Особенности расчета композитных изгибаемых элементов (клеефанерных, асбестодеревянных, клееармированных)
Все плиты покрытия являются композитными конструкциями, т.е. поперечное сечение конструкции состоит не из одного материала, а из двух и более материалов, которые имеют различные прочностные и жесткостные характеристики.
Рассмотрим расчет конструкции композитного сечения на примере клеефанерной плиты.
- сначала необходимо поперечное сечение конструкции привести по форме
-
необходимо выполнить приведение по
материалу, все геометрические
характеристики (
)
приводят к одному материалу, в котором
возникают
Предварительно проводим анализ НДС,
чтобы по нему увидеть, как распределяются
напряжения между материалами.
- анализ НДС конструкции
основная расчетная схема
|
|
фанера нижней
обшивки,
фанера верхней обшивки,
древесина ребер
на нейтральной оси,
скачок напряжений
приходится на клеевой шов, но прочность
клеевого шва выше прочности и древесины
и фанеры, но фанера имеет
поэтому
приходится на фанерную обшивку.
Анализируя
распределение напряжений между
материалами в плоскости приходим к
выводу, что
и
возникают в фанере,
возникающее в древесине не является
опасным для ребер, которые разнесены
на всю ширину плиты покрытия.
Значит
все геометрические характеристики
будем приводить к фанере,
Основные типы сплошных конструкций из дерева и пластмасс (распорных и безраспорных). Решение узловых соединений. Конструирование и расчет
К плоскостным сплошным конструкциям, в которых основные усилия возникают в плоскости действия внешних сил и сечения которых не имеют сквозной решетки, относятся:
- при пролетах до 6 м – балки, прогоны, стропила, настилы цельного сечения, состоящие из одного элемента;
- при больших пролетах, превышающих сортамент лесоматериалов по длине, или при малых пролетах, но при значительных нагрузках - более сложные составные конструкции из брусьев, досок и фанеры в виде различного типа панелей, балок, арок, рамных и других распорных систем.
При выборе вида и типа конструкций следует учитывать назначение здания, вид кровли, объемно-планировочные параметры здания, параметры нагрузок, условия эксплуатации и другие факторы. В качестве критерия сравнительной экономической эффективности различных видов типов конструкций следует принимать минимум приведенных затрат.
Настилы являются несущими элементами ограждающих деревянных покрытий. На их изготовление расходуется до 70% объема древесины, используемой при сооружении деревянных покрытий. Поэтому проектирование рациональных конструкций настилов во многом определяет экономическую эффективность покрытий в целом.
Настилы из досок применяют в покрытиях в виде сплошной конструкции или обрешетки под кровли различных типов.
Расчет
настилов и обрешеток, работающих на
поперечный изгиб, производят по схеме
двухпролетной балки при двух сочетаниях
нагрузки: нагрузки от собственного веса
покрытия снеговой нагрузки – на
прочность и прогиб
нагрузки от собственного веса покрытия
и сосредоточенной нагрузки в одном
пролете
а с учетом коэффициента перегрузки 1,2,
равной
-
только на прочность.
Прогоны покрытий цельного сечения выполняют из досок на ребро, брусьев и бревен, окантованных с обеих сторон. Разрезные прогоны более просты а изготовлении и монтаже, но требуют большего расхода древесины. Они стыкуются на опорах, впритык, на накладках или вразбежку. В консольно-балочных и неразрезных прогонах из спаренных досок стыки устраивают в пролете.
Консольно-балочные прогоны являются многопролетными статически определимыми системами. Их применение целесообразно в том случае, когда временная нагрузка неподвижна и равномерно распределена по всем пролетам прогона.
Если
крайние пролеты равны остальным, т. е.
то изгибающий момент на первой
промежуточной опоре будет
а прогиб прогона в крайнем пролете
При этом сечение прогона в крайних пролетах должно быть усиленно, а опорная реакция первой промежуточной опоры будет больше остальных на 13%, что потребует проверки и возможного усиления опорной конструкции.
Неразрезные прогоны состоят из двух рядов досок, поставленных на ребро и соединенных гвоздями, забиваемыми конструктивно с шагом 50 см. Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков, но первый ряд не имеет стыка в первом пролете, а второй ряд досок – в последнем пролете.
Неразрезной прогон в расчетном отношении аналогичен равнопрогибному консольно-балочному прогону.