Файл: Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 147
Скачиваний: 0
панелях, где стенка наиболее напряжена сдвигающими усилиями, устраивается подкос жесткости. Стыки фанерных листов стенки обычно совмещаются с расположением ребер жесткости и пере крываются фанерными накладками на клею. Пояса балки сты куются также на клею — «на ус» или на зубчатый шип.
Рис. |
65. Клеефанерная балка коробочного сечения: |
|
|
а — общий вид; |
б — поперечное сечение |
балки; в — горизонтальное |
сечение по |
стыку фанерной |
стенки /; 2 — фанерные |
накладки, перекрывающие |
стык стенки; |
|
3 — ребро |
жесткости. |
|
При расчете клееных конструкций с применением цельной древесины (досок) и фанеры момент инерции поперечного сече ния такой конструкции, площадь и статический момент опреде ляются с учетом различия модулей упругости древесины и фа неры.
Для двутавровых клееных балок с фанерной стенкой момент инерции, площадь и статический момент приводятся к материалу древесины:
НО
Лтр— /д+/ф
Р п р |
= = р л + Р ф ^ ; |
(Ц5) |
|
5 п р = 5 д + 5 ф -Jr-. |
|
||
|
|
£д |
|
Здесь индексы «д» и «ф» |
относятся соответственно к |
дощатым |
|
и фанерным элементам. |
|
|
|
Момент сопротивления клеефанерной балки |
|
||
|
W=-^-. п |
|
(116) |
Фанерная стенка балки проверяется на срез в месте макси |
|||
мальных сдвигающих усилий по формуле |
|
||
|
бффф |
;Яск, |
(П7) |
|
|
|
|
где ГС к — расчетное усилие скалывания на единицу длины стенки:
Тек — Q
Q — максимальная поперечная сила в балке у опоры; ho — расстояние между осями поясов;
бф — толщина фанерной стенки;
ФФ— коэффициент устойчивости фанеры, определяемый в за висимости от отношения расстояния в свету между реб рами жесткости а к толщине фанеры бф:
Ф |
Ф |
= |
/ 6 5 |
М 2 |
. |
/мяч |
|
[——) |
|
(118) |
|||
При а < 6 5 б ф ф = 1 . При |
наличии |
диагональных |
подкосов |
|||
величина а берется равной 2/3 от фактического расстояния меж ду ребрами жесткости.
Модули упругости фанеры приведены в приложении IV. Проверка прочности на скалывание клеевого шва между фа
нерой и поясами и между шпонами самой фанеры |
производится |
по формуле |
|
т = 4 ¥ ' |
< п ' 9 > |
где b — расчетная ширина шва, равная суммарной ширине при клеенных к фанере досок пояса.
141
Расчетные сопротивления скалыванию по клеевому шву меж ду шпонами фанеры принимаются по табл. 6.
За рубежом широко применяются клееные фанерные балки с волнистой стенкой. Они проектируются двутаврового сечения с одной или двумя стенками (рис. 66). В деревянных дощатых поясах специальным приспособлением выбираются пазы синусо идального очертания. В пазы вставляются предварительно изо гнутые листы фанеры, которые скрепляются с поясами водостой ким клеем.
Рис. 66. Клеефанерные балки с вол нистой стенкой.
Проведенными исследованиями * установлено, что волнистая форма стенки значительно увеличивает общую устойчивость кон струкции, ее работу на скручивание; сама волнистая стенка, яв ляясь весьма жесткой и устойчивой, хорошо работает на сдвигаю щие усилия. Это позволяет изготавливать такие балки без про межуточных ребер жесткости с более тонкой стенкой, чем у балок с плоской фанерной стенкой.
Клееные деревянные балки с волнистой стенкой из фанеры являются перспективными безметальными конструкциями нового типа и, несомненно, найдут широкое применение в строительстве.
