Стержни с короткими прокладками.

Ветви такого стержня раздвинуты и соединены между собой короткими прокладками. Ветви воспринимают сжимающее усилие и опираются по концам. Расстояния между связями .

Расчет относительно оси - как для стержня цельного сечения без учета прокладок; расчет относительно оси - с учетом податливости связей. Прокладки в расчете не учитывают. Приведенную гибкость определяют по формуле:

где - гибкость отдельной ветви, вычисляемая по длине, равной расстоянию между соседними связями и радиусу инерции ветви относительно своей оси, параллельной оси .

Стержни, часть ветвей которых не оперта по концам.

Усилия воспринимаются без накладок или прокладок, они увеличивают жесткость. Для расчета стержней, часть ветвей которых не оперта по концам, применяют приближенный эмпирический метод.

Расчет относительно оси производят по гибкости, вычисляемой по формуле

; В этой формуле момент инерции подсчитывают по приближенной формуле:

где момент инерции поперечного сечения опертых ветвей относительно оси ;

то же, не опертых ветвей;

площадь только опертых ветвей;

0,5 - коэффициент, учитывающий неполное использование жесткости не опертых ветвей, соединенных с основными ветвями податливыми связями.

При расчете относительно оси гибкость стержня как цельного элемента определяют по формуле , где момент инерции всех ветвей относительно оси .

Приведенная гибкость с учетом податливости связи:

Несущая способность составного стержня, часть ветвей которого не оперта, меньше, чем стержня цельного сечения, так как в основной формуле: значение для цельного элемента значительно больше, чем у составного, опирающегося не всеми ветвями.

Расчет сжато-изгибаемых элементов составного сечения

Расчет сжато-изгибаемых элементов составного сечения на податливых связях аналогичен расчету элементов цельного сечения, но в формулах дополнительно учитывается податливость связей.

При расчете в плоскости изгиба составной элемент испытывает сложное напряженно-деформированное состояние и податливость связей учитывают дважды:

1) введением коэффициента ,такого же, как при расчете составных элементов на поперечный изгиб;

2) при вычислении коэффициента с учетом приведенной гибкости элемента , где

Нормальные напряжения определяют по формуле , где и .

Прогиб в общем виде: .

При определении количества связей учитывают возрастание поперечной силы в сжато-изгибаемом элементе: .

В стержнях с короткими прокладками помимо общего расчета стержня необходима еще проверка наиболее напряженных ветвей как сжато-изгибаемых стержней по формуле: ,

где коэффициент продольного изгиба для отдельной ветви, вычисленной по ее расчетной длине ; площадь и момент сопротивления (брутто) поперечного сечения всего стержня; - изгибающий момент от нагрузок, определяемый из расчета по деформированной схеме.

Сжато-изгибаемые элементы рассчитывают из плоскости изгиба приближенно без учета изгибающего момента, т.е. как центрально-сжатые составные стержни и, кроме того, проверяют на устойчивость плоской формы деформирования по формуле:

.

 

 

 

КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА

ЛЕКЦИЯ

Подкосные системы

Подкосные системы относятся к простейшим комбинированным системам, которые увеличивают несущую способность деревянной балки (клееной или брусчатой) с помощью дополнительных опор.

Несущую способность балок при больших нагрузках можно значительно увеличить введением снизу подкосов и ригелей. Кроме того при шарнирном опирании стоек на фундаменты подкосы создают поперечную устойчивость сооружения, связывая стойки и ригель в единую рамную конструкцию.

Основным преимуществом подкосных систем являются: простота конструкции, возможность изготовления их из круглого местного леса, а также из брусьев без привлечения высококвалифицированных исполнителей, эффективное использованиеработы бревен на сжатие с изгибом и сравнительно небольшой расход стали на скобы и болты.

Подкосные системы применяются в несущих конструкциях временных и вспомогательных сооружений, в строительных конструкциях с/х зданий, в мостах и эстакадах. Этими конструкциями перекрываются пролеты 4 – 9 м.

