Высота сегментных клеедеревянных арок без затяжек достигает мти


открытая библиотека учебной информации

Деревянные арки являются в настоящее время наиболее распространенными основными несущими конструкции деревян­ных покрытий зданий различного назначения. Οʜᴎ применяются в покрытиях производственных промышленных, сельскохозяйст­венных и общественных зданий, имеющих пролеты 12,..80 м. В практике зарубежного строительства применяются деревянные арки с пролетами до 100 м и более. Их изготовляют путем склеи­вания надежными синтетическими клеями гнутых и прямых клеедеревянных элементов значительных длин и сечений требуе­мой несущей способности. Конструкции клеедеревянных арок являются простыми, состоят из минимального числа элементов. Существенное значение имеет также архитектурная вырази­тельность деревянных арочных покрытий. К достоинствам дере­вянных арок из клеедеревянных элементов следует также отнести их повышенный предел огнестойкости и достаточно длительное сопротивление загниванию и разрушению в химически агрессив­ных средах.

По статическим схемам деревянные арки разделяются на трехшарнирные, имеющие два опорных и один коньковый или иногда так называемый ключевой шарнир, и двухшарнирные, имеющие только два опорных шарнира. По особенностям опирания на опоры арки делятся на две основные группы: без затяжек и с затяжками, или с нижними поясами. По форме осœей арки выполняются следующие типы: сегментные — имеют верхние пояса, оси которых располагаются на общей части окружности; стрельчатые, состоящие из двух полуарок, оси которых распо­лагаются на двух одинаковых частях окружности, стыкующихся под углом в коньковом шарнире; треугольные, состоящие из двух одинаковых прямых полуарок, смыкающихся в коньковом шар­нире под углом. Треугольные арки называются иногда также тре­угольными распорными системами, а когда имеют затяжки — безраскосными треугольными фермами. При этом эти конструкции работают и рассчитываются аналогично тому, как и арки с другими фор­мами осœей. Возможны также арки, состоящие из полуарок с ломаными осями.

Трехшарнирные арки являются наиболее распространенными. Οʜᴎ статически определимы, и усилия в их сечениях не зависят от осадок опор и деформаций затяжек. Наличие конькового шарнира позволяет предусматривать в нем монтажный стык и перевозить арки к месту установки в виде транспортабельных полуарок.

Двухшарнирные арки применяются реже. Усилия в их сече­ниях зависят от осадок опор, деформаций затяжек и они не могут делится простыми шарнирными узлами на более транспортабель­ные элементы.

Арки без затяжек опираются на фундаменты или сосœедние конструкции и являются наиболее простыми. При этом их опоры должны рассчитываться не только на вертикальные, но и на горизонтальные (распор) опорные давления. Арки с затяжками несколько сложнее предыдущих по конструкции, но их опоры рассчитываются только на вертикальные опорные давления

       
   
 
 

Рис. 6.1. Клеедеревянные арки:

. а — сегментные; б — треугольные; в — стрельчатые.

Клеедеревянные арки из клееных элементов заводского изготовления имеют наиболее широкую область применения. Их формы, размеры и несущая способность могут отвечать , требованиям сооружения покрытий самого различного назначе­ния, в том числе уникальных по своим размерам и формам. Скле­енные из досок плашмя в условиях заводского изготовления эти ; арки имеют повышенную стойкость против загнивания, химичес­кой коррозии и значительный предел огнестойкости, Элементы этих арок могут иметь любую из указанных выше форм оси в покрытиях с пролетами 12...80 м.

Сегментные клеедеревянные арки без за­тяжек, имеющие значительную высоту, достигающую половины длины их пролета͵ опираются обычно непосредственно на фундаменты и применяются в покрытиях общественных однопролетных зданий без стен. Невысокие сег­ментные клеедеревянные арки без затяжек, имеющие высоту, равную около 1/6 длины пролета͵ используют преимущественно в покрытиях среднего наибольшего пролета трехпролетных обще­ственных зданий. Οʜᴎ опираются на элементы несущего каркаса боковых пролетов, которые воспринимают их и вертикальные и горизонтальные опорные давления. Большепролетные сегмент­ные клеедеревянные арки применялись в отечественном строи­тельстве, к примеру, в покрытии среднего пролета Дворца спорта в Архангельске. Арки без затяжек опираются на желœезобетонный каркас боковых пролетов. Οʜᴎ имеют пролет 63 м, высоту 11 м и сечение 30 X 105 см, состоящее из слоев досок, склеенных поперечными стыками по кромкам.

Сегментные клеедеревянные арки с затяж­ками имеют обычно небольшие пролеты и высоты порядка 1/6 длины пролета. В большинстве случаев они имеют трехшарнирные схемы. При малых пролетах эти арки выполняются двухшарнирными, что уменьшает трудоемкость их изготовления и упрощает транспортирование в полносборном виде- Верхние пояса этих арок обычно имеют ширину сечений, не превышающую 17 см, и изготовляются без поперечных стыков досок по кромкам-

Затяжки этих арок в большинстве случаев изготовляются из стальных уголков или арматурных стержней, которые во избе­жание провисания поддерживаются стальными прутковыми под­весками. Нижние пояса арок бывают также клеедеревянными. Это значительно повышает жесткостьих при транспортировании и установке в полносборном виде.

Сегментные клеедеревянные арки с затяжками применяются в качестве базовых несущих конструкций обычных деревянных покрытий зданий со стенами, на каркас которых они передают только вертикальные опорные давления, так как эти арки не имеют распора. К аркам может крепиться легкий подвесной потолок. При этом скрываются затяжки, уменьшается объем и улучшается архитектурная выразительность покрываемых по­мещений.

Стрельчатые клеедеревяниые арки всœегда имеют трехшарнирные схемы, как правило, без затяжек. Οʜᴎ состоят из двух полуарок кругового очертания осœей и имеют пролеты 18...80 м. Высота стрельчатых арок обычно близка к половинœе длины их пролетов. При меньших пролетах эти арки имеют сечения шириной не более 17 см без поперечных стыков досок, а при больших пролетах их сечения имеют большую ши­рину и состоят из досок, стыкуемых по ширинœе.

