Конструкции и расчеты балок, арок, конструкций

---

1. Конструкция и расчет клеефанерных балок с волнистой стенкой.

Клеефанерная балка с волнистой стенкой относится к классу малогабаритных балок. Пояса состоят из одиночных досок 2-го сорта. Они располагаются горизонтально плашмя, и в их плоскостях образуется волнистые по длине клиновидного сечения.

Фанерная стенка имеет волнистую форму, вклеиваются краями в пазы.

Благодаря волнистой форме стенка лучше сопротивляется потере устойчивости, чем плоская.

Расчет плоских балок производится с учетом того, что стенка практически не работает на нормальные напряжения при изгибе и эти напряжения воспринимаются только поясами. Кроме того благодаря своей форме стенка является податливой, поэтому расчет таких балок по прочности и прогибам при изгибе производят как составных балок с податливой стенкой.

2. КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК.

В случае, если необходимо повысить несущую способность и жесткость балки иногда выполняют армирование дощатоклееных балок.

Дощатоклееные армированные балки представляют собой деревянные клееные балки, в которые вклеиваются стержни стальной арматуры.

Рисунок 8 – Дощатоклееная армированная балка

Целесообразно выполнять армирование двойной арматурой классов A-III и A-IV. Процесс армирования находится в пределах 2…4 %. Клей чаще всего эпоксидно-цементный.

Расчет армированных балок на изгиб производится с учетом совместной работы клееной древесины и арматуры методом приведенных сечений, учитывающим модуль упругости древесины и стали.

Расчет армированных балок по прочности производят исходя из того, что древесина разрушается раньше, чем стальная арматура:

3.КРУЖАЛЬНЫЕ АРКИ, АРКИ ДЕЛОРМА

В кружальных арках используется старинный способ конструирования кривого бруса из нескольких (не менее двух) слоев косяков, соединенных нагелями и имеющих смещенные послойно стыки (так называемые арки Делорма). Арки состоят из стандартных элементов — косяков, выпиливаемых из досок на ребро (рис. 1); торцы косяков опиливаются по направлению радиуса дуги арки; стыки располагаются вразбежку, против середины косяков смежного слоя. Кружальные арки в настоящее время редко применяются в качестве несущих конструкций покрытий, так как несущая способность их, если они не связаны в пространственную систему,— невелика: она лимитируется небольшой возможной высотой доски на ребро (hк<20 см) и значительной гибкостью арок. Арки применяются главным образом в качестве кружал при возведении бетонных и каменных конструкций.

Арки, применяемые в покрытиях, рассчитываются как двух или трехшарнирные (при стрельчатом очертании) отдельно стоящие плоскостные системы (Система арок с двухслойными настилами является пространственной. Учет пространственной работы такой конструкции (недостаточно разработанный) мог бы уменьшить сечение арок). Проверка сечения арок производится по формулам расчета сжато-изогнутых стержней, причем момент инерции Jнт и момент сопротивления Wнт определяются по сечению неперерезанных в стыке косяков, а площадь — по всему сечению Fбp арки. Гибкость подсчитывается по приведенной длине арки и радиусу инерции, вычисляемому по Jнт и Fбp.

Особенностью расчета кружальной арки является расчет связей (гвоздей, болтов), соединяющих ее слои. Арки представляют собой стержень, составной по длине, а не по поперечному сечению. Связи работают на передачу изгибающего момента от одного слоя косяков другому. Под действием расчетного изгибающего момента М/ξ (рис. 1, б, в) концы косяков одного слоя стремятся в стыке сдвинуться поперек другого слоя, чему препятствуют связи, соединяющие эти косяки. По условию равновесияМ/ξ = Тса и Тс = М/ξa, где Тс — усилие в связях; а — расстояние между центрами групп связей.Необходимое число связей: nc= Тс/ Т’с

где Т’с — расчетная несущая способность одной связи.

Работа косяка в кружальной арке соответствует работе балки, нагруженной силами Тс (рис. 1, б), стремящимися разорвать косяк поперек волокон. Чем больше а, т. е. чем больше lк , тем силы Тс меньше. Рекомендуется назначать lк >13hк. При таком соотношении, как показывают опыты, косяки разрушаются, как правило, от изгиба, а не от разрыва поперек волокон.

4. Гвоздевые арки с перекрестной дощатой стенкой.

Способ конструирования поперечного сечения большой несущей способности, примененный в гвоздевых балках, может быть распространен и на арочные конструкции. При этом криволинейные пояса арки (арка может иметь один или оба пояса криволинейными, очерченными обычно по кругу,) выполняются для возможности гнутья из ряда брусков, а прямолинейные — из досок. Перекрестная стенка соединяется с поясами гвоздями (рис. 1). Преимущественно применяются трехшарнирные арки; в отдельных случаях возможно применение и двухшарнирных арок.

Обычный пролет арок 20-40 м, а отношение стрелы подъема к пролету для арок покрытий принимается не менее 1/6 .Достаточная жесткость арки достигается при отношении высоты сечения к пролету не мение 1/30.

