Конструкции с применением дерева и пластмасс - часть 8

41. Металлодеревянные фермы сегментного очертания

Рекомендуется для пролетов до 36м. нижний пояс из

стальных уголков или швеллеров. Верхний пояс
склеивается из досок, ширина не более 17см. Решетка
раскосная без стоек. Раскосы могут выполняться из брусьев
или клееные из низкосортных элементов. Верхний пояс
очерчен по дуге окружности, близкой к кривой давления,
поэтому все элементы решетки мало нагружены. Панели
верхнего пояса между узлами имеют выгиб вверх, что
автоматически создает эксцентриситет и разгружает
моменты в нем. Поэтому фермы выполняется
крупнопанельными с расстоянием между узлами не менее
6м. При пролетах до 24м включительно, фермы
целесообразно изготавливать с неразрезным верхним
поясом, а при больших пролетах с разрезным. Высота
принимается от1/6-1/7 пролета, в фермах с неразрезными
поясами (линзообразными) до 1/8.

Расчет.
Сегментные фермы рассчитываются в два этапа:
1. определение продольных сил. Все узлы считаются

шарнирными, все дуги заменены хордами.

2. определение изгибающих моментов в верхнем

поясе. При этом учитывается разгружающий момент от
эксцентриситета, вызванный выгибом оси.

2
0

;





Результирующий момент в поясе при удачном

выборе очертания решетки может быть на порядок меньше
момента от межузловых нагрузок, т.е. М

и М

–

соизмеримы.

В фермах с неразрезным верхним поясом

изгибающие моменты определяют как в неразрезных
балках. В средних панелях пролетные моменты М=qd

/24,

опорные М= qd

/12. в первой приопорной панели

М=qd

/10 и в пролете М=qd

/14.

В ферме с неразрезным верхним поясом

целесообразно обе приопорные панели проектировать на
20%. Верхний пояс проверяют задавшись сечением:



БР











;

0,285h

;

3000











Размер сечение раскосов задается по следующим

правилам: ширина равна ширине верхнего пояса, высота
сечения определяется по предельной гибкости – равной
150, далее проверяют на устойчивость самый длинный
центральный раскос, обычно он проходит с запасом,
остальные раскосы принимают такого же сечения,
проверяют на растяжение. Нижний пояс выполняют со
строительным подъемом не менее 1/200 пролета. В узлах
центровые болты рассчитывают на изгиб под действием
равнодействующих усилиях в двух приходящих раскосах.
Металлические пластины в неразрезных фермах
проверяют на смятие от этой же равнодействующей.

44. Шпренгельные системы

Шпренгельными называются стержневые системы,

состоящие из способных самостоятельно работать дере-
вянных конструкций, которые, кроме того, содержат до-
полнительные элементы, предназначенные.для уменьшения
изгибающих моментов основных элементов, загруженных
внеузловой нагрузкой. Шпренгельные системы статически
неопределимы.

Верхний пояс шпренгельных систем выполняют из

клееных деревянных блоков, брусьев или бревен. Нижний
пояс изготовляют из круглой стали или стальных профилей.
Как правило, узлы нижнего пояса шпренгельных систем
располагаются ниже отметки опорных узлов. Вследствие
этого их нижние промежуточные узлы являются
неустойчивыми и для устранения возможного выхода их из
плоскости фермы осуществляют попарное закрепление
конструкций вертикальными связями. Связи крепят к
стойкам шпренгельных систем. Решетка шпренгельных
систем обычно состоит из вертикально поставленных
деревянных стоек.

Рассмотрим расчет шпренгельной балки при двух

возможных схемах ее работы: а) просадки на средней
опоре нет и верхний пояс представляет собой неразрезную
балку; в этом случае имеет место максимальный
отрицательный момент на средней опоре; б) просадка
средней опоры такова, что изгибающий момент на ней
равен нулю, а верхний пояс представляет собой две
однопролетные балки; в этом случае имеется
максимальный положительный момент в пролете.

Расчет системы как неразрезной балки.
Для уменьшения расчетного изгибающего момента

нормальную силу N нередко на крайних опорах прикла-
дывают с эксцентриситетом е. Тогда изгибающий момент на
средней опоре при равномерно распределенной нагрузке
будет:

=-ql

/8+Ne/2.

Сжимающая нормальная сила в верхнем поясе

N=1,25ql/2tgβ,

Растягивающее усилие в нижнем поясе

подпружиненной цепи U=1,25ql/2sinβ

Сжимающее усилие в стойке (с учетом

неразрезности верхнего пояса) V=l,25ql. Проверку
сечения верхнего пояса проводят по формуле для сжато-
изгибаемых стержней

расч









, М

=М/ξ

Расчетную гибкость стержня для определения коэф-

фициента ξ подсчитывают по полной длине l.