Стрельчатые арки чаще применяются в качестве базовых несущих конструкций деревянных покрытий производственных зданий значительной высоты без стеновых ограждений и они опираются непосредственно на фундаменты, передавая им и вер­тикальные, и горизонтальные опорные давления.

Величины усилий в сечениях стрельчатых арок в большой мере зависят от величины, характера и соотношения значений действующих на эти арки нагрузок. Чем больше относительная величина сосредоточенных в зоне конька арки нагрузок, тем ближе рациональная форма оси арки должна приближаться к треугольной, при которой от этих нагрузок возникают мини­мальные отрицательные изгибающие моменты. Чем больше отно­сительные величины распределœенных нагрузок, тем больше фор­ма оси арки должна приближаться к круговой или параболиче­ской, при которой изгибающие моменты являются положительны­ми и тоже приближаются к минимальным значениям.

Треугольные клеедеревянные арки бывают только трехшарнирными с затяжками или без них. Длина пролета этих арок обычно не превышает 30 м.Οʜᴎ проще в изготовлении, чем сегментные, так как состоят из прямых полу­арок. Такие арки могут служить основой плоских настилов дву­скатной асбестоцементной кровли, наиболее рациональной для деревянных покрытий. Основным недостатком треугольных арок является возникновение в их сечениях значительно больших изги­бающих моментов от базовых распределœенных нагрузок, чем в сечениях сегментных арок. Это ограничивает рациональные длины

их пролетов.

Треугольные клеедеревянные арки без затяжекимеют в большинстве случаев высоту, близкую к половинœе длины их пролета. Особенно рацио­нально применение этих арок в покрытиях складских зданий треугольного профиля без стен, где арки опираются непосред­ственно на фундаменты. В этих зданиях обычно имеется техно­логическое оборудование, подвешенное к коньковым узлам арок, к примеру монорельс тельфера. При этом изгибающие моменты в сечениях арки возникают только от распределœенных нагрузок. Сосредоточенные в коньке нагрузки вызывают в сечениях арки только продольные сжимающие силы, которые мало влияют на размеры сечений полуарок. Полуарки этих арок крепятся в узлах так, что между осями продольных сил от распределœенных нагрузок и осями полуарок образуется эксцентриситет и соответ­ствующий изгибающий отрицательный момент, который уменьша­ет момент от распределœенных нагрузок,

Треугольные клеедеревянные арки с за­тяжками имеют высоту порядка 1/6 длины пролета. Сечения их верхнего пояса обычно имеют ширину, не превышающую 17 см. Затяжки этих арок в большинстве случаев изготовляются из уголковой или арматурной стали и поддерживаются от провисания прутковыми стальными подвеска­ми. Нижние пояса малопролетных клеедеревянных арок целœесо­образно выполнять тоже клеедеревянными. При этом значительно повышается жесткость арок в процессе их транспортирования и установки, а также предел их огнестойкости и стойкости в хими­чески агрессивных средах. В этих арках тоже используется эффект эксцентричного крепления полуарок в узлах для уменьшения изгибающих моментов от распределœенных нагрузок, как и в арках без затяжек. В отечественном сельскохозяйственном строительстве чаще применяются треугольные клеедеревянные арки с затяжками из арматурной стали пролетами 12 и 18 м.

Треугольные трехшарнирные арки из брусьев с соединœениями из деревянных пластинок и затяжками из стальной арматуры пролетом до 12 м, опирающиеся на конструкции стен, могут применяться в деревянных покрытиях зданий, возводимых в рай­онах, где отсутствует заводское изготовление клеедеревянных конструкций.

Арки из цельнодеревянных элементов мо­гут быть сегментными и треугольными. Сегментные кружально-дощатые арки имеют двухшарнирную схему пролетом до 12 м и высоту от 1/6 до 1/2 длины пролета. Такая арка состоит в большинстве случаев из двух слоев косяков. Косяк представляет собой короткую толстую доску переменной высоты сечения, верх­няя кромка которой обрезается по дуге окружности радиуса, равного радиусу оси арки. Стыки косяков располагаются в шах­матном порядке. Косяки плотно приторцовываются по длинœе и соединяются с серединами сосœедних косяков болтами или гвоз­дями. Распор таких арок воспринимается затяжками или фунда­ментами. Эти арки имеют небольшую несущую способность и ста­вятся с шагом, не превышающим 2 м. Их изготовляют в неболь­ших деревообрабатывающих мастерских и применяют в деревян­ных покрытиях временных зданий.

Треугольные цельнодеревянные арки имеют трехшарнирную схему и затяжки. Их пролеты не превышают 12 м, а высота равна около1/6 длины пролета. Верхние пояса этих арок состоят из цельных брусьев или бревен, а затяжки обычно из стальной арматуры. Οʜᴎ имеют невысокую несущую способность и приме­няются во временных зданиях, опираясь на их наружные стены.

Дощатые цельнодеревянные арки имеют трехшарнирную схему, треугольную форму оси и дощатые нижние пояса. Οʜᴎ приме­няются при пролетах до 12 м и высоте порядка1/6 пролета. Нижний пояс этих арок состоит, как правило, из двух досок, соединœенных продольным стыком в серединœе пролета. Верхний пояс — из двух толстых досок с прокладками и зазором, равным их толщинœе. Эти арки применяются в двускатных покрытиях вре­менных зданий.

Читайте также

  • - Виды арочных конструкций сплошного сечения.

    Деревянные арки являются в настоящее время наиболее распространенными основными несущими конструкции деревян­ных покрытий зданий различного назначения. Они применяются в покрытиях производственных промышленных, сельскохозяйст­венных и общественных зданий, имеющих... [читать подробенее]

  • oplib.ru

    Раздел 4. Деревянные конструкции

    4.1 Виды и свойства древесины

    Деревянные строительные конструкции, надежные, легкие и долговечные. Строительные конструкции изготовляют обычно из хвойных пород древесины – сосны, ели, лиственницы, пихты, кедра. Эти породы характеризуются прямолинейностью, лучшими, чем у лиственных пород, механическими свойствами и большой стойкостью против гниения, благодаря смолистости. К основным недостаткам можно отнести низкую огнестойкость, способность к загниванию и поражению древоточцами (низкую биостойкость), сильную зависимость физико–механических свойств от температурно-влажностных условий эксплуатации и длительности действия нагрузок, значительной неоднородности. Лесоматериалы, получаемые строительством, делятся на круглые и пиленые (рис.1).