При пролете арок более 30 м одна из опор делается подвижной.

К особенностям работы гвоздевых арок с перекрестной стенкой относят присутствие сжимающих усилий в нижнем поясе арки. Поэтому нижний пояс раскрепляется вертикальными связями, связывающими арки попарно и располагаемыми в местах ребер жесткости .С этой же целью увеличения жесткости нижнего пояса из плоскости он усиляется нашивкой горизонтальной доски, проходящей по всей длине пояса. В опорных и коньковом узлах оси поясов центрируются. Сами шарниры выполняются с помощью металлических деталей. В каждом шарнире должны быть обеспечены передача сжимающих и растягивающих усилий от поясов и воспринятие поперечных сил.Сжимающее усилие верхнего пояса передается непосредственным упором, а нижнего — с помощью накладок (и прокладок), охватывающих в узлах верхний пояс и соединенных с нижним расчетным количеством нагелей. Растягивающее усилие нижнего пояса передается в узлах стальными тяжами на верхний пояс через упорные площадки шарниров (рис. 1, б, г) или же при небольшой величине усилия — деревянными накладками и прокладками на нагелях (рис 1, д). Поперечная сила в коньковом шарнире воспринимается конструкцией стального шарнира (рис. 1, г) или накладками из полосовой стали (рис. 1, д).

5.ДОЩАТОКЛЕЕННЫЕ АРКИ И РАМЫ.

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

6) клееные арки (дощатоклееные и клеефанерные)

Из перечисленных видов арок наиболее широкое применение получили клееные арки заводского изготовления. Распоры и несущая способность таких арок могут отвечать требованиям сооружения покрытий самого различного назначения, в том числе уникальных по своим размерам.

Арки остальных видов являются арками построечного изготовления и сейчас почти не применяются. Дощатоклееные деревянные арки представляют собой пакет склеенных по пласте гнутых досок.

По форме оси дощатоклееные арки могут иметь любой из перечисленных выше видов, т.е. они могут быть треугольными (без затяжек – при высоте 1/2 l и с затяжками – при высоте 1/6 … 1/8 l в покрытиях до 24 м), пятиугольными с гнутыми участками в местах переломов осей, пологими сегментными двух- или трехшарнирными со стрелой подъема не менее 1/6 l (в редких случаях 1/7…1/8 l) и высокими трехшарнирными стрельчатыми из элементов кругового очертания со стрелой подъема 1/3…2/3 l. Последние два вида клееных арок (сегментные и стрельчатые) рекомендуются в качестве основных.

Поперечное сечение клееных арок рекомендуется принимать прямоугольным и постоянным по всей длине. Высота поперечного сечения назначается от 1/30…1/50 пролета. Толщина слоев для изготовления арок при радиусе кривизны до 15 м принимается не более 4 см.

Клееные арки имеют перспективы применения в легких покрытиях. Они, как правило, имеют треугольную форму и состоят из коробчатых клеефанерных полуарок. Такие арки имеют малую массу и позволяют получать существенную экономию древесины. Однако, они требуют расхода водостойкой фанеры, являются более трудоемкими при изготовлении, чем дощатоклееные и имеют меньший предел огнестойкости.

Самым распространенным и перспективным видом арок являются дощатоклееные арки.

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.

Эти рамы, как правило, имеют прямолинейные элементы ригеля и стойки.

Распространенными конструкциями являются гнутоклееные рамы прямоугольного сечения, состоящие из гнутых, склеенных по пласти, досок.

Рисунок 5 – Гнутоклееная рама

В таких рамах для образования карнизного узла доски выгибаются, образуя плавный переход от ригеля к стойке. Таким образом, жесткий узел здесь выполняется цельноклееным, что выгодно отличает данную конструкцию от рам с карнизными узлами на податливых связях.

При наибольшей высоте стойки вся рама выполняется из двух элементов
Г-образного очертания, соединенных между собой в коньке.

Вместе с этим гнутоклееные рамы имеют существенные недостатки экономического порядка. В связи с необходимостью выгиба досок в узле сопряжения ригеля и стойки для этих рам необходим тонкий пиломатериал (δ=12…17 мм после острожки), что связано со значительным удорожанием конструкции: при использовании таких досок резко увеличиваются потери древесины и расход клея, а также трудозатраты на изготовление.

В результате оказывается, что гнутоклееные рамы являются по себестоимости, наиболее дорогие из всех рам.

Более эффективны рамы из прямолинейных элементов с жесткими клееными узлами: эти конструкции отвечают требованиям поточно-конвейерного производства, для их изготовления используется пиломатериал обычной толщины. При этом склеивают пакет досок, который затем распиливают по диагонали, получая при этом две сойки или два ригеля.

6. ПЛОСКОСТНЫЕ СКВОЗНЫЕ ДЕРЕВЯНЫЕ КОНСТРУКЦИИ.

