3)Деревянные балки и стойки

Классификация балок. Деревянные балки:

-составные

-клееные

Составные балки

-на деревянных вкладышах

-пластинчатых нагелях

-на шпонках и колодках

Составные балки на деревянных вкладышах (рис. 11.1) Балки состоят из двух-трех брусьев или бревен без продольных стыков, скрепленных по высоте деревянными вкладышами. Ввиду того, что продольные стыки не допустимы, пролет балок при применении стандартных брусьев не может быть более 6,5 м, а при использовании окантованных бревен – 2 м.

Составные балки на пластинчатых нагелях (рис. 11.2)

Нагели изготавливают из твердой древесины (дуб или антисептированная береза). Толщина нагелей 1,2 и 1,6 см, длина (вдоль волокон) – 5,4 и 7,2 см.

Нагели вставляют в глухие или сквозные пазы, выбранные цепным долбежником в предварительно выгнутых брусьях для придания балкам стрелы подъема. Глубина пазов для нагелей не более 1/5 h .

Нижние брусья находятся в зоне растягивающих напряжений, поэтому для них подбирают лесоматериалы 1 сорта, для верхних – 2 сорта, для средних брусьев пригодна древесина 3 сорта.

Составные балки на шпонках и колодках (рис. 11.3)

Балки состоят из брусьев и бревен, соединяемых по высоте короткими

деревянными вкладышами из такой же древесины, что и элементы балки. Колодки являются более толстыми, чем шпонки. Волокна древесины

шпонок и колодок имеют такое же направление, что и элементов балки.

Расчет балок

В большинстве случаев рассчитываются как однопролетная шарнирно опертая балка на изгиб, на равномерно распределенную нагрузку (от собственного веса, покрытия, снега):

П ри расчете балок с переменной высотой сечения

 изгибающие напряжения в крайних волокнах, параллельных поверхности,

. В крайних волокнах кромок ската напряжения должны удовлетворять условию

скатной поверхности.

2. Проверка на устойчивость плоской формы деформирования

, принимаемый по табл. 7.5. СНБ 5.05.01-2000.

3. Расчет балок на скалывание производится в сечениях над опорами на действие поперечных сил Vd по формуле

  ,

 – статистический момент брутто сдвигаемой части поперечного

– момент инерции

брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси

4)Деревянные фермы – основные несущие конструкции зданий различного назначения.

Деревянные фермы – это сквозные решетчатые конструкции, состоящие из поясов и связывающих их решеток. Пояса состоят из одной или нескольких ветвей и могут быть цельного или составного сечения. Решетка состоит из отдельных стержней, раскосов и стоек. Применение решетки вместо сплошной стенки уменьшает расход материала. Однако из этого же вытекает и главный недостаток ферм: они содержат большое количество стержней и узлов, а также много узловых соединений элементов решетки между собой и с поясами, требующих специальных средств соединений, что существенно повышает трудоемкость изготовления.

Верхний пояс ферм принимается прямоугольным брусчатым или клееным из горизонтальных слоев. Нижний пояс ферм выполняется из профильной или круглой стали (в треугольной ферме на врубках – брусчатым). Решетка выполняется из цельных или дощатоклееных элементов и стали и должна иметь минимальное число элементов.

Фермы различают:

• по форме (рис. 12.1; 12.2):

Треугольные. Целесообразно применять в бесчердачных и чердачных покрытиях, когда материал кровли требует больших уклонов. Нижний пояс в зависимости от нагрузок и пролета изготавливают из круглой или профилированной стали. Решетка состоит из небольшого числа элементов и узлов, причем чем их меньше, тем экономичнее ферма.

Прямоугольные (с параллельными поясами).

Трапециевидные фермы имеют небольшой уклон верхнего пояса, поэтому их применяют при малых уклонах крыши. Решетки ферм изготавливают с растянутыми и сжатыми опорными раскосами, чаще с растянутыми.

Сегментные (верхний пояс очерчен по дуге окружности). Благодаря криволинейному очертанию верхнего пояса эти фермы имеют мало-нагруженную решетку, что упрощает конструкцию их узлов, а также не-большие изгибающие моменты в верхнем поясе.

Многоугольные (верхний пояс – ломаный, вписывающийся в дугу окружности).

• по типу решетки:

Фермы с раскосной решеткой (с постоянными восходящими или нисходящими направлениями раскосов).

Фермы с треугольной решеткой (с переменным направлением раскосов).

Схему решетки надо выбирать так, чтобы более короткие стержни работали на сжатие, а длинные – на растяжение.

• по материалу:

Деревянные.

Комбинированные: нижний пояс – металлический, верхний – из древесины (доски, брусья, клееные пакеты), для решетки (преимущественно для тяжей и подвесок) применяется металл

Арки и рамы

Арки также как и рамные 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:

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

По форме оси арки делят на: - треугольные из прямых полуарок - пятиугольные

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

По конструкции арки делятся на: 1) цельные (только треугольной формы); 2) арки из ферм

3) арки из балок на пластинчатых нагелях (Деревягина) 4) кружальные арки, состоящие из двух или более рядов косяков, соединенных между собой нагелями

5) арки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях

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.

