (статично визначеними)

Рис. 1 - Трьохшарнірна рама

 

2) двохшарнірними жорстко опертими (такі рами є статично невизначені)

Рис. 2 - Двохшарнірна жорстко оперта рама

 

 

3) двохшарнірними шарнірно опертими (теж статично невизначені)

Рис. 3 - Двохшарнірна шарнірно оперта рама

Найбільш поширеними є трьохшарнірні рами, тому що в статично визначених системах не відбувається перерозподілу зусиль при деформації від тривало діючого навантаження, що забезпечує відповідність їх розрахунковим зусиллям.

- За конструктивним вирішенням розрізняють:

1) рами, котрі виготовляються на місці будівництва;

2) рами заводського виготовлення.

Рами місцевого виготовлення з дощок і брусів збирають безпосередньо на будівельному майданчику. У цих рамах використовуються переважно податливі види з'єднань: болти, цвяхи, упори.

Ригель та стійки таких рам можуть мати суцільний переріз або виконуватись у вигляді гратчастих систем.

а) б) в)

Рис. 4 – Рами,котрі виготовляються на буд майданчику:

а) з підкосами в карнизному вузлі;

б) з опорними підкосами; в) з гратчастими стійками.

До рам розглянутих вище відносяться також рами з перехресною стінкою на цвяхах. Конструкція таких рам аналогічна конструкції балки з перехресною стінкою на цвяхах.

Рами місцевого виготовлення відрізняються великою кількістю вузлів і вимагають великих затрат праці і високоякісних матеріалів, тому більш поширені рами заводського виготовлення - клеєні рами.

Залежно від технології виготовлення або використовуваних матеріалів клеєні рами можна поділити на три групи:

1) гнутоклеєні (з клеєних по пласту дощок);

2) дощатоклеєні з прямолінійних елементів;

3) клеєфанерні, що мають дощаті пояси і стінки з водостійкої фанери.

Ці рами, як правило, мають прямолінійні елементи ригеля та стійки.

Поширеними конструкціями є гнутоклеєні рами прямокутного перерізу, що складаються з гнутих, клеєних по пласту, дощок.

Рис. 5 - Гнутоклеєна рама

У таких рамах для утворення карнизного вузла дошки вигинаються, утворюючи плавний перехід від ригеля до стійки. Таким чином, жорсткий вузол тут виконується суцільноклеєним, що вигідно відрізняє дану конструкцію від рам з карнизними вузлами на податливих зв'язках.

При невеликій висоті стійки вся рама виконується з двох елементів

Г-подібного обрису, з'єднаних між собою в гребені.

Разом з цим гнутоклеєні рами мають істотні недоліки економічного порядку. У зв'язку з необхідністю вигинати дошки у вузлі з'єднання ригеля і стійки для цих рам необхідний тонкий пиломатеріал (δ = 12... 17 мм після острожки), що пов'язано зі значним подорожчанням конструкції: при використанні таких дощок різко збільшуються втрати деревини і витрати клею, а також трудовитрати на виготовлення.

В результаті виявляється, що гнутоклеєні рами є по собівартості, найбільш дорогі з усіх рам.

Більш ефективні рами з прямолінійних елементів з жорсткими клеєними вузлами: ці конструкції відповідають вимогам поточно-конвеєрного виробництва, для їх виготовлення використовується пиломатеріали звичайної товщини. При цьому клеють пакет дощок, який потім розпилюють по діагоналі, отримуючи при цьому дві стійки або два ригеля.

 

Рис. 6 - Клеєний пакет дощок (заготовка для напіврам)

Існує кілька конструктивних вирішень з'єднання прямолінійних елементів рам в жорсткому вузлі.

1. Ригель і стійка з'єднуються за допомогою приклеєних до них у вузлі двосторонніх накладок з бакелізованої фанери.