    Рис. 1 Лесоматериалы:

    1-бревно; 2-пластина; 3-сбег (уменьшение диаметра) бревна; 4-лежень; 5-полуобрезной брус; 6-обрезной брус; 7-брусок; 8-тонкая доска; 9-толстая доска.

    Защита древесины от гниения, повреждения насекомыми, возгорания, химической агрессии. Гниение – это разрушение древесины в результате жизнедеятельности грибов, разрушающих целлюлозу. Для защиты древесины от гниения применяют меры конструктивного характера и химическую защиту – антисептирование. Конструктивная защита включает: использование для конструкций только сухой древесины, стерилизацию древесины в процессе сушки прогревом ее при температуре выше 80°С, предохранение древесины конструкции от непосредственного увлажнения атмосферными осадками, устройствами наружного водоотвода в деревянных покрытиях, обеспечение достаточной тепло - и пароизоляции, расположение несущих деревянных конструкций целиком в отапливаемом помещении или вне его. К химической защите древесины прибегают в тех случаях, когда конструктивными мерами нельзя устранить ее увлажнение во время эксплуатации. Химическая защита состоит в пропитке или покрытии элементов конструкций антисептиками – веществами, ядовитыми для грибов. Защита от древесных вредителей осуществляется пропиткой маслеными антисептиками. Применяют также окуривание конструкций ядовитыми газами и впрыскиванием входы, проделанные насекомыми, растворов ядовитых веществ.

    Преимущества и недостатки деревянных конструкций. К достоинствам деревянных конструкций относятся: высокая удельная прочность, химическая стойкость, долговечность (больше, чем у металла и железобетона), малая теплопроводность, большая сырьевая база и простота обработки, а также отсутствие ограничений при сезонных работах. Недостатки древесины: гигроскопичность и вследствие – усушка, разбухание, растрескивание и коробление; неоднородность строения (анизотропия); большое количество естественных пороков (косослой, сучки и др.), что существенно снижает прочность; возможность гниения; малая огнестойкость.

    4.2Конструирование соединений элементов деревянных конструкций

    Соединения на врубках. Врубками называют соединения, в которых усилия от одного элемента передаются другому по площадке смятия и скалывания, без специальных промежуточных рабочих связей. Чаще всего лобовые врубки применяются в узлах бревенчатых и брусчатых ферм. Наибольшее распространение получили лобовые упоры и лобовые врубки с одним зубом, лобовые врубки с подушкой применяют реже (рис. 2).

    Рис.2 Лобовые упоры и лобовые врубки:

    а, б, в – лобовые упоры; 1 – штырь; 3 – плотная приторцовка; 2 – скоба; 4 – стяжные болты;

    г, е – лобовые врубки; д – распределение усилий в опорном узле;

    5 – опорная подушка;

    6 - подбалка;

    7 – аварийный болт;

    8 – тяж.

    Нагельные соединения. Нагелями называются стержни или пластинки, препятствующие взаимному сдвигу соединяемых элементов. Используют стальные и деревянные нагели. Нагельные соединения бывают односрезными и двухсрезными (Рис.3, б, в), а также симметричными и несимметричными.

    Рис.3 Нагельные соединения

    а – схемы расстановки; 1 – прямая расстановка; 2 - шахматная; 3 – при стальных накладках; 4 – в соединениях под углом;

    б – расчетные схемы; 5 – симметричное двухсрезное; 6 – несимметричное односрезное;

    в – схема работы; 5 – симметричное двухсрезное; 7 – эпюра напряжений смятия древесины.

    Рис.4 Схемы соединений и расстановки нагелей и гвоздей.

    а – продольное соединение;

    б – угловое соединение;

    в – рядовая расстановка ригелей: то же шахматная;

    г – то же, косыми рядами;

    д, е – рядовая расстановка гвоздей.

    Клеевые соединения. Склеивание древесины – наиболее прогрессивный способ соединения деревянных элементов. Клеевые швы относятся к неподатливым и обеспечивают монолитность конструкций.

    Рис.5 Клеевые соединения

    а – поперечные стыки; б – продольные стыки; 1 – стыки по пластям; 2 – по кромкам; 3 – по пласти и кромке; в – угловой стык; 6 – угловой зубчатый шип.

    Металлические крепления. В деревянных конструкциях применяют две группы металлических креплений: 1)растянутые связи – гвозди и винты (шурупы и глухари), работающие на выдергивание; болты и тяжи, работающие на растяжение; 2) вспомогательные металлические крепления – стяжные болты, хомуты, штыри, скобы и т.д., которые устанавливают конструктивно для восприятия усилий, возникающих при перевозке и монтаже. Все виды связей должны воспринимать расчетные усилия и быть защищены от коррозии. Металлические связи на растяжения рассчитывают в соответствии с требованиями норм проектирования и расчета металлических конструкций. Наиболее широко металлические связи используют при возведении построечных конструкций и в меньшей степени – в заводских условиях. Гвозди, сопротивляющиеся выдергиванию, разрешается использовать только во второстепенных элементах настилов, подшивках потолков и т.д. Запрещается применять гвозди, забитые в торец или заранее просверленные отверстия, а также в случае динамических воздействий на конструкцию. Длина защемленной части гвоздя должна быть не менее 10d или двух толщин пробиваемого элемента. В свою очередь, толщина прибиваемой доски должна быть не менее 4d. Расстановка гвоздей аналогична ранее изложенной. Шурупы и глухари удерживаются в древесине не только силами трения, но и упором винтовой нарезки в прорезаемые древесине винтовые желобки. При работе на выдергивание шурупы расставляют так, чтобы расстояние между винтами в продольном направлении составляла S1 =10d, в поперечном - S 2 = S3 = 5d. Болты и тяжи – растянутые металлические элементы применяются в качестве анкеров, подвесок, растянутых элементов металлодеревянных конструкций, а также затяжек арочных и сводчатых конструкций. Диаметр тяжей и болтов должен быть не менее 12мм. При необходимости создания предварительного натяжения используют натяжные муфты с разносторонней резьбой. Стяжные болты имеют преимущественно монтажное значение и применяются для плотного стягивания соприкасающихся элементов. Скобы из круглой или квадратной стали толщиной 10…18мм применяют как вспомогательные фиксирующие связи в сооружениях из брусьев или круглого леса в мостовых опорах, лесах, бревенчатых фермах и т.д. Хомуты отличаются от скоб тем, что полностью охватывают конструкцию, они могут быть П – образными и кольцевыми. Хомуты применяют для изготовления построечных конструкций на строительной площадке из бревен или брусьев (обычно при сопряжении стоек с насадками). Штыри представляют с собой стержни из арматурной стали диаметром 16… 30мм, которые вставляют в заранее просверленные отверстия меньшего диаметра. Их применяют при стыках стоек или свай в торец, а также в узлах сопряжения стоек с насадками и некоторых других случаях.