Сквозные деревянные конструкции состоят из поясов или ветвей и связывающей их решетки. При этом, основные несущие элементы балочных конструкций принято называть поясами, в то время как для сквозных колонн эти элементы называют ветвями. Пояса и ветви могут быть одинарными или двойными. Решетка состоит из отдельных стержней – раскосов и стоек в фермах или ригелей в решетчатых стойках. Применение стоек вместо сплошной стенки значительно уменьшает расход материала на конструкцию. Однако в отличие от сплошных в сквозных конструкциях возникает необходимость конструирования и расчета соединений элементов решетки и поясов.

Выбор типа конструкции – сплошной или сквозной производится на основе сравнения технико-экономических данных. Кроме этого, необходимо учитывать назначение помещения и требования пожарной безопасности. К примеру, сквозные деревянные конструкции не рекомендуются в условиях повышенной химической агрессивности окружающей среды. Это связано с тем, что на открытых горизонтальных поверхностях элементов конструкций накапливается много агрессивной пыли, которая, соединяясь с влагой в воздухе, образует кислоты и щелочи, приводящие к разрушению древесины. Увеличение поверхности деревянной конструкции и применение элементов небольшого поперечного сечения повышает пожарную опасность здания. Среди сквозных деревянных конструкций наиболее пожароопасными являются дощатые конструкции. Кроме всего прочего, в дощатых конструкциях, как и в сквозных деревянных конструкциях с элементами небольшого поперечного сечения, наибольшим образом проявляется отрицательное влияние пороков древесины. Как с точки зрения пожарной опасности, так и с точки зрения разрушения конструкции от действия химически агрессивной среды сквозные деревянные конструкции уступают сплошным из-за наличия в них металлических элементов (растянутые стержни, элементы соединений и др.).

Несомненным преимуществом сквозных деревянных конструкций с применением брусьев является относительная простота изготовления. В связи с этим, они широко используются в строительстве в сельской местности и в труднодоступных районах, где лес зачастую является местным материалом. Сквозные деревянные конструкции находят широкое применение в индивидуальном малоэтажном строительстве.

Сквозные деревянные конструкции рекомендуют применять в статически определимых системах. Это связано с тем, что вследствие податливости применяемых в деревянных конструкциях соединений, а также деформации древесины от сушки и увлажнения в статически неопределимых системах происходит перераспределение усилий в элементах вплоть до изменения знака.

По статической схеме сквозные деревянные конструкции разделяют на балочные и распорные. Основное применение в покрытиях зданий находят деревянные фермы. Наибольшее распространение получили сегментные фермы с криволинейным верхним поясом, многоугольные и треугольные фермы. Реже, для покрытия многопролетных промышленных зданий, применяют трапециевидные, односкатные и двускатные фермы.

7-8. Конструкция и расчет сегментных клееных ферм с разрезным/неразрезным верхним поясом.

Верхний пояс клееных сегментных ферм очерчен по дуге и разбит на панели крупных размеров. В современном строительстве применяют главным образом метал-лодеревянные сегментные фермы с клееным верхним поясом и с прямолинейным нижним поясом из профильной или круглой стали. Пролеты клееных ферм рекомендуется принимать до 36 м. Сегментные фермы можно изготовлять и значительно больших пролетов, а при обеспечении надлежащего контроля за качеством нижние пояса выполнять клееными, причем очертание нижних поясов может быть не только прямолинейным, но и криволинейным.

В конструктивном отношении верхний пояс представляет собой пакет, склеенный из досок плашмя, имею-ющий прямоугольное сечение шириной b и высотой h. Поясам сегментных ферм следует придавать строительный подъем, равный 1/200 пролета.

Стыки гнутоклееных блоков выполняют непосредственным упором торцов или через сварные вкладыши в узлах, закрепленных от выхода из плоскости фермы.

В этом отношении сегментные фермы являются выгодной конструкцией, так как в ней применяется треугольная решетка и в узлах сходится не более двух элементов, которые центрируют в этих узлах. Очертание верхнего пояса близко к кривой давления от нагрузки, равномерно распределенной по всему пролету, и усилия в решетке сравнительно малы. Следует стремиться использовать минимальное число панелей и принимать длину панелей верхнего пояса не менее 6 м.

Конструкция узлов верхнего пояса различна при разрезном и неразрезном поясе. В обоих случаях к концам раскосов прикрепляют на болтах металли­ческие пластинки — наконечники, имеющие в свободном конце отверстие для узлового болта.

При разрезном верхнем поясе в его стыке помещают металлический вкладыш. Узловой болт расположен в центре вкладыша. Усилия от раскосов через пластинки-наконечники воспринимаются узловым болтом, который передает их равнодействующую на металлический вкладыш, а последний — на верхний пояс. Работа узлового болта в металле с последующим распределением усилия по большой поверхности соприкасания вкладыша с торцами верхнего пояса, отсутствие скалывания, шарнирность в присоединении элементов решетки и простота сборки—положительные особенности данного ре­шения узла. Передача усилия в стыках и узлах вдоль волокон древесины уменьшает вредное влияние усушки на деформацию ферм.