Пример 16. Рассчитать двускатную клеефанерную балку для утепленного покрытия промышленного здания. Расчетный пролет балки / = 15 м. Расстояние между осями балок 5=4,5 м. Материал поясов — сосна, влажность 15%. Материал стенки — фанера марки ФСФ сорта В/ВВ. Предельный прогиб
/ = |
1-/. |
|
|
|
200 |
Район строительства— II (по весу снегового покрова). |
||
Решение. 1. Подсчет нагрузок |
(табл. 25). Уклон кровли принимаем 1/12: |
|
tg а = — |
=0,083; а = 6°50'. |
|
ё12
*Исследования проводились в Новосибирском инженерно-строительном институте имени В. В. Куйбышева.
142
Табл. |
25. Нагрузки от собственного |
веса |
крыши на 1 м2 |
ее поверхности |
||||||||||
|
Элементы крыши |
|
|
Нормативная |
|
Коэффициент |
Расчетная |
|||||||
|
|
|
|
нагрузка, |
|
перегрузки |
нагрузка, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кГ/м* |
|
кГ/мг |
|||
Один |
слой |
рубероида |
по |
перга |
|
|
|
|
|
|
||||
мину на клебемассе |
|
|
|
|
|
6,0 |
|
1,1 |
6,6 |
|||||
Защитный настил толщиной 1,9 см |
|
|
|
|
|
|
||||||||
(0,019-500) |
|
|
|
|
|
|
|
9,5 |
|
1,1 |
10,5 |
|||
Рабочий настил из брусков 5x5 см |
|
|
|
|
|
|
||||||||
через 20 см (0,05-0,05-500-5) |
|
|
6,3 |
|
1,1 |
6,9 |
||||||||
Утеплитель — фибролит толщиной |
|
|
|
|
|
|
||||||||
7 см (0,07-400) |
|
|
|
|
|
|
28,0 |
|
1,2 |
33,6 |
||||
Пароизоляция — слой |
толя |
|
|
2,2 |
|
1,1 |
2,4 |
|||||||
Подшивка — остроганные |
доски |
в |
|
|
|
|
|
113,7 |
||||||
четверть толщиной 2,5 см (0,025 X 500) |
12,5 |
|
1,1 |
|||||||||||
Стропильные |
ноги (ориентировочно) |
4,0 |
|
1,1 |
4,4 |
|||||||||
Прогоны (ориентировочно) |
|
|
|
8,0 |
|
1,1 |
8,8 |
|||||||
|
|
И т о г о |
|
|
|
76,5 |
| |
|
|
86,9 |
||||
Нагрузка на 1 м2 |
проекции крыши: |
|
|
|
|
|
|
|||||||
нормативная |
|
|
|
76,5 |
= —76,5 =77,5 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
£ н |
= |
|
|
кГ/м2; |
|
|
|||||
расчетная |
|
|
|
cos 6°50' |
0,987 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
86,9 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
88,0 |
кГ/м2. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0,987 |
|
|
|
|
|
|
|
Нормативная |
снеговая |
нагрузка для II района — р н = 70 кГ/м2 |
горизон |
|||||||||||
тальной проекции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расчетная снеговая |
нагрузка |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
р = |
70 -1,4 = |
98 |
кГ/м\ |
|
|
|
|
|
Принимая |
/ г с |
. в = 4 |
(см. рис. 60, в), определяем собственный |
вес балки, |
||||||||||
отнесенный к 1 м2 проекции крыши, по формуле (94): |
|
|
|
|||||||||||
|
|
8с.в |
= |
|
ё+Р |
|
|
88+98 |
= |
11,8 |
кГ/м2. |
|
||
|
|
1000 |
|
|
|
1000 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
-1 |
|
-1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
kc.J |
|
4-15 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Расчетная нагрузка на 1 м длины балки |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
<7= |
te+P+£c.B)s= |
(88+98+11,8)4,5 = |
кГ/м. |
|
||||||||
2. |
Геометрические |
|
характеристики |
балок. |
Высота |
балки в середине |
||||||||
пролета |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л С |
р = |
—1 = |
15=1,5 м. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
-10 |
|
10 |
|
|
|
|
|
143
|
|
1 |
Высота балки на опоре при уклоне, равном -у^-, |
||
1 |
|
1500 |
А 0 п=Лср |
=150 |
=87,5 см. |
12 |
2 |
24 |
Принимаем предварительно ширину поясных досок 6 = 14,5 см (строганая доска шириной 15 см).