Рис. 7 - З'єднання ригеля та стійки накладками з фанери

Рами цього виду мають безсумнівні технологічні та економічні переваги. Разом з тим надійність вузла на накладках з бакелізованої фанери викликає сумніви: В клейових швах по площинах приклейки накладок до широких дощатих елементів можуть виникнути (при коливаннях вологості) небезпечні внутрішні напруження, обумовлені розходженням вологісних деформацій деревини і бакелізованої фанери. Величину цих напруг теоретично встановити важко, тому що невідома дійсна деформація клеєного пакету.

Для остаточних висновків про надійність рам з фанерними накладками необхідні експериментальні дані, на основі яких і може бути вирішено питання про можливість масового застосування таких конструкцій.

 

 

2. З'єднання ригеля зі стійкою на зубчастий шип.

Це більш надійний і перспективний тип з'єднання.

Рис. 8 - З'єднання ригеля зі стійкою на зубчастий шип

Однак при такому з'єднанні стійки і ригеля в карнизному вузлі виникають небажані концентрації напружень, тому найчастіше з'єднання елементів рами в жорсткому вузлі виконують за допомогою спеціальних вставок, з'єднаних з ригелем і стійкою.

3. З'єднання ригеля зі стійкою за допомогою вставок. За формою вставки можуть бути двох видів:

1) п'ятикутні

Рис. 9 - З'єднання ригеля та стійки за допомогою п'ятикутної вставки

 

2) гнутоклеєні

а) б)

Рис. 10 - Гнутоклеєні вставки для з'єднання ригеля та стійки:

а) змінної довжини б) постійної довжини

Перші (п'ятикутні) вставки з'єднуються з елементами рами під кутом до волокон. Тому в рамах з п'ятикутною вставкою визначальною умовою при призначенні розмірів поперечного перерізу елемента у вузлах є несуча здатність працюючого під кутом до волокон на розтяг з'єднання його зі вставкою.

Крім цього, в самій вставці не виключається виклинювання косозрізних дощок, що виходять на розтягнуту кромку рами в місці найбільшого згинального моменту.

Конструкції жорстких вузлів з такими вставками можна використовувати тільки в легких рамах, де вирішальним фактором при призначенні поперечних розмірів елементів є розрахунок не по першому, а по другому граничному стану.

Більш вдало вирішується жорсткий рамний вузол за допомогою гнутоклеєної вставки. Довжина вставки вздовж рами може бути або постійною (б), або змінною(а). Вставки постійної довжини переважають, тому що тут збільшується площа клейових швів в стику, таким чином підвищується надійність з'єднання.

Застосування гнутоклеєних вставок дозволяє створювати рамні конструкції з широким діапазоном кутів нахилу ригеля до стійки.

Рис. 11 –Види гнутоклеєних рам

Істотну економію пиломатеріалів, полегшення ваги і зменшення вартості конструкції можна отримати в рамах, поперечний переріз яких складається з дощатих поясів і фанерних стінок.

Клеефанерние рами легше Гнутоклеені на 35... 40%.

Поперечний переріз рам може бути двотавровий або двотаврово-коробчатим.

При виборі форми перерізу елементів рам перевагу слід віддавати поперечному перерізом, що складається з двох або декількох склеєних по ширині двотаврів. У цьому випадку забезпечується симетричне завантаженні стінок зсувними зусиллями щодо їх поздовжніх осей, а також збільшення кількості площин сколювання при перевірці на сколювання між шарами шпону фанери.

Рис. 12 - Клеєфанерна рама

Для стінок рекомендується використовувати фанеру марки ФСФ, як найбільш доступну за вартістю. Кількість фанерних стінок, а так само їх товщина визначаються розрахунком.

З'єднання поясів (стиснутого і розтягнутого) в жорсткому карнизному вузлі рами рекомендується проектувати з використанням гнутоклеєних вставок, з'єднаних з дощатими поясами рам стиком в зубчастий шип.

У клеєфанерних рамах зазначені стики можуть розміщуватися як в одному перерізі пояса, так і врозбіжку. В останньому випадку досягається збільшення надійності стикових з'єднань.