Узел разрезного верхнего пояса может не иметь металлического вкладыша. В этом случае торцы панелей верхнего пояса упираются один в другой. Стык перекрывается парными деревянными накладками на болтах. Между панелями верхнего пояса и парными накладками в специально выбранных в накладках пазах помещают наконечники раскосов, выполненные из полосовой стали. Узловой болт, в таком случае фактически работает как четырехсрезный болт, в расчете обычно рассматривают как трехсрезный болт (этим учитывается разрезность верхнего пояса в месте расположения болта).

Верхний пояс таких ферм следует разбивать так, чтобы первые от узла панели не превышали 0,7 длины остальных панелей одинаковой длины.

Наконечники соединяются с элементами решетки глухими стальньми нагелями. При использовании сквозных нагелей отверстия для них надо одновременно сверлить в металлических пластинках – наконечниках и в деревянном верхнем поясе, что вызывает известные затруднения.

В неразрезном верхнем поясе равнодействующую усилий сходящихся в данном узле раскосов передается металлическими накладками – наконечниками на узловой болт, от него на узловые металлические накладки, а от них рассредоточено металлическими нагелями на верхний пояс. Нагели эти работают под углом к волокнам верхнего пояса, что должно учитываться в расчете.

Промежуточый узел нижнего пояса может решаться путем приваривания сверху к профильным элементам пояса узловой шпильки с резьбой по обеим концам для крепления пластинок—наконечников раскосов. Такой вариант более предпочтителен, так как наилучшим образом создается шарнирность в узле, а также обеспечивается удобство сборки. Тем не менее в расчете необходимо учесть эксцентричное решение узла.

РАСЧЕТ

Расчет клееных сегментных ферм начинают с определения продольных усилий в элементах ферм от узловой расчетной нагрузки. Криволинейный верхний пояс заменяют при этом прямолинейным— узлы верхнего пояса соединяют прямыми линиями — хордами, исходя при этом из предположения шарнирности узлов.

Верхний пояс:Вследствие криволинейности верхнего пояса и расположения нагрузки между узлами он работает как сжато-изгибаемый стержень. Принятое сечение проверяют по формуле:

В случае разрезного верхнего пояса, загруженного равномерно распределенной нагрузкой

f – cтрела выгиба панели, приближенно определяемая по формуле

Аналогично, в некоторых случаях упрощенно находят расчетный момент М, когда панели разрезного верхнего пояса загружены неравномерной распределенной, временной поперечной нагрузкой, сосредоточенными силами и т. д.

В фермах с неразрезным верхним поясом моменты М0 определяют как для многопролетной неразрезной балки с равными или неравными пролетами. Панель представляет собой однопролет-ную балку, причем крайние панели, расположенные у опор фермы, рассматривают как однопролетные балки, шарнирно опертые с одного конца и с жестко закрепленным другим концом, а средние панели — как одно-пролетные балки с жестко закрепленными концами.

При проверке сечения неразрезного верхнего пояса по формуле сжато-изгибаемого стержня его расчетную длину при определении гибкости и коэффициента | принимают в частном случае при равных панелях и равномерно-распределенной нагрузке в пролете крайней (опорной) панели 0,8 длины хорды, а в средних панелях 0,6 длины хорды.

Сегментные фермы с отношением высоты к пролету меньше 1/7 следует рассчитывать с учетом дополнительных напряжений, возникающих в неразрезных поясах в результате прогиба ферм с учетом деформаций податливых соединений.

Нижний пояс: Металлический нижний пояс проверяют на растяжение по площади нетто, т.е с учетом ослаблений от отверстий для узловых болтов. В случае эксцентричного крепления решетки в узлах нижнего пояса необходимо в расчетах учесть влияние возникающего при этом дополнительного изгибающего момента в нижнем поясе. Сжатые раскосы рассчитывают на продольный изгиб с расчетной длиной, равной длине раскоса между центрами узлов фермы; растянутые на растяжение с учетом имеющихся ослаблений.

Металлические пластинки-наконечники рассчитывают на продольный изгиб. Их расчетную длину принимают равной расстоянию от узлового болта до ближайшего болта в пластинке. Для уменьшения продольного изгиба пластинок-наконечников их стягивают дополнительным болтом, который, ставят у торца деревянной части раскоса со стороны пояса.

Узловой болт, на который надевают пластинки-наконечники раскосов, рассчитывают на восприятие силы R, равной равнодействующей усилий сходящихся в узле раскосов.

9.Конструкция и расчет многоугловых брусчатых ферм.

Многоугольные брусчатые фермы относятся к металлодеревянным сборным конструкциям заводского изготовления. В этих фермах верхний пояс представляет собой многоугольник, вписанный в окружность или описанный около нее. Отношение высоты фермы к пролету принимают таким же, как в сегментных фермах, т.е. от 1/6 до 1/7. Нижний пояс делают, как правило, металлическим из профильной стали. Решетку принимают треугольной со стойками. Длина панели верхнего пояса значительно меньше, чем в клееных сегментных фермах, так как несущая способность панели ограничена размерами сечения бруса и его длиной.

Брус верхнего пояса перекрывает две панели и является двухпролетной неразрезной балкой, за исключением опорных панелей, имеющих вдвое меньшую длину.