Расчетный момент в середине пролета l при равно-

мерно распределенной нагрузке q и при наличии эксцен-
триситета е будет:

M = (ql

/8)—Ne.

Сжимающая сила в верхнем

поясе N=ql/2tgβ

Растягивающее усилие в нижнем поясе -

подпружной цепи U=ql

/2sinβ

Сжимающее усилие в стойке

V=ql.

Сечение верхнего пояса проверяют так же, как и в

предыдущем случае, по формуле для сжато-изгибаемых
стержней. Расчетную гибкость для определения коэффи-
циента I подсчитывают по длине.

Как видно из приведенных выражений, максимальные

нормальные силы в верхнем поясе, нижнем поясе и стойке
получаются при работе верхнего пояса как неразрезной
балки, т.е. при отсутствии просадки среднего узла.
Изгибающий момент cледует рассчитывать для обоих
рассмотренных случаев.

Для обеспечения надлежащей плотности соединений

элементов шпренгельных систем осуществляют натяжение
нижнего пояса, называемого подпружной цепью, которое

43. Фермы на металлических зубчатых пластинах
(МЗП)

Фермы на МЗП изготавливают из сосновых или

еловых досок 1-го или 2-го сортов, толщиной 40-44…60мм.
Доски не строгают, если разностолщинность их не
превышает 1,5мм. Высота ферм принимается не менее 1/6
пролета. Длина пролетов до 18м у 5 угольных ферм и до
12м у 3х угольных. Обязателен строительный подъем 1/200
пролета. Фермы имеют небольшую несущую способность,
поэтому устанавливают с небольшим шагом не более 1,5м.
эти фермы отличаются небольшим собственны весом (2,5-3
коэф собственного веса) при монтаже на земле
целесообразно применять в пространственные блоки со
связями и прогонами по 3-4 фермы и монтировать блочным
методом.

Металлические зубчатые пластины изготавливают

высштамповыванием зубьев в тонкой листовой стали.
Существует 2 типоразмеров: МЗП-1,2 и МЗП-2. Длина
пластинок до 34-40см, ширина от 80-140мм (у тонких),
200мм для толстых. Высота зубьев 16 и 25,5мм
соответственно. МЗП-2 при толщине досок 60мм и МЗП-1,2
при более тонки.

Пластинки устанавливают с обоих сторон

симметрично одного типоразмера. Пластинки допускает
устанавливать только при помощи специального
гидравлического пресса со строго горизонтальным
перемещением траверс.

В соединениях вдоль торцов и кромок зубья

отщипляют древесину, поэтому зона соединения шириной
до 10мм в каждую строну от торцов и кромок в расчете не
учитывают.

min

=50см

– ферма пролетом 12м.

min

=75см

– ферма пролетом 18м.

Это площадь рабочей зоны соединяющая по одну

сторону от стыка за вычетом отщипленной древесины.

Пластинки защищают оцинковкой от коррозией.

Фермы с открытыми пластинками относят к 5 группе
огнестойкости. Для повышения огнестойкости до 4 группы
прибивают поверх пластинок пластинок доски, толщиной
не менее 20мм.

При раскрое досок их отпиливают так, чтобы во всех

узлах они плотно прилегали к соседним. Особо важно это в
сжатых стыках и при работе их на поперечную силу. В
сжатых стыках пластинки устанавливают конструктивно,
при работе на поперечную силу, так и на растяжение по
расчету.

Пластинки как и гвозди нагели, относятся к

податливым связям.

Расчет

Усилие в фермах определяют в предположении

неразрезности их поясов, элементы решетки к поясам
прикреплены шарнирно. Пояса проверяют на сжатие с
изгибом и растяжение с изгибом (верхний и нижний) из-за
малой толщины досок и ограниченной ширины по сортам
(ширина доски до 200мм). Расстояние между узлами по
условиям предельной гибкости не превышает 2м. Раскосы и
стойки подбирают на растяжение и устойчивость на
центральное сжатие. Пластинки рассчитывают по
прочности металла на растяжение, срез и совместное
действие растяжения и среза. Площадь пластинок
подбирается по условия работы зубьев на смятие и изгиб.

1.Несущая способность соединений по изгибу зубьев

и смятия древесины определяется по формуле: N≤N

=2RA

– несущая способность соединения.

– площадь пластин по одну сторону от стыка за

вычетом от зоны шириной 1см у торцов и кромок и
площади за пределом зоны рационального расположения
пластины.