Расстояние между центрами поясов на опоре
/ г ' 0 п = 8 7 , 5 — 14,5=73 см.
Расстояние от опоры балки до расчетного сечения определяем по фор муле (98):
|
tg |
|
|
|
|
|
|
73 |
/ т / |
|
|
|
1500 |
\ |
|
|
[ V |
1+0,0833— |
lj =570 см. |
|
|||
0,0833 |
|
|
|
|
|
|
|
Расстояние между осями поясов в сечении х м = 570 см |
|
||||||
h's,7=А'о |
п + t g а • 570=73+0,0833 • 570 = 120,5 см. |
||||||
3. Подбор сечений поясов балки. Расчетный изгибающий момент в сече |
|||||||
нии Хм = 5,7 м: |
|
|
|
|
|
|
|
q-5,7 |
|
|
880-5,7 |
|
|
||
A f 5 l 7 = |
(/-5,7) = |
|
|
(15-5,7) =23300 кГм. |
|||
Для предварительного определения сечения поясов балки вычисляем уси |
|||||||
лие в поясе (приближенно без учета |
работы фанерной стенки) |
|
|||||
|
М |
5 ,7 |
= |
2330000 |
|
|
|
ЛГмакс = — |
|
i n |
„ = 19400 кГ. |
|
|||
|
А5 > 7 |
|
|
120,5 |
|
|
|
Требуемая площадь сечения нижнего растянутого пояса |
|
||||||
„ |
Л Г м а к о |
= |
19400 |
|
|
||
F= |
|
|
|
=194 сж2 . |
|
||
|
RP |
|
|
100 |
|
|
|
Вследствие того что приклейка |
широких |
(более 10 см) |
поясных досок |
||||
к фанерной стенке недопустима |
(из-за |
различия деформаций |
фанеры и досок |
||||
при усушке и разбухании), первый слой брусков, приклеиваемый к фанерной стенке, составляется из двух узких брусков сечением 7X3,5 см (строганый со всех сторон брусок 7,5X4 см) с горизонтальной щелью между ними в 0,5 см. Второй слой из одной доски сечением 14,5X3,5 см (строганая доска 15X4 см) приклеиваем к брускам.
Фактическая площадь сечения поясов
У7 =2(3,5-14,5+2-3,5-7) = 199,5 см\
Приведенный момент инерции в расчетном сечении балки (на расстоянии 5,7 м от опоры) определяем по формуле (115):
Еф
/ п р = / д + / ф — •
144
Модуль упругости семислойной фанеры сорта |
В/ВВ Еф = 70000 |
кГ/см2 |
||||
(приложение IV). Модуль упругости древесины Ея— |
100000 кГ/см2. Отношение |
|||||
£ ф : £ д = 0,70. Толщину фанерной стенки принимаем бф = |
12 мм. |
|
||||
Полная высота в расчетном сечении |
|
|
|
|||
|
|
h=hs,7+b= |
120,5+14,5= 135 см. |
|
|
|
Момент инерции поясов в расчетном сечении при х = |
5,7 м |
|
||||
|
4-3,5(1353 -1063 ) |
|
|
|
|
|
/ д = |
- |
L -2-3,5-0,5-60,252 -2= 1478000-25400= 1452600 смК |
|
|||
|
|
12 |
|
|
|
|
Момент инерции фанерной стенки
12-1353
/ф = — • =246000 смК
12 Приведенный момент инерции
/ п р = 1452600+246000-0,70= 1624600 см\
откуда
W= |
2/П р |
2-1624600 |
— = |
=24220 см3. |
|
|
h |
135 |
Растягивающее напряжение в нижнем поясе
Мъ,1 |
2330000 |
|
о = |
= — |
= 9 7 < 100 кГ/см2. |
W24100
4.Проверка и обеспечение устойчивости фанерной стенки в опорной па нели. Чтобы увеличить устойчивость фанерной стенки и предотвратить ее вы пучивание из плоскости, ставим дощатые ребра жесткости на расстоянии друг от друга в осях 1/12 пролета, что составляет 15:12=1,25 м (на этом же рас стоянии над ребрами жесткости располагаем прогоны).