Решение узлов в многоугольных фермах во многом аналогично решению узлов в сегментных клееных фермах. Раскосы и стойки решетки имеют по концам металлические пластинки – наконечники, прикрепленные болтами к деревянному элементу и выполненные из полосовой стали, за исключением верхнего наконечника стойки, который делают из уголка. Применение здесь уголка необходимо потому, что в отличие от средней пластинки – наконечника стойки, которая зажата между пластинками раскосов в нижнем узле (что обеспечивает ей дополнительную устойчивость из плоскости), в верхнем узле пластинка-наконечник была бы свободна в отношении продольного изгиба из плоскости и потому должна быть заменена наконечником из жесткого профиля. В целях унификации пластинки-наконечники для всех раскосов и низа стойки имеют одну и ту же длину и одинаковую разбивку отверстий для болтов. Наконечники-уголки для верха стойки также все одинаковы.

В узлы верхнего пояса, там, где находится его стык, закладывают металлические вкладыши. В центре проходит узловой болт, на который при сборке надевают пластинки-наконечники. Вкладыш имеет клиновидную форму в соответствии с переломом верхнего пояса в месте узла. Стойки к верхнему поясу (стойки сжаты) присоединяют также с помощью пластинок, но так как пояс в этом месте не имеет стыка, то узловые пластинки-наконечники надевают на болт, вставленный в проушины пластинки, которая передает усилия от стойки на верхний пояс. Пластинку-наконечник заранее скрепляют с брусом верхнего пояса расчетным количеством гвоздей или болтов. Стыки верхнего пояса перекрывают деревянными накладками на болтах.

Узлы прикрепления элементов решетки к нижнему поясу выполняют с небольшим эксцентриситетом, благодаря чему существенно упрощается решение узлов. Возможность внецентренного решения узлов объясняется возникновением в элементах решетки многоугольных ферм относительно небольших расчетных продольных усилий, передаваемых на нижний пояс через болт. Стык нижнего пояса выполняют в любом удобном месте. Он перекрывается или уголками, или пластинками из полосовой стали. Опорный узел может быть решен так же, как в сегментных фермах. Многоугольные фермы близки по очертанию сегментным, и расчетные продольные усилия в раскосах и стойках получаются небольшими при загружении снеговой нагрузкой всего пролета.

Верхний пояс в многоугольных фермах выполняют из брусьев, длина которых вдвое превышает длину панели. Таким образом, брус верхнего пояса представляет собой двухпролетную балку со средней опорой на стойке решетки. Если нагрузка приложена не только в узлах, но и между ними (обычный случай), то на средней опоре возникает изгибающий момент, значение которого зависит от осадки опоры, т.е. от просадки бруса верхнего пояса на стойке. Значение этой просадки в общем случае неизвестно – оно зависит от точности сборки фермы, качества древесины и пр. Поэтому в расчете рассматривают два крайних случая: 1) средняя опора не имеет просадки, и брус верхнего пояса представляет собой двухпролетную неразрезную балку; 2) средняя опора имеет такую просадку, что изгибающий момент на средней опоре равен нулю, и брус верхнего пояса представляет собой, следовательно, разрезную балку с пролетом, равным длине панели.

Для уменьшения расчетных изгибающих моментов от межузловой нагрузки в верхнем поясе искусственно создают изгибающий момент обратного знака, для чего в промежуточных узлах верхнего пояса фермы применяют внецентренное стыкование брусьев, осуществляя упор только нижних частей поперечного сечения брусьев. Тот же прием применяют и в опорных узлах.

Внецентренное приложение силы N уменьшило расчетный момент. Положительный момент в половине длины панели:M = qP/16 – Ne/4.

Расчетным моментом обычно является момент на средней опоре. Проверка сечения:

ас = M/FPACЧ + MдWрасч < Rc при Мд = М/ξ.

Коэффициент ξ определяют при гибкости верхнего пояса, подсчитанной по полной длине панели, что идет в запас прочности, так как при неразрезном верхнем поясе возможно определение гибкости по длине между нулевыми точками эпюры моментов.

Рассчитывают как разрезную балку с пролетом, равным длине панели. Момент посередине длины панели от поперечной нагрузки при равномерно распределенной нагрузке.

Проверку сечения производят так же, как в предыдущем случае, причем гибкость определяют по полной длине панели.

Нижний пояс. Раскосы прикрепляют с эксцентриситетом, равным расстоянию от центра узлового болта до оси уголка пояса. Изгибающий момент в нижнем поясе при этом равен произведению разности усилий в соседних панелях нижнего пояса на значение эксцентриситета. Разность усилий определяют при временной нагрузке (снеговой) на всем пролете, на левой и правой половинах фермы. Для всех трех случаев подсчитывают изгибающий момент и растягивающее усилие и проверяют напряжение в нижнем поясе по формуле сложного сопротивления как для растянуто-изгибаемого стального стержня.

Решетка. Сжатые элементы решетки проверяют на продольный изгиб, а растянутые – на растяжение по площади нетто с учетом ослаблений.

10. Шпренгельные и подкосные системы.