Если сила работает вдоль волокон вся пластинка

находится в зоне рационального расположения за вычетом
1см.

достигается с помощью гаек в опорных узлах, или
натяжной муфты, либо опусканием подпружной цепи
вдоль стойки с помощью специальной серьги. Такое
устройство не требует больших усилий

для натяжения цепи и удобно для подтягивания ее

во время эксплуатации.

Простейшими шпренгельными системами перекрыва-

ют пролеты 9—15 м, сложными шпренгельными систе-
мами—до 40 м.
При эксплуатации деревянных конструкций встреча-
ется необходимость их усиления. Одним из возможных
способов усиления деревянных балок и треугольных рас-
порных систем является превращение их в шпренгельные
системы.Кроме шпренгельных систем в строительстве
применяют треугольные фермы шпренгельного типа, по
форме схожие со шпренгельными системами. Однако в
отличие от шпренгельных систем в фермах шпренгельного

типа все узлы решают шарнирно и они являются статически
определимыми.

R – расчетное сопротивление пластинки зависит от

угла β между направлением волокон и действующим
усилием.

В опорных узлах ферм несущая способность

дополняют умножением на коэф η, зависящий от угла
наклона к горизонту верхнего пояса.

N≤N

η=2RA

2.Несущая способность пластинки при растяжении

проверяется по формуле N≤N

=2bR

b – это размер пластинки в направлении

перпендикулярном действию растягивающих усилий; R

–

расчетное сопротивление зависящее от угла α между
продольной осью пластины и действующим усилием.

3.Несущая способность пластинки при срезе.

ср





ср

– длина среза без учета ослабления, R

ср

–

расчетное сопротивление зависящее от угла γ между
продольной осью пластины и направлением действующих
усилий.

Несущая способность МЗП при совместном действии

среза и растяжении

ср

































47. Купола.

Купольные покрытия являются самой распространен-

ной формой пространственных конструкций, в том числе из
древесины, фанеры, пластмасс. Очертание куполов зависит
от архитектурных и технологических требований, вида
материала, типизации элементов, простоты изготовления,
транспортировки и монтажа конструкций. Купольные
оболочки из пластмасс имеют диаметр от одного метра
(световые фонари) до 50—60 и (сферы укрытия антенных
устройств). При усилении пластмассовых куполов деревян-
ными или металлическими ребрами их пролеты могут
превышать 100 м. Купола из клеефанерных элементов
достигают диаметра 90 м.

Классифицировать купола покрытия можно по самым

различным признакам. По материалу — из древесины,
фанеры, пластмасс и их сочетаний. По конструктивному
решению — тонкостенные купола-оболочки, ребристые
купола, ребристо-кольцевые, ребристо-кольцевые купола с
решётчатыми связями, сетчатые. По форме поверхности,
получаемой вращением образующей вокруг вертикальной
оси, купола могут быть сферического очертания,
эллиптического, конического, в форме гиперболоида
вращения и т. д. Пластмассовые купола часто проектируют
из волнистых (лотковых) и складчатых элементов.

Основными нагрузками, действующими на купольное

покрытие, являются: собственный вес конструкции, снеговой
покров, технологическая нагрузка от массы оборудования и
приспособлений; для подъемистых куполов — ветровая
нагрузка.

Методика расчета купольных покрытий зависит от

типа оболочки и вида нагрузки — ассиметричной и
несимметричной. К первой, как правило, относится
собственный вес конструкции; как вариант — масса
сплошного снегового покрова и симметрично подвешенного
оборудования. Ко второй — ветровая нагрузка; как вариант
— односторонняя снеговая и масса несимметрично
расположенного оборудования.

Оболочка купола считается пологой, если отношение

стрелы подъема купола к его диаметру не превышает
,1/5. При отношении стрелы подъема купола к его диа-
метру не более 1/4 ветровой напор создает на поверхности
купола отсос, который разгружает купол и при достаточном
собственном весе покрытия может не учитываться.
Однако легкие пластмассовые купола необходимо
проверять расчетом на действие отсоса ветра.

Тонкостенные купола-оболочки

Однослойные пластмассовые купола изготовляют из

полиметилметакрилата (органическое стекло),
полиэфирного стеклопластика (чаще всего
светопрозрачного) и пенопласта (пенополистирол и др.).
Трехслойные купола-оболочки общей толщиной от 15 до 50
мм имеют стеклопластиковые обшивки толщиной до 3 мм и
средний слой из пенополистирола, пенополиуретана,
пенополивинилхлорида, пенофенопласта, сотопласта и
просто воздушной прослойки. Двухслойные оболочки
состоят из наружного стеклопластикового слоя и
внутреннего пенопластового.