Сечение промежуточных ребер жесткости принимаем конструктивно рав ным 7X3,5 см, как и брусков первого слоя пояса балки. Опорные ребра при нимаем такого же составного сечения, как и пояса балки с дополнительными накладками (сечение 14,5X3,5 см).
Стыки фанерных листов стенки располагаем в месте ребер жесткости и перекрываем с обеих сторон фанерными накладками сечением 100X10 мм на клею (дощатые ребра жесткости ставятся поверх фанерных накладок).
Проверку устойчивости фанерной стенки производим по перерезывающей силе в середине первой от опоры панели по формуле (100).
Перерезывающая сила в середине первой панели на расстоянии 0,62 м от опоры
ql |
880-1,5 |
Q 0 , 6 2 = —^ 0,62*7= |
0,62-880 = 6600-545 = 6055 кГ, |
Расстояние между осями поясов в сечении 0,62 от опоры
A/o,o2=A'on+tg а-0,62 = 73+0,0833-62 = 78,2 см.
Скалывающее усилие по нейтральной оси в этом же сечении
|
Qo,62 |
|
6055 |
Тек= |
— |
= |
=77,5 кГ. |
|
ft'o,62 |
|
78,2 |
10 И. М. Ветрюк |
145 |
При принятых |
сечениях ребер жесткости (опорного и |
промежуточного) |
||
и расстоянии между |
их центрами |
(125 см) расстояние в свету |
между ребрами |
|
|
а = 1 2 5 |
14,5 |
7 |
|
|
• |
=114 см. |
|
|
|
|
2 |
2 |
|
Коэффициент устойчивости фанеры определяем по формуле (118):
/ 65б ф \ 2 / 65-1,2 \ 2
Скалывающее напряжение в середине первой панели
Т77 5
т = |
^ — = |
'• • = 1 3 7 > Я с к = 65 кГ/см*. |
|
бффф |
1,2-0,47 |
Устойчивость фанерной стенки в первой панели балки не обеспечивается. Поэтому необходимо либо увеличить толщину фанерной стенки (но так как фа нерная стенка уже взята предельной толщины 12 мм, то можно было бы стенку балки решить из двух листов фанеры толщиной 10 мм каждая с зазором между ними на толщину одной поясной доски), либо уменьшить расстояние между ребрами жесткости, либо ввести в опорной панели наклонное ребро жесткости (восходящий подкос). Это позволит заменить в формуле (118) значение а вели чиной 2 / з а.
Примем в опорной панели диагональный восходящий подкос из досок того же сечения, что и вертикальные промежуточные ребра жесткости, 7X3,5 см.
Подкос приклеивается с обеих сторон стенки. Тогда |
|
|
||||||
|
2 |
114 = 76 см; |
65-1,2 |
=1,08. |
|
|||
|
а= — |
гоф= |
|
|
||||
|
3 |
|
|
|
76 |
|
|
|
Принимаем |
<р=1. Значит, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
77,5 |
= |
6 5 = Л е к = 65 |
кГ/см*. |
|
||
|
|
1,2-1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Устойчивость фанерной стенки |
обеспечена. |
|
|
|
||||
5. Проверим |
устойчивость |
фанерной |
стенки |
во второй |
от опоры панели: |
|||
|
|
|
|
7 |
= 118 см; |
|
|
|
|
|
а = 125—2 — |
|
|
||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
/ 65-1,2 |
\ 2 |
|
|
|
|
Расстояние |
между |
осями |
поясов посредине II |
панели (на расстоянии |
||||
187 см от опоры) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ г М 7 = 73+0,0833-187 = 88,6 см. |
|
||||||
Поперечная сила посредине II панели |
* |
|
|
|||||
|
880-15 |
|
|
|
|
|
|
|
Q i , 8 7 = |
2 |
880-1,87 = |
6600-1640 = |
4960 |
кГ. |
|||
Мб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