    4.3 Деревянные конструкции зданий и сооружений

    Настилы покрытий используют в качестве несущих и ограждающих элементов деревянных покрытий. Они служат основанием водо- и теплоизоляционных слоев покрытия. Конструкция настила зависит от типа кровли и теплоизоляционных свойств покрытия (рис.6). При рулонной кровле настил должен иметь сплошную ровную дощатую или фанерную поверхность. При чешуйчатой кровле в виде волнистых листов асбестоцемента, стеклопластика или черепичных плиток настил должен иметь для них отдельные опоры в виде досок или брусьев обрешетки или открытых ребер клеефанерных плит. С чешуйчатой кровлей особенно эффективно применение

    деревянных покрытий. Деревянные настилы делятся на два основных вида – дощатые и клеефанерные.

    Рис.6 Дощатые покрытия

    а – неутепленное под рулонную крышу; б – то же утепленное;

    в – неутепленное, обрешетка под асбестоцементную кровлю; г – то же утепленное; 1 – настил; 2 – рулонная кровля; 3 – асбестоцементная кровля;

    4 – утеплитель; 5 – пароизоляция.

    Двойной перекрестный настил (рис. 7,а) состоит из двух слоев: нижнего – рабочего и верхнего – защитного. Рабочий настил несет на себе все нагрузки, действующие на покрытие. Защитный настил образует необходимую сплошную поверхность, распределяет сосредоточенные нагрузки и защищает кровельный ковер от разрывов.

    Рис.7 Дощато-гвоздевые щиты настилов покрытий

    а – щит двойного перекрестного настила; б – щит однослойного раскосного настила; 1 – доски; 2 – гвозди; 3 – косой защитный настил; 4 – разряженный рабочий настил; 5 – раскосы; 6 – поперечный раскос.

    В настоящее время широко применяют два типа плит: дощато-гвоздевые щиты, состоящие из брусчатого каркаса, обшитого досками; и клеефанерные щиты и плиты с обшивкой из водостойкой фанеры, приклеенные к деревянному каркасу (рис.8).

    Рис.8 Клеефанерные ребристые плиты настилов

    а – план плит;

    б – сечения плит;

    1,2 – продольные и поперечные дощатые ребра;

    3 – вентиляционные отверстия;

    4 – строительная фанера;

    5 – пароизоляция;

    6 – коробчатая плита с двумя обшивками;

    7 – утеплитель;

    8 – ребристая плита с верхней обшивкой;

    9– то же, с нижней обшивкой.

    Балки деревянные. Цельнодеревянные балки применяют при пролетах, не превышающих 6 м, и при относительно небольших нагрузках. Деревянные балки применяют в качестве несущих конструкций настилов покрытий, рабочих площадок платформ и в других деревянных конструкциях. Балки покрытий применяют в зданиях с шириной помещения не более 6 м. Деревянные балки покрытий работают и рассчитываются на изгиб как однопролетные балки, шарнирно опертые на опоры разной высоты. Однопролетные прогоны являются несущими конструкциями скатных покрытий. К опорам прогоны крепятся посредством бобышек - коротких отрезков толстых досок или стальных уголковых коротышек и гвоздей или винтов. Эти крепления препятствуют сползанию прогонов вниз по скату опор (рис.9).

    Рис.9 Брусчатые прогоны покрытий:

    а – прогоны; б – расчетные схемы; 1 – брусья; 2 –стыки; 3 – болты;

    4 – основные несущие конструкции; 5 – бобышки; 6 –гвозди.

    Составные балки. Из-за ограниченности сортамента древесины под заданный пролет и нагрузку в практике строительства часто нельзя применять конструкцию из цельной древесины, поэтому приходится использовать составные балки (Рис. 10).

    ис.10 Составные балки

    а – простая составная балка;

    б – балка на пластинчатых нагелях;

    в – двутавровая балка с дощатой перекрестной стенкой.

    В практике строительства стали применяться и армированные балки, представляющие собой новый вид индустриальных конструкций. Армирование повышает несущую способность и снижает деформативность балок.

    Деревянные стойки могут быть цельнодеревянными, составными, клеедеревянными и решетчатыми. Применяют в виде опор покрытий, навесов, рабочих площадок, платформ, опор линий электропередач и связи. Стойки из брусьев квадратного сечения и из круглых бревен применяют в основном в тех случаях, когда их концы закрепляются шарнирно и на них действует только сжимающие нагрузки. Составные стойки состоят из цельных брусьев или из толстых досок, соединенных по длине болтами или гвоздями. Длина составных стоек, как и цельнодеревянных, не превышает 6.4м. Клеедеревянные стойки (рис.11) являются конструкциями исключительно заводского типа. Их формы и размеры могут быть любыми и определяются только назначением, действующими нагрузками, расчетом и не зависят от ограничения сортамента досок, применяемых для их склеивания.

    Рис.11 Клеедеревянные стойки: а – постоянного квадратного сечения; б – постоянного прямоугольного сечения; в – переменного прямоугольного сечения.

    Деревянные фермы - это сквозные решетчатые конструкции балочного типа. Основной недостаток деревянных ферм - значительное число элементов и узлов. В практике строительства наибольшее распространение получили следующие типы ферм: с параллельными поясами (рис. 12, а); треугольные - ( рис.12, б); трапециевидные (рис. 12,в); сегментные (рис. 12, г) и т.д. Решетка ферм, как правило, треугольная. Деревянные и металлодеревянные фермы рекомендуется применять при пролетах до 24-36 м.