Гнутоклеєні вставки (внутрішня і зовнішня) можуть бути виготовлені з різних матеріалів: внутрішня, що має менший радіус - зі шпону, зовнішня - з дощок.

Конструктивні можливості при створенні різноманітних форм у клеєфанерних рамах з гнутоклеєними вставками більші, ніж у клеєдощатих: легко конструюються рами з консолями, причому збільшення перерізу в защемлених стійках досягається без перевитрати матеріалів, що дозволяє створювати оригінальні за архітектурним вирішенням будівлі.

Рис. 13. Види клеєфанерних рам

Геометричні розміри клеєних рам

Прольоти: 12... 24 м,

Висота стійок: 2.6... 4.5 м,

Ухил ригеля: 1 / 4... 1 / 3,

Крок: 3... 6 м.

Висота перерізу в гребені - не менше 0.3 висоти перерізу в карнизному вузлі.

Висота перерізу в карнизному вузлі: 1 / 12... 1 / 30 прольоту.

Висота перерізу стійок біля опор: не менше 0.4 висоти в карнизному вузлі.

Розрахунку рами передує встановлення її розрахункової схеми (двохшарнірна або трьохшарнірна) і розрахункової осі.

Розрахунок рами виконують в такій послідовності:

1) статичний розрахунок, тобто обчислення зусиль в елементах рами від дії зовнішніх навантажень (сніг, вітер), власної ваги рами і ваги покриття;

2) перевірка перерізів рами;

3) розрахунок вузлів рами.

При статичному розрахунку визначають зусилля і будують епюри M, N, Q від дії рівномірно розподіленого навантаження окремо від власної ваги конструкцій, від снігового навантаження ліворуч, праворуч від гребеневого вузла і на всьому прольоті, а також- від дії рівномірно розподіленого навантаження від вітру зліва і справа.

При висоті стійки до 4 м розрахунок на вітрове навантаження можна не проводити.

Наприклад, так виглядає завантажені від власної ваги.

Рис. 14 - Завантаження рами від власної ваги

Зусилля в рамі можна визначати або відносно її геометричної осі, або відносно зовнішнього контура. В останньому випадку необхідне коригування згинальних моментів внаслідок перенесення нормальної сили з навантаженого контура на вісь перетину.

Рис. 15 - Варіанти завантаження рам

Зусилля визначаються методами будівельної механіки в характерних точках по периметру рами, наприклад А, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Кількість точок визначається характером епюр.

Для прикладу покажемо епюри M, N, Q від рівномірно розподіленого навантаження ліворуч від гребеневого вузла.

Рис. 16 - Епюри M, N та Q

Доцільно спочатку визначити зусилля і епюри від рівномірно розподіленого одиничного навантаження (q₁ = 1), а потім з урахуванням коефіцієнта k = q/q₁, (де q - реальне навантаження, q₁ - одиничне навантаження) визначати зусилля від реальних навантажень.

В результаті статичного розрахунку визначаються розрахункові зусилля в перетинах рами при основних і додаткових сполученнях навантажень:

а) розрахункова постійна і тимчасова на всьому прольоті;

б) постійна на всьому прольоті, тимчасова - на половині прольоту;

в) за схемами а і б в поєднанні з вітром.

При виконанні статичного розрахунку рами, також як і при розрахунку інших конструкцій необхідно користуватися ДБН В.1.2.-2-2006 «Навантаження і впливи».

Оскільки в даний час у практиці будівництва застосовують тільки клеєні рами, то надалі мова буде йти про ці рами.

Перевірка перетинів рами

Найбільш напруженими перерізами по нормальним напруженням, якщо звернути увагу на епюри M і N, для рам є карнизні вузли, а для рам з підкосами – перерізів біля кінців підкоса в місцях примикання його до стійки і ригеля.