К наиболее простым и эффективным конструкциям относятся шпренгельные балки (см, рис, 1,31), Они бывают треугольные и трапециевидные. Верхний пояс треугольной шпренгельной балки изготовляют из цельного бруса или бревна 1-го сорта, При недостаточной длине бревен или брусьев верхний пояс стыкуется над стойкой, Стык перекрывается деревянными накладками на болтах. Стойка выполняется деревянной.

Трапециевидные шпренгельные балки мало отличаются от треугольных. Ими можно перекрывать при той же нагрурке несколько большие пролеты, чем треугольными балками. При установке в трапециевидную балку одного или двух раскосов она превращается в ферму. В балках этого типа устанавливаются связи перпендикулярно плоскости самой балки.

Подкосные системы представляют собой деревянную конструкцию рамного типа, состоящую из стоек, подкосов, прого-нов, иногда ригелей и затяжек. Применяют подкосные системы при пролетах 4…9 м в навесах, пакгаузах, складах, амбарах, лесах, подмостях, в конструкциях жилых домов, мостах и эстакадах. Они бывают одноподкосные, ригельно-подкосные и трапециедально-подкосные (рис. 9.22).

Для деревянных каркасов одноэтажных зданий чаще применяют трапециедально-подкосные системы, у которых верхние концы подкосов упираются в прогон (в третях пролета прогона), а нижние-на высоте не менее 2,25 м от уровня пола. Угол наклона подкосов (а и β) принимается 30…45°.

Подкосные системы можно изготовлять и собирать в построечных условиях при наличии шаблонов и кондукторов в горизонтальном положении.

Подкосы соединяют со стойками и прогоном лобовыми врубками и скобами. В крайних подкосах двухпролетных схем ввиду возможного появления в подкосах растягивающих усилий подкосы прикрепляются к стойке и прогону парными накладками на болтах.

Стыки прогона могут быть расположены над стойками или в средней части ригеля вблизи мест примыкания подкоса (на расстоянии 1/4… 1/5 пролета между врубками средних подкосов) за исключением конька, в котором стык выполняется обязательно. Сбег бревен учитывается установкой их в стойках тонким концом вверх, а в крайних пролетах прогонов тонким концом к наружной стойке.

Концы стоек опираются на фундамент или могут быть защемлены путем устройства зарытых в грунт железобетонных коротышей, прикрепляемых выше уровня земли к стойкам болтами (у столбов связи крепления проволокой).

В целях экономии древесины и снижения трудоемкости на некоторых предприятиях стали изготовлять фермы и полуфермы на зубчатых пластинах. Фермы на металлических зубчатых пластинах собирают в горизонтальном положении.

11. Конструкция и расчет треугольных и трапециевидных ферм.

Расчетные нормальные усилия в элементах треугольных ферм определяют обычным способом. Отличительной особенностью треугольных ферм является то, что при загружении временной нагрузкой половины пролета решетка на незагруженной половине не работает. Поэтому расчетные усилия во всех элементах ферм получаются при снеговой нагрузке на всем пролете. Одностороннее загружение снегом может понадобиться в том случае, когда надо рассчитать присоединение подушки в среднем узле нижнего пояса к самому поясу. Его рассчитывают на разность усилий в соседних панелях нижнего пояса, имеющую место при односторонней снеговой нагрузке.

Верхний пояс. В большинстве случаев панели верхнего пояса помимо нормальных сил работают на изгиб от межузловой нагрузки и рассчитывают как сжато-изгибаемые стержни. Нормальную силу в верхнем поясе, как и в рассмотренных фермах, прикладывают с эксцентриситетом.

Если верхний пояс неразрезной, то расчет производят в двух предположениях: а) средняя опора не имеет просадки и верхний пояс работает как двухпролетная неразрезная балка; б) средняя опора просела на такую величину, что момент на ней стал равен нулю и, следовательно, верхний пояс работает как разрезная балка с пролетом, равным длине панели. Оба эти случая рассмотрены при расчете верхнего пояса многоугольной фермы (см, гл. 3).

Нижний пояс. Металлический нижний пояс рассчитывают на растяжение с учетом имеющихся ослаблений в узлах или стыках. Местная поперечная нагрузка, например от подвесного потолка, вызывающая изгибающие моменты в нижнем поясе, недопустима.

Деревянный нижний пояс рассчитывают на растяжение по площади нетто в стыках или узлах, где учитывают ослабления от нагелей.

Стыки деревянного брусчатого нижнего пояса перекрывают двумя накладками, обычно деревянными, ширина которых равна ширине пояса, а толщина вдвое меньше толщины пояса. Деревянный нижний пояс соединяют с металлическим опорным узлом, как указывалось, накладками из полосовой стали на глухих нагелях. В этом месте на растяжение проверяют деревянный пояс и металлические накладки.

Решетка. Расчет элементов решетки — раскосов и стоек в треугольных фермах ничем не отличается от их расчета в ранее рассмотренных типах ферм: сжатые элементы решетки рассчитывают на продольный изгиб, растянутые проверяют на растяжение с учетом имеющихся ослаблений.