    Рис.12 Типы деревянных ферм:

    а – с параллельными поясами; б – треугольные; в – трапециевидные; г – сегментные.

    Фермы из бревен и брусьев на лобовых вырубках могут иметь треугольное и пятиугольное очертания или быть с параллельным очертанием поясов. Такими фермами можно перекрывать пролеты до 18…24м. Металлодеревянные брусчатые фермы применяют при пролетах до 30 м. Нижний пояс и растянутые элементы решетки выполняются из круглой стали с металлическими узловыми соединениями. Верхний пояс и сжатые раскосы - из деревянных брусьев. Дощатые фермы с гвоздевыми накладками получили широкое распространение при пролетах до 18м (рис.13).

    Рис. 13 Дощатые фермы с гвоздевыми накладками:

    1 – доски;

    2 – металлические пластинки.

    Деревянные арки и рамы. Конструкция арок. Деревянные арки применяют в покрытиях производственных промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданиях с пролетами 12…80м. По статическим схемам деревянные арки разделяются на трехшарнирные, имеющих два опорных и один коньковый или иногда, так называемый, ключевой шарнир, и двухшарнирные, у которых только два опорных шарнира. Клеедеревянные арки (рис. 14), их формы, размеры и несущая способность могут отвечать требованиям сооружения покрытий самого различного назначения, в том числе уникальных по своим размерам и формам. Элементы арок могут иметь любую из указанных выше форм оси в покрытиях с пролетами 12…80м.

    Рис. 14 Клеедеревянные арки: а – сегментные; б – треугольные;

    в – стрельчатые;

    г – двухшарнирные.

    1 – без затяжек;

    2 –с затяжками.

    Конструкции деревянных рам. Рамы один из основных классов несущих деревянных конструкций. В строительстве в основном применяют однопролетные двускатные рамы при пролетах 12…24м. По статическим схемам деревянные рамы могут быть статически определимыми и однократно статически неопределимыми. Трехшарнирная рама (рис. 15, а) является статически определяемой. Преимущество этой схемы – независимость действующих в ее сечениях усилий от осадки фундаментов и относительная простота решений шарнирных опорных узлов. Двухшарнирная схема с жесткими опорными узлами (рис. 15, б) является однажды статически неопределяемой. Преимущество – отсутствие изгибающих моментов в шарнирных соединениях ригеля со стойками. Двухшарнирная схема с шарнирными опорными узлами (рис.15, в) также однажды статически неопределима. Преимущество этой рамы – отсутствие изгибающих моментов в шарнирных опорных узлах. По конструкции деревянные рамы делятся на трех- и двухшарнирные, клеедеревянные, цельнодеревянные и клеефанерные.

    Рис.15 Статические схемы деревянных рам

    а – трехшарнирная; б – двухшарнирная жестко опертая; в – двухшарнирная шарнирно опертая.

    Трехшарнирные клеедеревянные рамы бывают бесподкосными и могут иметь от двух до четырех подкосов (рис. 16). Гнутоклееная трехшарнирная рама (рис. 16, а) состоит из полурам Г- образной формы прямоугольного переменного по высоте сечения, изогнутых при изготовлении в зоне будущего карниза. Первое достоинство этой рамы в том, что она состоит только из двух крупных элементов – полурам, которые соединяются при сборке всего тремя узлами – двумя опорными и одним коньковым. Это сводит к минимуму время и трудоемкость сборки и установки таких рам. Второе достоинство – это переменная высота сечений – максимальная в зоне выгиба, где действуют максимальные изгибающие моменты, и минимальная в узлах, где моменты отсутствуют. Ломаноклееная рама (рис.16, б), называемая также клеедеревянной рамой с жестким стыком на зубчатых шипах, состоит из двух полурам. Каждая полурама имеет Г- образную форму с переломом оси в месте будущего карниза. Полурама состоит из двух прямых элементов – стойки и полуригеля, имеющих переменные сечения, максимальные в зоне перелома оси. Имеет существенные достоинства, она малотрудоемка при монтаже, проста в изготовлении. Эти рамы не требуют дополнительных стержней для опирания настилов в карнизных узлах. Клеедеревянная трехшарнирная четырехподкосная рама (рис.16, в) состоит из большого числа элементов и узлов, что повышает трудоемкость изготовления и сборки. Подкосы также сокращают свободное пространство помещений, поэтому применение этих рам наиболее рационально в покрытиях навесов. Двухподкосная клеедеревянная трехшарнирная рама (рис.16, г) состоит из двух стоек, двух полуригелей переменного сечения и двух подкосов постоянного сечения. К недостаткам этой рамы относится наличие значительных растягивающих усилий в карнизных узлах, для восприятия которых необходимо применять металлические крепления и винты. Изгибающие моменты в стойках и ригелях этой рамы значительно больше, чем в рамах с парными подкосами. Клеедеревянная трехшарнирная рама с опорными подкосами (рис. 16, д) состоит из двух полуригелей переменного сечения, двух подкосов и двух стоек постоянного сечения. Достоинство этой рамы те же, что и прочих подкосных рам. Недостатки – это работа стоек на растяжение и изгиб от ветровой нагрузки, что усложняет конструкцию их узловых креплений, и значительная длина сжатых подкосов, сечение которых определяется из условий предельно допускаемой гибкости. Клеедеревянная трехшарнирная рама с наружными раскосами (рис.16,е) отличается от предыдущей только наружным расположением раскосов. Наружные раскосы работают в этой раме на растяжение и могут выполняться как из клееной древесины, так и из стали, при этом они не уменьшают внутреннего пространства помещений.

    Рис.16 Клеедеревянные трехшарнирные рамы: а – гнутоклееная; б – ломаноклееная; в– четырехподкосная; г –двухподкосная; д– с внутренними опорными подкосами; е – с наружными опорными подкосами.