1. Розрахунок на міцність елементів трьохшарнірних рам в їх площині допускається виконувати за правилами розрахунку стиснуто-згинаних елементів з розрахунковою довжиною, яка дорівнює довжині піврами по осьовій лінії:

2. Стійкість плоскої форми деформування трьохшарнірних рам допускається виконувати за формулою:

Криволінійні ділянки гнутоклеєних рам

Рис. 17 - Криволінійна ділянка гнутоклеєної рами

Криволінійні ділянки гнутоклеєних рам при відношенні h / r ≥ 1 / 7 (h - висота перерізу, r - радіус кривизни центральної осі криволінійної ділянки) належить розраховувати

Тут під час перевірки напруження по внутрішній кромці розрахунковий момент опору необхідно множити на коефіцієнт k_rb:

Розрахунок вузлів рами.

Для рам заводського виготовлення виконується розрахунок опорного і гребеневого вузлів. Опорні шарнірні вузли клеєних рам можуть бути дуже різноманітними.

Покажемо кілька варіантів опорних вузлів:

Рис. 18 - Варіанти опорних вузлів

Для всіх варіантів опорних вузлів поздовжня стискаюча сила N сприймається зминанням вздовж волокон деревини стійки. У цьому випадку перевірку виконують за формулою:

Поперечна сила Q може передаватися на фундамент через болти або глухарі, що кріплять стійку до сталевих елементів, заанкерених у фундамент. У цьому випадку розраховується кількість болтів, що сприймають силу Q.

В іншому варіанті опорного вузла поперечна сила передається через дерев'яний брусок або через вертикальний лист сталевого черевика. У цьому випадку

Гребеневий вузол найчастіше вирішується з дерев'яними накладками на болтах, хоча можливі й інші варіанти гребеневого вузла (при великих величинах поперечної сили), наприклад, з металевими з'єднувальними деталями.

Рис. 19 - Гребеневий вузол

Кількість болтів розраховується з умови сприйняття ними поперечної сили.

Лобові упори з'єднання ригелів розраховують на зминання під кутом і вздовж волокон на дію поздовжньої сили N.

 

Лекція № 2

Лекція № 3

Дерев'яні стійки.

Навантаження, котрі сприймаються плоскими несучими конструкціями покриття (балки, арки покриття, ферми), передаються на фундамент через стійки або колони.

У будинках з дерев'яними несучими конструкціями покриття доцільно застосовувати дерев'яні стійки, хоча іноді виникає необхідність застосовувати залізобетонні або металеві колони.

Дерев'яні стійки є стиснутими або стиснуто-згинаними несучими конструкціями, що опираються на фундаменти. Їх застосовують у вигляді вертикальних стрижнів, що підтримують покриття чи перекриття, у вигляді стійок підкісних систем, у вигляді жорстко защемлених стійок однопролітних або багатопролітних рам.

За конструкції їх можна поділити на стійки клеєні та стійки з цілісних елементів.

Клеєні стійки

Дощатоклеєні і клеєфанерні стійки є елементами заводського виготовлення.

Рис. 39 - Дощатоклеєні стійки

а) постійного прямокутного і квадратного перерізу;

б) змінного прямокутного перерізу

Рис. 40 - Клеєфанерні стійки

Клеєні стійки можуть мати більший поперечний переріз і висоту до 8-10 м. Для їх виготовлення використовують деревину 2 і 3 сортів. Переваги таких стійок полягають у їх індустріальності, простоті транспортування і монтажу.

Стійки з цілісних елементів

Поділяються на наступні види:

1) у вигляді окремого бруса або колоди

Рис. 41 - Стійки з окремих колод і брусів

Такі стійки мають порівняно невелику несучу здатність. Їх висота і розмір поперечного перерізу обмежена сортаментом лісоматеріалів.

У цих стійках застосовують зазвичай шарнірне опирання на фундамент.

2) Стійки у вигляді елементів складеного перерерізу набраного з двох або кількох брусів, дощок або колод, з'єднаних болтами або іншими податливими зв'язками

Рис. 42 - Складені брущаті стійки

а) суцільна; б) наскрізна з прокладками; 1 - бруси; 2 - болти; 3 - прокладки

Рис. 43 - Складова стійка з дощок

Стійки складеного перерізу так само мають висоту, обмежену сортаментом, проте, їх несуча здатність може бути істотно вище в порівнянні зі стійками з окремого бруса.

