Балки, армированные стальными стержнями

Хорошая адгезия заливочных компаундов на основе эпоксидных вяжущих не только кдревесине, но также и к стали позволяет при ограниченном габарите балок по высоте увеличить их несущую способность, армируя их стальными стержнями. Компаунд обес­печивает надежную совместную работу арматуры и де­рева, если давление при запрессовке во время изготов­ления балок будет 0,2—0,3 МПа. Склеиваемые поверх­ности древесины и стали должны быть без масляных пя­тен и пыли.

Предпочтительно в качестве арматуры ис­пользовать круглые стальные стержни периодического профиля с пределом текучести не менее 400 МПа.

Пазы в древесине для укладки арматуры выбирают фрезерным станком. Они могут быть полукруглыми или квадратными, размером, не превышающим диаметра ар­матуры более чем на 1—1,5 мм. Процент армирования конструкции не должен превышать 3—4:

Расчетное сопротивление стальной арматуры прини­мают по нормам проектирования бетонных и железобетонных конструкций СНиП 2.03.01—84. Рассчитывают армированные деревянные конструкции по приведенным геометрическим характеристикам, а их поперечное сече­ние рассматривают как цельное.

Расчетное сопротивление стальной арматуры принимают по нормам проектирования бетонных и жб конструкций. Рассчитывают армированные деревянные конструкции по приведенным геометрическим характеристикам, а их поперечное сечение рассматривают как цельное.

Приведенный к древесине момент инерции армированных балок прямоугольного сечения определяют при двойном симметричном армировании по формуле:

I_пр=I_др+F_an_a(h₀/2)², где n_a – коэф приведения стальной арматуры к древесине; I_др=bh³/12

n_a=E_a/E_др-1=20.

При одинарном армировании определяют F_пр, центр тяжести приведенного сечения и далее момент инерции по формуле: I_пр= I_др+F_др(h_сж-h_p/2)²+ F_an_a(h_p-a)².

Приведенный к древесине момент сопротивления соответственно будет равным: при двойном симметричном армировании W_пр=2I_пр/h, при одинарном армировании W_пр=I_пр/h_сж, где h_сж – расстояние от оси балки до наиболее удаленного сжатого волокна древесины.

Нормальные напряжения σ=M/M_пр≤R_и; касательные напряжения τ=QS_пр/I_прb≤R_ск,

где S_пр – приведенный статический момент сдвигаемой части сечения относительной нейтральной оси приведенного сечения; b – ширина сечения; R_ск – расчетное сопротивление скалыванию для клееных элементов.

Прогиб вычисляются как для клеедощатой балки с введением жесткости E_дрI_пр.

 

 

Клеефанерные балки

Это самые легкие из всех сплошных несущих деревянных конструкций. Применяют в покрытиях пролетом до 18м. различаются: балки с плоской стенкой и балки с волнистой стенкой. Балки с волнистой стенкой всегда постоянного сечения. Балки с плоской стенкой: постоянного сечения и двускатные. Поперечное сечение балки могут быть двутавровое и коробчатое. Пояса склеиваются из досок в двутавровых балках вертикально поставленных, коробчатые доски располагают горизонтально.

Размеры верхнего и нижнего поясов принимают одинаковыми – симметричными. Стенку изготавливают из фанеры толщиной 10-12мм. В балах с волнистой стенкой устанавливают опорные вертикальные ребра, обеспечивающих устойчивость фанерных листов стенки. Их устанавливают по расчету. При этом шаг ребер обычно назначают кратным шагу прогонов, опирающихся на балку.

В балках с плоской стенкой волокна рубашечных слоев фанеры направленно вдоль пролета. Фанера сращивается на ус или с накладками, стыки располагают над ребрами. В балках с волнистой стенкой волокна направлены перпендикулярно оси балки. Фанеру сращивают на ус, но стык не равнопрочный.

Расчет: расчеты балок с плоской и волнистой стенкой принципиально различны. В балках с плоской стенкой нормальные напряжения воспринимаются и поясами и стенкой. В балкой с волнистой стенкой только поясами. Касательное напряжение в балках обоих типов воспринимаются фанерной стенкой. С плоской стенкой рассчитывают как элементы плоской комплексной конструкции из разнородных материалов методом приведенных сечений. Геометрические характеристики поперечного сечения, момент инерции I, момент сопротивления W, статический момент S приводятся к тому материалу в котором в данном расчете ищутся напряжения. , 1,2 – коэф учитывающий различие модулей упругости фанеры при работе ее на изгиб из плоскости и на растяжение и сжатие в плоскости. .

Проверка прочности нормальных напряжений:

- для нижнего пояса

, - коэф продольного изгиба из плоскости балки.

=3000/λ²_у λ>70

=1-0,8(λ_у/100)² λ<70

λ_у= l _р/0,289b_п

Проверка стенки: проверка прочности приклейки стенки к поясам

b_расч=2h_п, S_п=А_пу_ц.п.

b_расч – суммарная ширина приклейки фанеры пояса. Схему двутавра см→

Проверка прочности стенки на разрыв фанеры над действием главных напряжений

Такие проверки выполняют в первой и второй от опор панелях, стенки на уровне ц.т. сечения и вдоль верхней полки растянутого пояса.

m_ф- коэф учитывающий стыкование фанеры на ус = 0,8.

Здесь же в крайних панелях производится проверка фанерной стенки на устойчивость по направлении действия главных сжимающих напряжений.

к_u и к_τ – размерные коэф определяемые по графикам СНиП II-25-80.

h_расч – расчетная высота стенки принимаемая большей из двух размеров

Прогибы:

балки с волнистой стенкой рассчитывают как составные элементы на податливых связях. Податливой связью является волнистая стенка допускающая ограничение смещения поясов. Пояса проверяют на растяжение и устойчивость как в балке с плоской стенкой, но сечение рассматривают, как состоящее только их поясов. Фанерная стенка проверяется на устойчивость и растяжение.