    Двухшарнирные клеедеревянные рамы (рис. 17) состоят из трех конструктивных элементов – двух вертикальных стоек и горизонтального ригеля. Двухшарнирная клеедеревянная рама с жесткими опорными узлами (рис. 17, а и б) может иметь две клеедеревянные стойки постоянного, переменного или ступенчатого сечения. Основным недостатком этой рамы – относительно большая сложность жестких опорных узлов стоек, чем шарнирных. Такая рама может иметь также комбинированную конструкцию. Двухшарнирная клеедеревянная рама с шарнирными опорными узлами (рис. 17, в) может иметь две стойки постоянного или переменного клеедеревянного сечения наименьшей высоты в опорных узлах, где нет изгибающих моментов. Ригели этой рамы крепятся к стойкам на разных высотах, образуя жесткое рамное соединение.

    Рис. 17 Двухшарнирные клеедеревянные рамы: а – с жесткими опорами и аркой; б – с жесткими опорами и фермой; в – с шарнирными опорами и клеедеревянной балкой.

    Трехшарнирная дощато-гвоздевая рама состоит из дощато-гвоздевых двутавровых стоек и полуригелей переменной высоты, в настоящее время не используются. Расчет рам производится на различные сочетания нагрузок от собственного веса, ветровой, снеговой нагрузки и т.д. Раму рассчитывают как трехшарнирную конструкцию. В результате расчета получают значения изгибающих моментов, поперечной и продольной сил.

    

    infopedia.su

    Схемы арок, конструкция и расчет

    Арки относятся к распорным конструкциям, т. е. для них характерно наличие горизонтальной составляющей опорной реакции (распора).

    Арки используются в качестве основных несущих конструкций зданий различного назначения. Их применяют в покрытиях промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий пролетом от 12 до 70 м. В зарубежном строительстве с успехом применяют арки пролетом до 100 м и более.

    По статической схеме арки разделяют на трехшарнирные и двухшарнирные без ключевого шарнира:

    Рисунок 8.1 – Трехшарнирная и двухшарнирная арки

    По схеме опирания их делят на арки с затяжками, воспринимающими распор, и на арки без затяжек, распор которых передается на опоры.

    Рисунок 8.2 – Арки без затяжки и с затяжкой

    Затяжки изготавливают в большинстве случаев из арматуры или профильной стали. Возможно применение деревянных клееных затяжек, прежде всего в условиях химически агрессивных сред. Дощатоклееные затяжки повышают жесткость арок в процессе транспортирования и монтажа, а также предел огнестойкости.

    По форме оси арки делят на:

    - треугольные из прямых полуарок;

    - пятиугольные;

    - сегментные, оси полуарок которых располагаются на общей окружности;

    - стрельчатые, состоящие из полуарок, оси которых располагаются на двух окружностях, смыкающихся в ключе под углом.

    Рисунок 8.3 – Виды арок из прямолинейных элементов:

    1 – трехшарнирная ломаного очертания с опиранием на фундамент; 2 – трехшарнирная треугольная переменного сечения с опиранием на фундамент; 3 – трехшарнирная треугольная постоянного сечения с опиранием на фундамент

    Рисунок 8.4 – Виды арок из криволинейных элементов:

    1 – сегментная с металлической затяжкой; 2 – трехшарнирная кругового очертания;

    3 – трехшарнирная кругового очертания, переменного сечения; 4 – трехшарнирная стрельчатого очертания; 5 – трехшарнирная килевидного очертания; 6 – двухшарнирная кругового очертания

    По конструкции арки делятся на:

    1) арки из полуарок цельного сечения (только треугольной формы);

    2) арки из ферм;

    Рисунок 8.5 – Арка из ферм (l=30…60 м, f=l/3…l/2)

    3) арки из балок на пластинчатых нагелях (балок Деревягина);

    4) кружальные арки, состоящие из двух или более рядов косяков, соединенных между собой нагелями и имеющие смещенные послойно стыки (могут быть кругового или стрельчатого очертания);

    Рисунок 8.6 – Кружальная арка:

    а – схема расположения косяков; б – схема работы арки; в – схема расчетных нагрузок

    5) арки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях;

    Рисунок 8.7 – Арка с перекрестной дощатой стенкой (l=20…40 м, f≥l/6)

    6) клееные арки (дощатоклееные и клеефанерные).

    Из перечисленных видов арок наиболее широкое применение получили клееные арки заводского изготовления. Размеры и несущая способность таких арок могут отвечать требованиям сооружения покрытий самого различного назначения, в том числе уникальных по своим размерам.

    Арки остальных видов являются конструкциями построечного изготовления и сейчас практически не применяются. Дощатоклееные деревянные арки представляют собой пакет склеенных по пласти досок.

    По форме оси дощатоклееные арки могут иметь любой из перечисленных выше видов, т.е. они могут быть треугольными (без затяжек – при высоте 1/2l и с затяжками – при высоте 1/6 … 1/8l в покрытиях до 24 м), пятиугольными с гнутыми участками в местах переломов осей, пологими сегментными двух- или трехшарнирными со стрелой подъема не менее 1/6l (в редких случаях 1/7…1/8l) и высокими трехшарнирными стрельчатыми из элементов кругового очертания со стрелой подъема 1/3…2/3l. Последние два вида клееных арок (сегментные и стрельчатые) рекомендуются в качестве основных.

    Поперечное сечение клееных арок рекомендуется принимать прямоугольным и постоянным по всей длине. Высота поперечного сечения назначается 1/30…1/50 пролета. Толщина слоев для удобства гнутья принимается, как правило, не более 1/300 радиуса кривизны и не более 33 мм.

    Клеефанерные арки имеют перспективы применения в легких покрытиях. Они, как правило, имеют треугольную форму и состоят из коробчатых клеефанерных полуарок. Такие арки имеют малую массу и позволяют получать существенную экономию древесины. Однако они требуют расхода водостойкой фанеры, являются более трудоемкими при изготовлении, чем дощатоклееные и имеют меньший предел огнестойкости.

    Расчет арок

    Расчет арок производится по правилам строительной механики, причем распор пологих двухшарнирных арок при стреле подъема не более 1/4 пролета разрешается определять в предположении наличия шарнира в ключе.