Узлы фермы. Расчет узлов треугольных ферм связан с их конструкцией. В клееной ферме с разрезным верхним поясом и металлическими узловыми вкладышами (см. рис. VII. 12) конструкция узлов верхнего пояса аналогична конструкции подобных узлов в сегментных фермах (см. гл. 2),

В клееной ферме с упором раскосов в верхний пояс (см. рис. VII.11) необходимо проверить смятие древесины в опорном и коньковом узлах, а также в месте упора раскоса в верхний пояс и в подушку среднего узла нижнего пояса-. Во всех случаях расчетрое сопротивление смятию берут с учетом угла между сжимающей силой и направлением волокон сминаемого элемента.

В брусчатой ферме (см. рис. VII.10), кроме того, требуется рассчитать присоединение к верхнему поясу металлического башмака, в который упирается раскос. Нагели (или гвозди), соединяющие башмак с верхним поясом, рассчитывают на усилие, стремящееся сдвинуть башмак вдоль пояса. Таким усилием является составляющая усилий в раскосе по направлению верхнего пояса или, что то же, разность усилий в опорной и коньковой панелях верхнего пояса. Нагели или гвозди работают по схеме односрезного соединения.

12. Сквозные арки и рамы. Решетчатые стояки.

Сквозными несущими деревянными конструкциями называются такие, в которых пояса соединены друг с другом не сплошной стенкой из досок или фанеры (как в плоских сплошных конструкциях), а решеткой, состоящей из отдельных стержней – раскосов и стоек.

Применение решетки вместо сплошной стенки уменьшает расход материала на конструкцию, особенно при больших пролетах. В то же время сквозные конструкции имеют большое количество узлов в местах соединения решетки с поясами, что значительно усложняет изготовление таких конструкций. Поэтому выбор типа конструкций – сплошной или сквозной производится на основе технико-экономических данных с учетом назначения помещения.

Сквозные конструкции бывают: 1) балочные ( фермы); 2) распорные (арки и рамы);

3) решетчатые стойки. рама с подкосами

ферма

сквозная арка

решетчатая стойка

Применяют чаще всего как сжато-изогнутые стойки рам. Они могут быть с параллельными поясами или с одним наклонным поясом. Разновидностью последней являются треугольные стойки.

Элементы решетчатых стоек соединяются в узлах на болтах.

Если решетка выполнена из одной ветви, а пояса – из двух), то решетка пропускается между ветвями поясов и крепится непосредственно к последним. Если пояса и решетка выполняются одноветвевыми), то соединение элементов решетки с поясами выполняется встык, и узлы конструируются со стальными накладками на болтах.

Стойки с параллельными поясами могут быть ступенчатыми. В этом случае на более высокий наружный пояс опираются несущие конструкции покрытия, а на внутренний – подкрановые балки.

13. Пространственное крепление плоскостных деревянных конструкций.

Плоскостные конструкции (балки, арки, рамы, фермы и т. д.) предназначены для восприятия нагрузок, действующих в их плоскости. В зданиях или сооружениях различные плоскостные конструкции при взаимном соединении образуют пространственную конструкцию, которая должна обеспечить надежное восприятие внешних сил любого направления при наиневыгоднейшем сочетании их в соответствии с условиями эксплуатации. При этом передача усилий от одних частей сооружения на другие вплоть до его основания должна проходить без какого-либо нарушения пространственной неизменяемости, устойчивости, жесткости и прочности всей пространственной конструкции в целом и отдельных ее частей.

При транспортировании и монтаже сборных конструкций может возникнуть необходимость устройства специальных креплений, обеспечивающих неизменяемость, прочность и устойчивость этих конструкций.

Рассмотренные ранее пространственные крепления, воспринимающие ветровые усилия, в то же время служат для предупреждения выпучивания сжатого контура плоскостных деревянных конструкций. В большинстве случаев сжатый пояс в них раскрепляют прогонами кровли, которые должны быть прочно прикреплены к верхнему поясу, и настилам кровли.

В арочных конструкциях помимо верхних (сжатых) поясов следует раскреплять и нижние сжатые пояса арок, а в некоторых рамных конструкциях – внутренний контур рамы, который может быть сжат на всей своей длине или на части ее, особенно при несимметричном приложении нагрузок. Нижние пояса раскрепляют (при пространственно устойчивом верхнем покрытии) устройством вертикальных связей. Учитывая деформации в соединениях связей, за расчетную длину сжатого нижнего пояса при проверке его устойчивости следует принимать расстояние между связями, увеличенное на 25 %.

Основным типом поперечных вертикальных связей являются жесткие связи, соединяющие попарно вдоль здания соседние конструкции. Вертикальные связи не следует делать непрерывными по всей длине здания, так как при обрушении по какой-либо причине одной из несущих конструкций она перегрузит через связи соседние конструкции, что может привести к последовательному обрушению всего покрытия.

Устройство вертикальных связей в виде подкосов нецелесообразно. Если по длине здания будет действовать снеговая нагрузка различной интенсивности, то подкосы не предупредят, а наоборот, будут способствовать выпучиванию закрепляемого ими пояса фермы.

