Армированные клееные деревянные балки

В целях рационального использования высокосортной древесины, по­вышения жесткости изгибаемых элементов, а также в тех случаях, когда есть ограничения по высоте сечения конструкций, рекомендуется приме­нять армированные клееные деревянные балки. Исследования в области армированных клееных деревянных конструкций (балок, рам, арок) ве­дутся: в России — в Москве (ЦНИИСК им. Кучеренко), Владимире, Ир­кутске и Новосибирске; за рубежом — в Финляндии, Швеции, Германии, США. В качестве арматуры в основном используется стальная (в экспери­ментальном порядке стеклопластиковая типа АГ-4С) арматура периоди­ческого профиля класса А400 диаметром 12...25 мм.

Достоинства армированных балок: повышение несущей способности и жесткости балок, уменьшение высоты сечения конструкций, экономия качественной древесины (до 15 %). К недостаткам таких конструкций относится: возрастание трудоемкости и стоимости изготовления. Основ­ные схемы армирования балок и их поперечные сечения даны на рис. 6.12.

Технология изготовления армированных КДК отличается от технологии изготовления обычных КДК появлением дополнительных операций вклеива­ния арматурных стержней.

Процесс вклеивания арматуры включает в себя:

1. Приготовление клеевой композиции для склеивания арматуры
с древесиной. В настоящее время лучшими композициями являются со­ставы на основе эпоксидных смол. Состав эпоксидного клея, массовых частей:

эпоксидно-диановая смола ЭД20......................... 100

отвердитель (полиэтиленполиамин)................     10..12

наполнитель (песок речной) или портландцемент 200

пластификатор (дибутилфталат).....................      20...25

Жизнеспособность состава 45...80 мин. Расход q = 0,2...0,4 кг/м пог. при диаметре арматуры 12...25 мм.

2. Фрезерование пазов (прямоугольного или полукруглого профиля) для арматуры по пластям заготовок производится одновременно с острожкой пластей.

3. Подготовка арматуры (резка или сращивание по длине, очистка от загрязнений и ржавчины, обезжиривание).

4. Укладка и запрессовка арматуры выполняется на отдельных элемен­тах (заготовках), что позволяет выделить эту операцию и производить ее на специальном участке параллельно другим операциям. Нанесение клея в пазы производится с помощью шприца или шпателя. При вклеивании арматуры необходимо создать лишь минимальное (контактное) давление запрессовки 0,5...1 кг/см² (0,05...0,1 МПа), которое создается с помощью вайм, прижимами в точках, расположенных по длине арматуры на рас­стоянии                                 а = 25 d_a. Продолжительность склеивания составляет 12-24 ч при температуре t = 20 °С и  2-4 ч при t = 50...60 °С. Затем при наборе клееного пакета армированные заготовки укладываются в крайние зоны по высоте сечения конструкций. После выгрузки из пресса конструкции готовы к применению через 7- 10 дней.

Основные правила конструирования армированных балок:

- поперечное сечение балок конструируется, как правило, прямо­угольным постоянной высотой, при экономическом обосновании - двутавровым или коробчатым;

- высота поперечного сечения назначается в пределах (1/15... 1/20)/, ширина сечения принимается с учетом существующего сортамента пиломатериалов;

- рекомендуется симметричное армирование в сжатой и растянутой
зонах;

-рациональный процент армирования μ = 1,5...3,0 %.

 

                              

 

 

Особенности расчета армированных клееных деревянных балок:

1. В основу методики расчета армированных клееных деревянных кон­струкций положена первая стадия напряженно-деформированного состояния. Считается, что связь между арматурой и древесиной непрерывна по всей длине конструкции и обеспечивает их совместную работу. Учитывается перераспределение усилий между арматурой и древесиной, кото­рое происходит в процессе эксплуатации вследствие изменения физико-механических свойств древесины путем введения в расчетные формулы коэффициента К_Т. Особенности расчета предварительно напряженных армированных клееных деревянных конструкций в данной работе не рас­сматриваются.