    Расчет арок после сбора нагрузок выполняется в следующем порядке:

    1) геометрический расчет арки;

    2) статический расчет;

    3) подбор сечений и проверка напряжений;

    4) расчет узлов арки.

    Нагрузки, действующие на арку, могут быть распределенными и сосредоточенными. Постоянную равномерную нагрузку g от веса покрытия и самой арки определяют с учетом шага арок. Для арок криволинейного очертания она обычно условно считается (в запас прочности), равномерно распределенной по длине пролета, для чего ее фактическое значение умножают на отношение длины арки к ее пролету S/l.

    Предварительное определение нагрузки от собственного веса проектируемой арки производится по нижеприведенной формуле в зависимости от ее типа, пролета, и величин нагрузок от собственного веса покрытия gn, снега p и других нагрузок, например нагрузок от подвесного транспортного оборудования

    gсв = (gn +p + …)/[1000/(kcвl) - 1]

    Коэффициент собственного веса kсв=2…4 при этом следует принимать в зависимости от пролета и величин нагрузок на арку.

    Снеговую нагрузку р определяют по приложению 3 СНиП 2.01.07.-85* (схема 1 – для треугольных арок, 2 – для арок кругового очертания, 2/ – для арок стрельчатого очертания).

    Сосредоточенные, временные нагрузки Р включают в себя массу подвесного оборудования и временных нагрузок на нем.

    Геометрический расчет арки заключается в определении всех размеров, координат сечений, углов наклона касательных к оси в этих сечениях и их тригонометрических функций, необходимых для дальнейших расчетов. Исходными данными при этом являются пролет l, высота f, а в стрельчатых арках также радиус полуарки r или ее высота f.

    По этим данным в треугольных арках определяют длину S/2 и угол наклона полуарки α. В сегментных арках определяют радиус r = (l2 +4f)/8, центральный угол φ из условия и длину дуги полуарки, и находят уравнение дуги в координатах с центром в левой опоре .

    В стрельчатых арках определяют угол наклона α и длину l хорды, центральный угол φ и длину S/2 полуарки, координаты центра a и b, угол наклона опорного радиуса φ0 и уравнение дуги левой полуарки . Затем половину пролета арки делят на четное число, но не менее шести равных частей и в этих сечениях определяют координаты х и у, углы наклона касательных α к горизонту и их тригонометрические функции.

    Статический расчет

    Опорные реакции трехшарнирной арки состоят из вертикальных и горизонтальных составляющих. Вертикальные реакции Ra и Rb определяют как в однопролетной свободно опертой балке из условия равенства нулю моментов в опорных шарнирах. Горизонтальные реакции (распор) Ha и Hb определяют из условия равенства нулю моментов в коньковом шарнире.

    Определение реакций и усилий удобно производить в сечениях только одной левой полуарки в следующем порядке:

    сначала усилия от единичной нагрузки справа и слева, затем от левостороннего, правостороннего снега, ветра слева, ветра справа и массы оборудования.

    Изгибающие моменты следует определять во всех сечениях и иллюстрировать эпюрами.

    Рисунок 8.8 – Геометрическая и расчетная схема арки

    Продольные и поперечные силы можно определять только в сечениях у шарниров, где они достигают максимальных величин и необходимы для расчетов узлов. Необходимо также определять продольную силу в месте действия максимального изгибающего момента при таком же сочетании нагрузок.

    Усилия от двусторонней снеговой нагрузки и собственного веса определяют путем суммирования усилий от односторонних нагрузок.

    Полученные результаты сводят в таблицу усилий, по которой затем определяют максимальные расчетные усилия при основных наиболее невыгодных сочетаниях нагрузок.

    Для клееных арок «Пособие» к СНиП II-25-80 расчет на прочность рекомендует выполнять при следующих сочетаниях нагрузок.

    а) в пологих арках (f

    helpiks.org

    Тема 8 Арки. Общая характеристика.

    Схемы арок, конструкция и расчет

    Арки относятся к распорным конструкциям, т. е. для них характерно наличие горизонтальной составляющей опорной реакции (распора).

    Арки используются в качестве основных несущих конструкций зданий различного назначения. Их применяют в покрытиях промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий пролетом от 12 до 70 м. В зарубежном строительстве с успехом применяют арки пролетом до 100 м и более.

    По статической схеме арки разделяют на трехшарнирные и двухшарнирные без ключевого шарнира:

    Рисунок 8.1 – Трехшарнирная и двухшарнирная арки

    По схеме опирания их делят на арки с затяжками, воспринимающими распор, и на арки без затяжек, распор которых передается на опоры.

    Рисунок 8.2 – Арки без затяжки и с затяжкой

    Затяжки изготавливают в большинстве случаев из арматуры или профильной стали. Возможно применение деревянных клееных затяжек, прежде всего в условиях химически агрессивных сред. Дощатоклееные затяжки повышают жесткость арок в процессе транспортирования и монтажа, а также предел огнестойкости.

    По форме оси арки делят на:

    - треугольные из прямых полуарок;

    - пятиугольные;

    - сегментные, оси полуарок которых располагаются на общей окружности;

    - стрельчатые, состоящие из полуарок, оси которых располагаются на двух окружностях, смыкающихся в ключе под углом.

    Рисунок 8.3 – Виды арок из прямолинейных элементов:

    1 – трехшарнирная ломаного очертания с опиранием на фундамент; 2 – трехшарнирная треугольная переменного сечения с опиранием на фундамент; 3 – трехшарнирная треугольная постоянного сечения с опиранием на фундамент

    Рисунок 8.4 – Виды арок из криволинейных элементов:

    1 – сегментная с металлической затяжкой; 2 – трехшарнирная кругового очертания;

    3 – трехшарнирная кругового очертания, переменного сечения; 4 – трехшарнирная стрельчатого очертания; 5 – трехшарнирная килевидного очертания; 6 – двухшарнирная кругового очертания

    По конструкции арки делятся на:

    1) арки из полуарок цельного сечения (только треугольной формы);

    2) арки из ферм;

    Рисунок 8.5 – Арка из ферм (l=30…60 м, f=l/3…l/2)

    3) арки из балок на пластинчатых нагелях (балок Деревягина);

    4) кружальные арки, состоящие из двух или более рядов косяков, соединенных между собой нагелями и имеющие смещенные послойно стыки (могут быть кругового или стрельчатого очертания);

    Рисунок 8.6 – Кружальная арка:

    а – схема расположения косяков; б – схема работы арки; в – схема расчетных нагрузок

    5) арки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях;

    Рисунок 8.7 – Арка с перекрестной дощатой стенкой (l=20…40 м, f≥l/6)

    6) клееные арки (дощатоклееные и клеефанерные).

