Файл: Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс учеб. пособие.pdf

Г л а в а X

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ КРЕПЛЕНИЕ ПЛОСКИХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

§ 49. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Хорошо выполненные и достаточно прочные конструкции отдельных частей зданий (фермы, балки, стойки стен, рамы, арки и т. д.) еще не гарантируют надежности сооружения, если ему не будет обеспечена пространственная неизменяемость и устой­ чивость отдельных частей конструкций.

Ранее рассмотренные и рассчитанные плоские конструкции предназначались для воспринятия нагрузок, направление кото­ рых совпадает с плоскостью самих конструкций. В действитель­ ности же на сооружение действует еще и ряд других нагрузок (ветер, тормозные усилия кранов, сейсмические усилия, случай­ ные эксплуатационные), направление которых не совпадает с плоскостью несущих конструкций. Для воспринятия этих нагру­ зок плоские конструкции должны быть закреплены в поперечном направлении специальными связями. Для этой цели может быть использована конструкция кровли в виде двойного дощатого пе­ рекрестного настила (под рулонную кровлю), образующего жест­ кую пластинку, соединенную с прогонами, а последние — с узла­ ми верхнего пояса ферм. При отсутствии такого жесткого ската крыши устраивают специальные связи жесткости. В деревянных сооружениях связи жесткости должны обеспечить:

а) устойчивость сжатого, а иногда и растянутого контура плоских систем (ферм, составных балок, арок и др.), а также принять и передать на нижележащие конструкции (на стены) горизонтальные усилия, действующие на отдельные элементы покрытий (давление ветра, тормозные усилия и т. п.). Связи эти размещают в плоскостях скатов кровли между фермами: горизон­ тальные — в плоскостях нижних поясов, вертикальные —- в плос­ костях опорных и средних стоек ферм;

б) поперечную и продольную устойчивость всего остова дере­ вянного сооружения, а также воспринять любые горизонтальные нагрузки, действующие на сооружение, и передать их на фунда­ мент. Связи эти размещают в плоскостях стен и на кровле вдоль стен, в плоскости ската крыши или в плоскости нижних поясов ферм.

213

§ 50. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ СВЯЗИ В ПОКРЫТИЯХ И СТЕНКАХ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ

В деревянных невысоких зданиях с каркасной торцевой сте­ ной одиночные стойки стены, шарнирно-опертые на фундамент и верхнее покрытие, распределяют давление ветра поровну на эти опоры. Связевая ферма, расположенная вдоль торцевой стены в плоскости покрытия, воспринимает это давление и передает его

Поскольку связевая ферма у торцевой стены, кроме раскреп­ ления узлов верхнего сжатого пояса основных ферм, восприни­ мает еще и давление ветра, ее называют ветровой.

Если стойки торцевой стены доходят только до верхней об­ вязки, на уровне карниза, то ветровая ферма устраивается между двумя крайними фермами в плоскостях верхних и нижних поясов.

Для раскрепления узлов верхнего пояса остальных ферм покрытия через каждые 20—25 м по длине здания в плоскости верхних поясов устраивают аналогичные связевые фермы. Про­ межуточные фермы раскрепляются при помощи прогонов, кото­ рые должны быть закреплены как в узлах связевых ферм, так

214

и в узлах промежуточных раскрепляемых ферм. При этом все стыки прогонов должны быть перекрыты накладками на гвоздях.

Поясами связевых ферм являются верхние пояса двух сосед­ них основных ферм, стойками служат прогоны, а раскосы выпол­ няются в виде досок, прибитых снизу к прогонам, или накрест расположенных тяжей из круглой стали. Вертикальные попереч­ ные связи, служащие для создания неизменяемого пространствен­ ного блока, ставятся между каждой парой ферм с интервалом в один пролет (рис. 102, продольный разрез).

AF V NK f 1 W

Подкосы

Рис. 103. Расположение поперечных вертикальных (/) и горизонталь­ ных (2) связей в трехшарнирных арках сквозной системы:

а — схема арки и расположение связей; б — развертка связей по нижнему поясу полуарок; в — поперечные вертикальные связи: рекомендуемые (3); не рекомен­ дуемые (4).

Вертикальные поперечные связи не следует делать непрерыв­ ными по всей длине здания, так как выход из строя одной фермы может повлечь за собой обрушение всего покрытия.

При жестких (кирпичных) торцевых стенах, воспринимаю­ щих ветровую нагрузку, ветровые фермы у торцевых стен можно не ставить. В этом случае устойчивость сжатых поясов ферм (составных балок, арок, рам и т. д.) может быть обеспечена про­ гонами кровли, заанкеренными в кладке торцевых стен. При большой длине здания связевые фермы ставятся через каждые 20—25 м.