Диаметр и толщина однослойных куполов из

полиметилметакрилата соответственно достигают 10 м и
20 мм; из стеклопластика—9 м и 6 мм; из пенопласта—24
м и 200 мм. Трехслойные купола возводят диаметром
до 25 м с общей толщиной оболочки до 50 мм.

Параметры двухслойных куполов аналогичны одно-

слойным стеклопластиковым, так как внутренний пено-
пластовый слой в основном выполняет функцию утепли^-
теля.

Меридианные ребра воспринимают сжимающие уси-

лия в оболочке по направлению меридиана и передают их
на верхние и нижние опорные кольца. Ребра состоят из
нескольких слоев склеенных или сбитых гвоздями досок,
общей высотой поперечного сечения не менее 1/250 диаметра

45. Решетчатые стойки

Решетчатые стойки применяют для Придания

зданию поперечной устойчивости, а также в
конструкциях торцовых стен. Решетчатые стойки
состоят из двух ветвей, каждая из которых крепится к
фундаменту анкерными болтами. Стойки воспринимают
вертикальные (вес конструкций покрытия, кровли и т.
д.) и горизонтальные (от давления ветра и сил
торможения крановой тележки) нагрузки.

В капитальных зданиях и сооружениях обычно

при меняют решетчатые стойки с параллельными
ветвями или при наличии мостового крана сту-
пенчатого очертания с размещением их внутри здания.
Ранее применялись решетчатые стойки треугольного
очертания, которые располагались в виде контрфорсов
снаружи здания. Отношение расстояния между
центрами ветвей в основании решетчатой стойки к ее
высоте рекомендуется применять в пределах 1/5-1/8.

Каждая ветвь решетчатой стойки может состоять

из одного или двух брусьев, составленных в
направлении, нормальном к плоскости стойки. При
одиночном сечении ветви применяют двойную решетку,
охватывающую ветви с обеих сторон. Узлы стоек
конструируют обычно с внецентренным
присоединением элементов решетки к ветвям на болтах.
Стойки закрепляют в. фундаменты с помощью
металлических анкеров из полосовой или круглой
стали. Конструкция решетчатой стойки высотой 9,
24 м.

Стойки рассчитывают на вертикальную и

горизонтальную нагрузки; При расчете на вертикальную
нагрузку можно считать (пренебрегая продольными
деформациями ветвей стойки), что нагрузка,
приложенная к одной ветви, передается непосредственно
этой ветвью на фундамент, не вызывая усилий во
второй ветви стойки.

Две стойки, связанные поверху несущей

конструкцией кровельного покрытия, образуют
поперечную раму здания. В деревянных рамах связь
ригелей со стойкой, как правило, принимается
шарнирной, вследствие чего вертикальная нагрузка,
изгибающая ригель, не вызывает в стойках изгибающих
моментов. Вследствие этого, при расчете на
горизонтальную нагрузку следует учитывать
взаимную связь стоек с ригелем решая в общем случае
однажды статически неопределимую раму, состоящую
из двух закрепленных в основании стоек, связанных
поверху шарнирно присоединенным ригелем.

При определении усилий в элементах

решетчатой стойки от действия горизонтальных
нагрузок ее рассматривают как консольную ферму,
защемленную в фундаменте. Учитывая значительное
расстояние между осями ветвей и обычно одинаковое
их сечение, расчет можно вести по формуле

нт







нт

где F

площадь нетто сечения одной ветви

стойки; N - усилие в нижнем сечении одной ветви-
стойки от вертикальной нагрузки; N

=M/h

сжимающее усилие от горизонтальных нагрузок, вызы-
вающих изгибающий момент М у основания стойки.

Расчетную длину стойки при определении ее

гибкости и коэффициента ξ принимают равной
удвоенной действительной длине (как для консоли).

Податливость связей, соединяющих решетку с

ветвями стоек, учитывают введением при вычислении
коэффициента ξ приведенной гибкости λ

пр

, считая

гибкость отдельной ветви λ

=0. Число срезов связей п

(болтов, гвоздей) на 1 м длины стойки определяют
делением числа срезов в узле на длину панели стойки.

Устойчивость отдельной ветви стойки проверяют

купола, которую принимают из условия его жесткости. Шаг
ребер по нижнему опорному кольцу назначают 0,8—1,5 м.
Верхние концы ребер присоединяют шарнирно к верхнему
сжатому кольцу. Ребра передают на кольцо продольную и
поперечную силу. Соединения осуществляют
металлическими накладками, присоединяемыми
кровельными болтами.

содержание .. 6 7 8 9 ..