Нагельні з'єднання, що застосовуються для цих стійок (болти, цвяхи, шпонки) є податливі, а це збільшує гнучкість стійок і має бути враховано при розрахунку.

Гратчасті стійки

Застосовують частіше за все як стиснуто-згинані стійки рам. Вони можуть бути з паралельними поясами або з одним похилим поясом. Різновидом останньої є трикутні стійки.

Рис.44 - Гратчасті стійки

а) прямокутна; б) трикутна

Елементи гратчастих стійок з'єднуються у вузлах на болтах.

Рис. 45 - Переріз гратчастої стійки

а) пояси з двох віток, гратка з одної; б) пояси і гратка з однієї вітки.

Якщо гратка виконана з однієї вітки, а пояси - з двох (мал. 7а), то гратка пропускається між вітками поясів і кріпиться безпосередньо до останніх. Якщо пояси і гратка виконуються одновітковими (рис. 7б), то поєднання елементів решітки з поясами виконується встик, і вузли конструюються зі сталевими накладками на болтах.

Стійки з паралельними поясами можуть бути ступінчастими. У цьому випадку на більш високий зовнішній пояс спираються несучі конструкції покриття, а на внутрішній - підкранові балки.

Розрахунок стійок

Обчислення зусиль в стійках виконують з урахуванням прикладених до стійки навантажень.

Середні стійки

Середні стійки каркасу будівлі працюють і розраховуються як центрально стиснуті елементи на дію найбільшого стискаючого зусилля N від власної ваги всіх конструкцій покриття (G) і снігового навантаження (Р сн).

Рис. 46 - Навантаження на середню стійку

Розрахунок центрально стиснутих середніх стійок виконують:

а) на міцність

,

де: - розрахунковий опір деревини стиску вздовж волокон;

- площа нетто поперечного перерізу елемента;

б) на стійкість

,

де – коефіцієнт поздовжнього згину;

– розрахункова площа поперечного перерізу елемента;

Навантаження збираються з вантажної площі покриття, що припадає на одну середню стійку ().

Рис. 47 - Вантажні площі середньої і крайньої колон

Крайні стійки

Крайня стійка знаходиться під дією поздовжніх по відношенню до осі стійки навантажень (G и Р сн), які збираються з площі і поперечних , і Х. Крім цього від дії вітру виникає поздовжня сила .

Рис. 48 - Навантаження на крайню стійку

G – навантаження від власної ваги конструкцій покриття;

Р сн – - навантаження від ваги снігового покриву;

- вертикальне вітрове навантаження;

- вітрове навантаження від вітру ліворуч (активний тиск вітру);

– вітрове навантаження (пасивний тиск) при вітрі справа;

Х – горизонтальна зосереджена сила, прикладена в точці примикання ригеля до стійки.

У випадку жорсткого защемлення стійок для однопролітної рами:

Рис. 49 - Схема навантажень при жорсткому защемленні стійок в фундаменті

де - горизонтальні вітрові навантаження відповідно від вітру ліворуч і праворуч, прикладені до стійки в місці примикання до неї ригеля.

де - висота опорного перерізу ригеля або балки.

Вплив сил буде істотний, якщо ригель на опорі має значну висоту.

У разі шарнірного обпирання стійки на фундамент для однопролітної рами:

Рис. 50 - Схема навантажень при шарнірному обпиранні стійок на фундамент

 

Для багатопролітних рамних конструкцій при вітрі зліва p₂ і w₂, а при вітрі справа p₁ і w₁ будуть дорівнювати нулю.

Крайні стійки розраховуються як стиснуто-згинані елементи. Значення поздовжньої сили N і згинальних моментів M приймаються для такого поєднання навантажень, при якому виникають найбільші стискаючі напруження.