Перечисленными видами связей полностью обеспечивается

215

устойчивость плоских деревянных конструкций в покрытии и про­ дольная устойчивость всего остова здания.

Поперечная устойчивость здания при наличии решетчатых стоек стен, заанкеренных в фундамент, достигается устойчиво­ стью самих стоек, рассчитанных на воспринятие горизонтальных нагрузок (давление ветра, тормозные усилия кранов и другие нагрузки).

При рамной или арочной конструкции каркаса здания попе­ речная устойчивость обеспечивается геометрической неизменяе­

устойчивости здания необходимы дополнительные связи. Верхним концам стоек продольной стены для поперечной устойчивости здания необходима неподвижная опора. Этой опорой являются продольные ветровые фермы в плоскости кровли опирающиеся на жесткие в поперечном направлении, торцевые и промежуточ­

устройство промежуточных поперечных стен недопустимо, то по­ следние могут быть заменены двухили трехшарнирными рама­ ми, вписанными в поперечный контур здания, или устройством наружных контрфорсов.

Связи жесткости, раскрепляющие сжатые элементы конст­ рукций, рассчитывают на фактическую нагрузку (ветровую или тормозную) или на условную нагрузку, равную 0,02 максималь­ ного сжимающего усилия в раскрепляемом элементе, т. е. на p = 0,02/VMaKC- Если к связевой ферме с помощью прогонов при­ креплено п плоских систем (ферм, арок и т. п.), то считается, что в каждом узле связевой фермы приложена дополнительная на­ грузка n-0,02iV. При незначительной величине этих сил сечение элементов связей назначают конструктивно. Предельная гибкость связей не должна превышать 200.

В арочных и рамных сквозных конструкциях, помимо рас­ крепления верхних сжатых поясов, необходимо обеспечить устой­ чивость и нижних поясов, которые могут быть сжаты по всей сво­ ей длине или на ее части. Для этой цели каждая пара арок (рам) скрепляется в узлах поперечными вертикальными связями с под­ косами или без них с нижней распоркой (рис. 103).

Применение для этой цели только одних подкосов мало­ эффективно и их следует избегать. При неравномерной по длине здания снеговой нагрузке подкосы могут способствовать выпучи­ ванию закрепляемого ими пояса.

За расчетную длину сжатого нижнего пояса при проверке его устойчивости принимается (учитывая деформации в соедине­ ниях связей) расстояние между связями, увеличенное на 25%.

216

\

Г л а в а X I

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

§ 51. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Всякое деревянное сооружение представляет собой простран­ ственную конструкцию, в которой все элементы взаимно связаны между собой. В предыдущей главе рассматривались плоские си­ стемы конструкций, но по существу расчлененные пространствен-

Рис. 104. Основные схемы пространственных деревянных конструкций в покрытиях.

ные. В настоящей главе приведены некоторые основные схемы пространственных конструкций покрытий. На рис. 104 показаны эти схемы покрытий, а в табл. 28 приведены их технико-экономи­

217

Табл. 28. Технико-экономические характеристики пространственных покрытий

В качестве примера можно привести конструкцию большого деревянного купола диаметром 92,2 м со стрелой подъема 18,7 м над крытым стадионом в г. Бозмене (США). Основная несущая конструкция состоит из 36 клееных меридианных полуарок и 19

трех частей длиной 15,5 м, стыкуемых на месте установки. Полу­ арки упираются в центральное распорное металлическое кольцо диаметром 5,6 м. Купол опирается на железобетонное кольцо, лежащее па 36 железобетонных колоннах. По несущим конструк­ циям уложены древесноволокнистые плиты толщиной 5 см, а по последним — изоляция и кровля [1].

Т о н к о с т е н н ы е и р е б р и с т ы е с о м к н у т ы е с в о ­ д ы - о б о л о ч к и (рис. 104,6, в) используются в покрытиях квадратных или многоугольных в плане помещений. Сомкнутые своды опираются по периметру на стены здания и на диагональ­ ные арки (гурты). Сомкнутые своды рассчитываются расчлене­ нием этой пространственной конструкции на отдельные плоские арки (рис. 104,6). Гурты рассчитываются как трехшарнирные арки с нагрузкой от реакции условных плоских арочек. Распор диагональных арок воспринимается затяжками, расположенными в плоскости стен. Распор сомкнутого свода — или металлически­ ми затяжками, расположенными перпендикулярно к плоскости стен, или самими стенами, если конструкция (жесткость) послед­ них воспринимает этот распор. При передаче распора на стены последние обычно усиливаются контрфорсами или специальными пристройками к ним.

нимается металлическими затяжками. Методика расчета кру- жально-сетчатых цилиндрических сводов дана в § 52.

219