2. В расчетах используются приведенные к основному материалу (дре­весине) геометрические характеристики сечения.

 

Доцент                                                 А.В. Бобрицкий

Лекция:

«Сквозные плоскостные конструкции»

 

Учебные вопросы лекции:

1. Общие сведения.

2. Основные положения по проектированию ферм.

3. Деревянные фермы на лобовых врубках.

4. Сегментные фермы.

 

Учебная литература.

13. Конструкции из дерева и пластмасс. Под ред.                  Г.Г. Карлсена, Москва, Стройиздат, - 1975 г.

14. Конструкции из дерева и пластмасс: учеб. /М.М. Гаппоев и др. – М.; Издательство АСВ, 2004 г.;

15. Деревянные конструкции. Примеры расчета и конструирования: учебное пособие / под ред. Д.К. Арленинова. – М.; Издательство АСВ, 2006 г.;

16. Деревянные конструкции. Учебное пособие / А.В. Калугин. – М.; Издательство АСВ, 2008 г.

 

Сквозными несущими деревянными конструкциями называются такие, в которых пояса соединены друг с другом не сплошной стенкой, например склеенной из досок или фанерой (как в сплошных конструкциях), а решеткой, состоящей из отдельных стержней-раскосов и стоек. Основным видом сквозных конструкций в покрытиях являются фермы.

 

ДЕРЕВЯННЫЕ ФЕРМЫ

Общие сведения

Фермой называется стержневая система, остающаяся геометрически неизменяемой после условной замены ее жестких узлов шарнирами. Фер­мы относятся к классу сквозных конструкций, в которых пояса соединены между собой не сплошной стенкой, как у балок, а решеткой, состоящей из отдельных стержней — раскосов и стоек. Фермы применяются в покрыти­ях производственных и гражданских зданий в тех случаях, когда балки сплошного сечения оказываются экономически невыгодными. Примене­ние решетки уменьшает расход материала на конструкции, но увеличива­ет трудоемкость изготовления, так как появляются узлы — места соедине­ния решетки с поясами. Схемы наиболее распространенных деревянных ферм показаны на рис. 9.1.

Классическими примерами успешной длительной эксплуатации дере­вянных ферм служат фермы Колонного зала Дома союзов, фермы покры­тия Московского манежа (см. рис. 1.2, фермы Манежа сгорели во время пожара в 2004 году, восстановлены в 2005 году). В г. Перми до настоящего времени эксплуатируется много зданий с деревянными фермами в покры­тиях, построенных еще в ХУШ-Х1Х веках (см. рис. 1.4, 1.5), а также зда­ния постройки середины XX века. В современном строительстве в покры­тиях производственных зданий применяются (рис. 9.2-9.5):

- металлодеревянные фермы типа МДФ (серия 1.863-2, вып. 1, 2);

          -безраскосные фермы (металлодеревянные арки типа АМД, серия
1.860-6, вып. 1);

- сегментные металлодеревянные фермы (серия 1.263-1, вып. 1, 2);

- дощатые треугольные фермы с фанерными накладками в узлах;

- дощатые фермы с узловыми соединениями на МЗП типа «Гэнг-Нейл».
Классификация ферм:

- по конструктивной схеме различают: балочные фермы (основной
тип) и распорные — арочные (рис. 9.6);

- по очертанию верхнего пояса: треугольные фермы, фермы с параллельными поясами, трапециевидные, многоугольные, сегментные
(см. рис. 9.1);

- по материалу, из цельной древесины (из круглого леса, брусьев, дос­ок), из клееной древесины, металлодеревянные, фермы из фанерных труб, стеклопластикодеревянные фермы;

по типу узловых соединений: на лобовых врубках, на стальных ци­линдрических нагелях, на клеестальных шайбах, на зубчатых шипах
на клею, на современных видах соединений типа Грейм»,«Гэнг-Нейл» (см. рис. 4.2, а, б).

На рис. 9.6-9.11 показаны примеры применения деревянных ферм в покрытиях различных зданий и сооружений.