 

 

Ексцентриситет дорівнює:

 

 

Рекомендується визначати як max при наступних поєднаннях навантажень:

1) 0.9 (G + Pc + вітер зліва)

2) 0.9 (G + Pc + вітер праворуч)

3) G + Pc

Для стійки, що входить до складу рами, максимальний згинальний момент беруть як max з обчислених для випадку вітру ліворуч М_л і праворуч М_пр:

,

де е - ексцентриситет прикладання поздовжньої сили N, котра включає найбільш несприятливе поєднання навантажень G, Pc, Pb - кожне зі своїм знаком.

Ексцентриситет для стійок з постійною висотою перерізу дорівнює нулю (е = 0), а для стійок зі змінною висотою перерізу береться як різниця між геометричною віссю опорного перерізу і віссю прикладання поздовжньої сили.

Розрахунок стиснуто - згинаних крайніх стійок виконується:

а) на міцність:

б) на стійкість плоскої форми згину при відсутності закріплення або при розрахунковій довжині між точками закріплення l_р > 70b² / n за формулою:

Геометричні характеристики, що входять до формули, обчислюються в опорному перерізі. З площини рами стійки розраховують як центрально стиснутий елемент.

Розрахунок стиснутих і стиснуто-згинаних стійок складеного перерізу проводиться за наведеними вище формулами, однак при обчисленні коефіцієнтів φ і ξ в цих формулах враховується збільшення гнучкості стійки за рахунок податливості зв'язків, що з'єднують вітки. Ця збільшена гнучкість названа приведеною гнучкістю λ_n.

Розрахунок гратчастих стійок можна звести до розрахунку ферм. При цьому вітрове рівномірно розподілене навантаження зводиться до зосереджених сил у вузлах ферми. Вважається, що вертикальні сили G, Pc, Pb сприймаються тільки поясами стійки.

Вузли стійок

У верхньому вузлі, де на стійку опирається несуча конструкція покриття, стійка працює на зминання вздовж волокон.

Рис. 51 - Вузол обпирання балки на стійку

Цей вузол має однотипне вирішення для стійок різних видів.

Опорний вузол

Для стійок з цілісних елементів і для клеєних стійок, що працюють на стиск, опорний вузол вирішується простим упором стійки в сталевий черевик, який прикріплений до фундаменту анкерними болтами. Стійки кріплять до черевика болтами, діаметр і число яких визначається з конструктивних міркувань.

У стиснуто-згинаних жорстко защемлених стійках вузол може бути виконаний у вигляді анкерних столиків, прикріплених до стійки болтами.

Вузол сприймає поздовжню силу N і згинальний момент М.

Рис. 52 - Вузол обпирання стійки на фундамент

Розрахунок опорного кріплення виконують при поєднанні навантажень, що викликають найбільше розтягуюче зусилля N_р в кріпильних елементах:

де N і M поздовжня сила і згинальний момент в опорному перерізі

- враховує додатковий згинальний момент від повздовжньої сили,

е – плече сил N_р і N_е.

За найбільшим значенням N_р обчислюють число анкерних болтів, що розташовуються з одного боку стійки.

Сила N сприймається зминанням стійки вздовж волокон.

 

Лекція № 4

Розрахунок ферм.

Порядок розрахунку ферм такий же, як і порядок розрахунку плоских несучих дерев'яних конструкцій:

1) статичний розрахунок;

2) підбір перерізу елементів ферми;

3) розрахунок вузлів.

Розрахунку ферм передує збір навантажень. Навантаження, що діють на ферму, складаються з постійного (від власної маси ферми та огороджуючих конструкцій покриття) і тимчасового (найчастіше тільки від снігу).

Статичний розрахунок ферми зводиться до визначення зусиль від зовнішніх навантажень в елементах ферми. Для всіх стержнів визначається значення поздовжньої сили N, а для верхнього поясу ще й згинальний момент M.

Визначення зусиль в стержнях можна робити графічно або аналітично. При цьому в схемах сегментних ферм криволінійні осі панелей верхнього поясу на ділянках між сусідніми вузлами замінюють хордами, що стягують ці дуги.