Основные типы подкосных систем:

- одноподкосная

 

 

- ригельно – подкосная

 

 

- трапециевидно-подкосная

 

 

Особенностью этих систем является работа при односторонней вертикальной нагрузке на поперечный изгиб от распора не только их ригелей, но и стоек.

При постановке затяжек по стойкам можно воспринять этот распор.

 

Увеличение жесткости стоек достигается установкой решетчатых опор

 

 

При горизонтальной ветровой нагрузке стойки всех систем работают на поперечный изгиб.

Для деревянных каркасов одноэтажных зданий наиболее широко применяются трапециевидно-подкосные системы, у которых подкосы упираются своими верхними концами в прогон. Верхние концы подкосов обычно располагаются в третях пролета прогона, а нижние – на высоте не менее 2,25 м от уровня пола. Угол наклона подкосов составляет от 30 до 45°.

Основные схемы трапециевидно-подкосных схем:

 

Подкосы соединяют со стойками и прогоном лобовыми врубками и скобами, так как при обычных значениях постоянной и временной нагрузок в подкосах многопролетных схем возникают только сжимающие усилия. В крайних подкосах двухпролетных схем могут возникнуть растягивающие усилия от воздействия ветровой нагрузки или снеговой, если она действует на одном из скатов кровли и более чем в два раза превосходит постоянную нагрузку. В этом случае подкос прикрепляется к стойке и прогону парными накладками на болтах.

Стыки прогона в зависимости от сортамента бревен могут быть расположены над стойками (а, б, в) или в средней части ригеля недалеко от мест примыкания подкоса (г) (на расстоянии 1/4-1/5 пролета между врубками средних подкосов), за исключением конька, в котором стык неизбежен.

При проектировании трапециевидно-подкосных систем следует учитывать сбег бревен, располагая их в стойках тонким концом вверх, а в крайних пролетах прогонов тонким концом к наружной стойке.

Концы стоек могут шарнирно опираться непосредственно на каменный фундамент или их частично защемляют путем устройства зарытых в грунт ж/б коротышей, прикрепленных выше уровня земли к стойкам болтами.

 

 

Расчет трапециевидно-подкосных систем

Статический расчет производят упрощенными способами. Большая точность расчета не нужна в связи с тем, что на работе такой рамы сльно сказываются неточности изготовления, усушечные деформации и тому подобные факторы, трудно учитываемые в расчете.

Для упрощенного расчета при действии вертикальной q, кН/м и снеговой р, кН/м нагрузки при соблюдении условий конструирования, могут служить следующие приближенные формулы.

1. Расчетный изгибающий момент в прогоне:

(для схем а, в);

(для схемы б).

2. Расчетные изгибающие моменты в стойках:

крайних ;

промежуточных (для схемы б);

(для схемы в);

средних (для схемы а);

(для схем в).

2. Расчетные сжимающие усилия:

в стойках ; ;

в подкосах ;

(для схем а, в);

(для схемы б).

Воздействие горизонтальной ветровой нагрузки W= W_давл+ W_отсос, приложенной в левом и правом карнизном узлах, следует учитывать только в расчете стоек на воздействие изгибающего момента M_w=H_wh_1,

где H_w определяется по следующим приближенным формулам:

для крайних стоек

,

где n_ср – число промежуточных и средних стоек.

для промежуточных и средних стоек

По найденным изгибающим моментам и усилиям проводят подбор сечений всех элементов трапециевидно-подкосной системы. Стойки подкосных систем рассчитывают на продольный изгиб из плоскости системы со свободной длиной l₀=h и на сжатие с изгибом в плоскости системы со свободной длиной, равной 2,5h₁, в предположении, что нижний участок стойки является консолью, упруго закрепленной в точках примыкания подкоса и прогона к стойке.

Заготовка всех многократно повторяющихся элементов трапециевидно-подкосных систем и сборка монтажных блоков должны производиться с помощью шаблонов и кондукторов, без чего не могут быть обеспечены ни требуемое качество сооружения, ни достаточно высокие темпы строительства.

Монтаж трапециевидно-подкосных систем, собираемых в горизонтальном положении, как правило, выполняется их окантованием по линии опирания на фундаменты.