Рамные конструкции являются одним из наиболее распространенных типов несущих конструкции. Они хорошо вписываются в поперечное сечение большинства производственных и общественных зданий. Рамные конструкции относятся к классу распорных. Деревянные рамы обычно применяют однопролетными при пролетах  12…30 м. В мировой практике строительства встречаются рамы пролетом до 60 м. Рамы классифицируются по нескольким признакам - По статической схеме рамы могут быть 1) трехшарнирными (статически определимыми)

2) двухшарнирными жестко опертыми (такие рамы являются статически неопределимыми)

3) двухшарнирными шарнирно опертыми (тоже статически неопределимые)

- По конструктивному решению различают: 1) рамы построечного изготовления; 2) рамы заводского изготовления. Рамы построечного изготовления из досок и брусьев собирают непосредственно на строительной площадке. В этих рамах используются преимущественно податливые виды соединений: болты, гвозди, упоры.

В зависимости от технологии изготовления или используемых материалов клееные рамы можно разделить на три группы: 1) гнутоклееные (из склеенных по пласти досок); 2) дощатоклееные из прямолинейных элементов; 3) клеефанерные, имеющие дощатые пояса и стенки из водостойкой фанеры.

5)К пространственным деревянным конструкциям или, как их часто принято называть, к покрытиям-оболочкам относят покрытия с изогнутой поверхностью, в которых все составляющие элементы работают совместно как единое целое. Оболочки благодаря такой поверхности менее материалоёмки, чем плоские конструкции и являются совмещённым видом покрытия, т.к. способны выполнять одновременно несущую и ограждающую функции. Они могут иметь многообразные формы различного функционального назначения.

К основным конструктивным типам пространственных деревянных конструкций относятся:

распорные своды при прямоугольном плане и опирании на продольные стены;

складки и своды оболочки, опёртые в основном только на поперечные торцевые стены, а также оболочки двоякой положительной или отрицательной кривизны;

купола, опёртые по контуру круглого или многоугольного здания

Указанные типы деревянных конструкций могут быть выполнены в виде:

тонкостенных оболочек;

ребристых складок и оболочек, в которых для увеличения жёсткости тонкостенные элементы усиленны рёбрами;

сетчатых систем.

Применение перечисленных пространственных деревянных конструкций целесообразно в следующих случаях:

когда необходимо использовать внутренний габарит при малой строительной высоте конструкций (область применения сводов-оболочек и куполов);

если в продольных стенах необходимы большие проёмы для ворот (например в ангарах) и опирание должно осуществляться на торцевые стены (это область применения сводов-оболочек и складок);

в покрытиях над круглыми, овальными, квадратными и многоугольными помещениями в плане (область применения куполов).

основные типы пространственных деревянных конструкций, придерживаясь их классификации.

Распорные своды

Оболочки в виде сводов имеют цилиндрическую форму поверхности и опираются по сторонам, параллельным образующим. Существует два основных вида распорных сводов:

тонкостенный клеефанерный свод стрельчатого или круглого очертания с затяжкой или с передачей распора непосредственно опорам

Конструкция сборная из клеефанерных полотнищ заводского изготовления.

кружально-сетчатый свод кругового или стрельчатого очертания с затяжкой или с передачей распора на стены

– для сводов круговых;

– для стрельчатых сводов.

6) Материалом тентовых покрытий служат ткани или синтетические пленки, натяну­тые с помощью системы тросов-подборов или системы рабочих и стабилизирующих тро­сов. Основная область использования тентовых покрытий - временные сооружения боль­ших пролетов - цирки шапито, выставочные залы или спортивные павильоны, склады.Тентовые или висячие конструкции из мягких оболочек изобретены в середине XX века и получили применение наряду с временными сооружениями (склады, ангары, цирки шапито) в уникальных, но также ориентированных на недолгий срок эксплуатации объектах, например в Олимпийских спортивных сооружениях в Мюнхене (рис. 5.19) или выставочном павильоне «Миллениум» в Лондоне

Пневматические конструкции изобретены в XX в. и применяются в строитель­стве с 40-х годов. Конструкция выполняется из воздухонепроницаемой прорезиненной ткани, синтетической пленки или другого мягкого материала. Конструкция занимает проектное положение благодаря избыточному давлению заполняющего ее воздуха. Раз­личают два типа пневматических конструкций - воздухоопорные и пневмокаркасные (рис. 5.20). Воздухоопорные конструкции используются в виде оболочек, полностью пе­рекрывающих запроектированное помещение. Проектное положение воздухоопорной пленки обеспечивается избыточным давлением крайне незначительной величины (0,002 -0,001 ат), которое не ощущается людьми, находящимися в помещении. Для сохране­ния постоянного уровня избыточного давления входы в помещения осуществляют через специальные шлюзы, оборудованные герметически закрывающимися дверьми, а в сис­тему инженерного оборудования здания включены вентиляторы, подкачивающие воз­дух в эти помещения. Характерные величины пролетов воздухоопорных оболочек - 18­24 м, но в уникальных сооружениях они могут быть значительно больше.

7) Деревянные щитовые затворы применяют при малых отверстиях и небольших гидростатических давлениях. Обычно их изготовляют из дубовых или сосновых брусьев, соединенных между собой стяжными болтами, и утяжеляющего стального листа для ликвидации плавучести щита; для подъема и спуска щит имеет ригель и подвески. Затворы устанавливают в направляющие из швеллеров, размер которых в свету должен быть на 2—4 см более толщины щита.