 

Зусилля визначають окремо:

1) для випадку завантаження сніговим рівномірно розподіленим навантаженням на половині прольоту;

2) для випадку завантаження сніговим навантаженням на всьому прольоті;

3) для випадку завантаження постійним навантаженням (власна вага ферми і вага огороджувальних конструкцій покриття) на всьому прольоті ферми.

Доцільно спочатку визначити зусилля від одиничного навантаження, а потім, помноживши на величини фактичних навантажень, отримати істинне значення зусиль у стрижнях.

При обчисленні зусиль у середніх розкосах враховують два випадки: коли розкіс стиснутий і коли розтягнутий.

 

Розрахункові зусилля в стержнях визначаються при наступних двох комбінаціях навантажень:

 

1) Рівномірно розподілене постійне навантаження на всьому прольоті, тимчасове (сніг) - на половині прольоту ферми.

2) Рівномірно розподілене постійне і тимчасове навантаження на всьому прольоті ферми.

 

 

Вузли верхнього поясу.

Середній гребеневий вузол трикутної ферми вирішується у вигляді похилого лобового упору, перекритого дерев'яними або металевими накладками на болтах.

Розтягнута стійка у вигляді сталевого тяжа з нарізкою на кінці пропускається через отвір, що проходить через центр вузла, і закріплюється гайкою на шайбі.

 

 

Розрахунком цього вузла перевіряється напруження зминання під кутом до волокон в лобовому упорі і на зминання під кутом α2 під шайбою стійки. Поперечна сила у вузлі сприймається накладкою з болтами.

 

Вузли верхнього поясу сегментних ферм вирішуються за допомогою сталевих накладок - наконечників, зєднаних з розкосами болтами і прикріплених до болта, що проходить через центр вузла.

 

 

Центровий болт розраховують на сприйняття рівнодіючої сили від поздовжніх сил в розкосах.

Розрахунком також визначається кількість болтів у наконечниках і напруження зминання торців верхнього поясу. Проміжні вузли приєднання стійок і розкосів до верхнього поясу вирішуються аналогічним чином.

Вузли нижнього поясу металодеревяних ферм виконуються за допомогою двох фасонок, приварених до поясу. До фасонки болтами кріпляться дерев'яні розкоси.

Болти розраховуються на максимальні зусилля в розкосах.

 

 

Вузли ферм з цілісних елементів на лобових врубках вирішуються і розраховуються за правилами конструювання та розрахунку з'єднань на врубках (на зминання і сколювання).

 

Лекція 5

Зв'язки

 

Зв'язки бувають:

1) горизонтальні (або похилі для скатної покрівлі);

2) вертикальні у покритті, а також по поздовжнім і торцевим стінам.

Зв'язки забезпечують загальну стійкість будинку, сприймають вітрові й кранові гальмівні навантаження і передають їх на фундамент.

У будівлях з дерев'яним каркасом застосовують два основних види зв'язків:

а) зв'язкові ферми, що розташовуються вертикально, похило або горизонтально поперек будівлі по зовнішніх поясах (або зовнішньому контуру) несучих конструкцій;

б) поздовжні зв'язки (теж ферми), площина яких розташовується перпендикулярно площині несучих конструкцій; ці зв'язки закріплюють нижні пояси (або внутрішню кромку) несучих конструкцій.

Зв'язкові ферми, розташовані по зовнішніх поясах конструкцій, з'єднують ригелі двох сусідніх рам і їх стійки в просторовий блок жорсткості, здатний сприймати навантаження, спрямовані перпендикулярно площині основних несучих конструкцій. Поясами являються верхні пояси ригелів (ферм, клеєфанерних балок і т.п.) або весь переріз несучих конструкцій (дощатоклеених арок, рам, стояків). Гратка зв'язкових ферм може бути дерев'яною розкісною або перехресною із сталевих тяжів. Ці зв'язки сприймають вітрові і технологічні навантаження, спрямовані вздовж будівлі (вітер, поздовжнє гальмування кранів), забезпечують стійкість каркасу в процесі його монтажу.