    Из перечисленных видов арок наиболее широкое применение получили клееные арки заводского изготовления. Размеры и несущая способность таких арок могут отвечать требованиям сооружения покрытий самого различного назначения, в том числе уникальных по своим размерам.

    Арки остальных видов являются конструкциями построечного изготовления и сейчас практически не применяются. Дощатоклееные деревянные арки представляют собой пакет склеенных по пласти досок.

    По форме оси дощатоклееные арки могут иметь любой из перечисленных выше видов, т.е. они могут быть треугольными (без затяжек – при высоте 1/2l и с затяжками – при высоте 1/6 … 1/8l в покрытиях до 24 м), пятиугольными с гнутыми участками в местах переломов осей, пологими сегментными двух- или трехшарнирными со стрелой подъема не менее 1/6l (в редких случаях 1/7…1/8l) и высокими трехшарнирными стрельчатыми из элементов кругового очертания со стрелой подъема 1/3…2/3l. Последние два вида клееных арок (сегментные и стрельчатые) рекомендуются в качестве основных.

    Поперечное сечение клееных арок рекомендуется принимать прямоугольным и постоянным по всей длине. Высота поперечного сечения назначается 1/30…1/50 пролета. Толщина слоев для удобства гнутья принимается, как правило, не более 1/300 радиуса кривизны и не более 33 мм.

    Клеефанерные арки имеют перспективы применения в легких покрытиях. Они, как правило, имеют треугольную форму и состоят из коробчатых клеефанерных полуарок. Такие арки имеют малую массу и позволяют получать существенную экономию древесины. Однако они требуют расхода водостойкой фанеры, являются более трудоемкими при изготовлении, чем дощатоклееные и имеют меньший предел огнестойкости.

    Расчет арок

    Расчет арок производится по правилам строительной механики, причем распор пологих двухшарнирных арок при стреле подъема не более 1/4 пролета разрешается определять в предположении наличия шарнира в ключе.

    Расчет арок после сбора нагрузок выполняется в следующем порядке:

    1) геометрический расчет арки;

    2) статический расчет;

    3) подбор сечений и проверка напряжений;

    4) расчет узлов арки.

    Нагрузки, действующие на арку, могут быть распределенными и сосредоточенными. Постоянную равномерную нагрузку g от веса покрытия и самой арки определяют с учетом шага арок. Для арок криволинейного очертания она обычно условно считается (в запас прочности), равномерно распределенной по длине пролета, для чего ее фактическое значение умножают на отношение длины арки к ее пролету S/l.

    Предварительное определение нагрузки от собственного веса проектируемой арки производится по нижеприведенной формуле в зависимости от ее типа, пролета, и величин нагрузок от собственного веса покрытия gn, снега p и других нагрузок, например нагрузок от подвесного транспортного оборудования

    gсв = (gn +p + …)/[1000/(kcвl) - 1]

    Коэффициент собственного веса kсв=2…4 при этом следует принимать в зависимости от пролета и величин нагрузок на арку.

    Снеговую нагрузку р определяют по приложению 3 СНиП 2.01.07.-85* (схема 1 – для треугольных арок, 2 – для арок кругового очертания, 2/ – для арок стрельчатого очертания).

    Сосредоточенные, временные нагрузки Р включают в себя массу подвесного оборудования и временных нагрузок на нем.

    Геометрический расчет арки заключается в определении всех размеров, координат сечений, углов наклона касательных к оси в этих сечениях и их тригонометрических функций, необходимых для дальнейших расчетов. Исходными данными при этом являются пролет l, высота f, а в стрельчатых арках также радиус полуарки r или ее высота f.

    По этим данным в треугольных арках определяют длину S/2 и угол наклона полуарки α. В сегментных арках определяют радиус r = (l2 +4f)/8, центральный угол φ из условия и длину дуги полуарки, и находят уравнение дуги в координатах с центром в левой опоре .

    В стрельчатых арках определяют угол наклона α и длину l хорды, центральный угол φ и длину S/2 полуарки, координаты центра a и b, угол наклона опорного радиуса φ0 и уравнение дуги левой полуарки . Затем половину пролета арки делят на четное число, но не менее шести равных частей и в этих сечениях определяют координаты х и у, углы наклона касательных α к горизонту и их тригонометрические функции.

    Статический расчет

    Опорные реакции трехшарнирной арки состоят из вертикальных и горизонтальных составляющих. Вертикальные реакции Ra и Rb определяют как в однопролетной свободно опертой балке из условия равенства нулю моментов в опорных шарнирах. Горизонтальные реакции (распор) Ha и Hb определяют из условия равенства нулю моментов в коньковом шарнире.

    Определение реакций и усилий удобно производить в сечениях только одной левой полуарки в следующем порядке:

    сначала усилия от единичной нагрузки справа и слева, затем от левостороннего, правостороннего снега, ветра слева, ветра справа и массы оборудования.

    Изгибающие моменты следует определять во всех сечениях и иллюстрировать эпюрами.

    Рисунок 8.8 – Геометрическая и расчетная схема арки

    Продольные и поперечные силы можно определять только в сечениях у шарниров, где они достигают максимальных величин и необходимы для расчетов узлов. Необходимо также определять продольную силу в месте действия максимального изгибающего момента при таком же сочетании нагрузок.

    Усилия от двусторонней снеговой нагрузки и собственного веса определяют путем суммирования усилий от односторонних нагрузок.

    Полученные результаты сводят в таблицу усилий, по которой затем определяют максимальные расчетные усилия при основных наиболее невыгодных сочетаниях нагрузок.

    Для клееных арок «Пособие» к СНиП II-25-80 расчет на прочность рекомендует выполнять при следующих сочетаниях нагрузок.

    а) в пологих арках (f

    studfiles.net


    Смотрите также