Роль стійок в гратці зв'язкових ферм виконують прогони або панелі. Зв'язкові ферми встановлюють з інтервалом не більше 30м (частіше 18-24м), але не менше двох на будівлю.

Зв'язкові ферми біля торців будівлі можуть не встановлюватися, якщо торцеві стіни в змозі самостійно сприймати горизонтальні навантаження.

Зв'язки закріплюють дві крайні точки несучих конструкцій і одну або кілька проміжних точок.

Розрахунок зв'язкових ферм виконують на горизонтальні навантаження, які складаються із зовнішніх горизонтальних навантажень (вітру, гальмівних зусиль кранів тощо) та додаткових зусиль від вертикального навантаження внаслідок можливих недосконалостей форми (відхилення від вертикалі та інших дефектів).

Зв'язкові ферми розраховують як звичайні ферми.

Поздовжні зв'язки з'єднують несучі конструкції попарно і встановлюються з інтервалом, що дорівнює кроку несучих конструкцій.

Крок поздовжніх зв'язків визначають з умови забезпечення стійкості розкріплюючих конструкцій.

 

Рис. 57 - Напіврозкісна система (В = 6м)

Рис. 58 - Напіврозкісна система (В = 3м)

Поздовжні зв'язки розраховують на горизонтальну силу Р при встановленні зв'язків у карнизних вузлах рам і в арках.

Для наочності покажемо зв'язки в будівлі з каркасом, що складається із стійок і шарнірно обпертих на них балок (або ферм).

Рис. 59 - В'язе ва система з прогонами і дерев'яними напіврозкісними зв'язками

Лекція № 12

Просторові дерев'яні конструкції - основні форми, області застосування і основні розрахунки.

 

До просторових дерев'яних конструкцій або, як їх часто прийнято називати, до покрить-оболонок відносять покриття з вигнутою поверхнею, в якій всі складові елементи працюють спільно як єдине ціле. Оболонки завдяки такій поверхні менш матеріалоємні, ніж плоскі конструкції і є поєднаним видом покриття, тому що здатні виконувати одночасно несучу і огороджуючу функції. Вони можуть мати різноманітні форми різного функціонального призначення.

 

До основних конструктивних типів просторових дерев'яних конструкцій відносяться:

- розпірні склепіння при прямокутному плані і обпиранні на поздовжні стіни;

- складки і склепіння оболонки, обперті в основному тільки на поперечні торцеві стіни, а також оболонки подвійної додатної або від’ємної кривизни;

- купола, обперті по контуру круглої або багатокутної будівлі.

 

Зазначені типи дерев'яних конструкцій можуть бути виконані у вигляді:

• тонкостінних оболонок;

 

 

 

• ребристих складок і оболонок, в яких для збільшення жорсткості тонкостінні елементи посилені ребрами

 

• сітчастих систем.

 

 

Застосування перерахованих просторових дерев'яних конструкцій доцільно в наступних випадках:

• коли необхідно використовувати внутрішній габарит при малій будівельній висоті конструкцій (область застосування склепінь-оболонок і куполів);

• якщо в поздовжніх стінах необхідні великі отвори для воріт (наприклад в ангарах) і обпирання повинно здійснюватися на торцеві стіни (це область застосування склепінь-оболонок і складок);

• в покриттях над круглими, овальними, квадратними і багатокутними приміщеннями в плані (область застосування куполів).

 

Просторові дерев'яні конструкції використовуються для покриттів різних промислових, громадських і сільськогосподарських будівель: спортивних залів, зерноскладів, виставкових павільйонів, театральних та концертних залів, критих ринків і т.п.

Тривала експлуатація просторових конструкцій як у нас в країні, так і за кордоном свідчить про їх надійність та довговічність. Побудовані понад 35 років тому дерев'яні склепіння і куполи продовжують експлуатуватися і знаходяться в доброму стані. За кордоном просторові дерев'яні конструкції все ширше застосовують для перекриття унікальних за розмірами прольотів.