Связи рассчитывают на усилия, направленные перпендикулярно плоскости раскрепляемой конструкции qCB. В случае раскрепления верхнего сжатого пояса ферм связями, расположенными в плоскости покрытия, расстояние между узлами закрепления b устанавливают в соответствии с условиями гибкости пояса из плоскости фермы. При этом каждый узел закрепления рассчитывают на силу Q = bqCB. Значение qCB определяют по формулам:

а) в покрытиях по фермам, однопролетным балкам и пологим аркам (f/l<1/6). qсв=0,03q(n + l)/2t

б) в покрытиях по трехшарнирным рамам и высоким аркам

(f/l<1/6). qсв=0,0015qсв(n+l)/2t

в) в покрытиях по консольным балкам и рамам при положительном изгибающем моменте в пролете

gcв=0,001gcв(n + l)/2i

при отрицательном изгибающем моменте в пролете qcв=0,005qcв(n + l)/2t

Узловую нагрузку на связевую поперечную ферму или на точку крепления элементов покрытия к несущим конструкциям определяют по формуле РА = 9-o,Scв

qcв – расчетная равномерно распределенная вертикальная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции несущей конструкции покрытия, Н/м; при наличии иных видов нагрузок они должны быть приведены к эквивалентной по всему пролету;

n – общее число основных несущих конструкций на всю длину здания в рассматриваемом пролете;

t – общее количество связевых ферм на общую длину здания в одном пролете

Scв – горизонтальная проекция длины панели связевой фермы или расстояния между точками крепления элементов покрытия к несущим конструкциям, м.

При раскреплении нижних поясов ферм арочной конструкции попарно поперечными связями последние воспринимают, таким образом, горизонтальные силы Q от двух смежных поясов и передают их в плоскости верхних поясов или на жесткую систему кровельного покрытия, образуемую щитовым настилом, либо на ветровые фермы или специальные связи.

14. Пространственные деревянные конструкции в покрытиях, основные их типы.

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 собственно пространственным системам относятся инженерные конструкции, у которых .рабочие элементы не находятся в одной плоскости. При расчете таких систем, как правило, принимается во внимание работа несущих элементов в различных плоскостях.

В пространстванных системах деревянных покрытий, к которым относятся различные своды и купола, во многих случаях учитывается также работа настилов и ‘прогонов, которые при расчете плоских систем рассматриваются как вспомогательные конструкции.

Совмещение ограждающих и несущих функций свойственно сводам и куполам со сплошными рабочими настилами.

Помещения, перекрываемые пространственными конструкциями, могут иметь плаиы прямоугольного, квадратного, многоугольного или кругового очертания.

По форме поверхности пространственные системы можно -подразделить на цилиндрические, складчатые, конические и сферические. При пересечении цилиндрических поверхностей могут быть также получены крестовые и сомкнутые оболочки.

По способу опирания различают: оболочки, опертые преимущественно на продольные стены (распорные цилиндрические своды); безраспорные цилиндрические оболочки и складки, опертые на торцовые стены; крестовые своды, опертые в углах здания; сомкнутые своды, опертые на стены, и купола с опиранием преимущественно по контуру. Рис. 151. Пространственная деревянная конструкция, образуемая из трехшарнирных арок

По степени жесткости пространственные системы подразделяются на тонкостенные и ребристые.

В зависимости от способа соединения элементов и их взаимного расположения различают сплошные и сетчатые пространственные конструкции.

Не все деревянные конструкции, называемые пространственными, полностью удовлетворяют указанным выше требованиям.

Есть такие конструкции покрытий, элементы которых находятся не в одной плоскости, но в то же время они легко расчленяются на отдельные плоские системы, способные благодаря своей жесткости принять на себя всю внешнюю нагрузку. Такие конструкции являются по форме пространственными, а по условиям своей работы плоскими. К ним относятся конструкции, изображенные на рис. 151, образованные из трехшарнирных арок, пересекающихся в замковом шарнире и опертых на стены или фундаменты.

В зависимости от видов плана и арок могут быть получены-покрытия различной формы.

В этих конструкциях настилы и прогоны выполняют ту же роль, что и в покрытиях по плоским несущим конструкциям.

К пространственным конструкциям, которые при расчете можно условно расчленить на плоские системы (арки), относятся распорные своды (сетчатые и сплошные) (рис. 152).

Расчет куполов и безраспорных цилиндрических оболочек и складок производится с учетом пространственной работы их элементов. При сравнительной оценке различных видов пространственных деревянных конструкций необходимо иметь в виду, что своды и купола со сплошными рабочими обшивками по затрате древесины являются наиболее экономичными, но большая трудоемкость их изготовления, возможность быстрого разрушения от загнивания не позволяют рекомендовать эти конструкции для широкого применения в капитальном строительстве.

Сетчатые своды и купола не являются совмещенными конструкциями, и поэтому они более устойчивы в отношении загнивания. Большим достоинством этих сводов является стандартность их элементов, возможность предварительной заготовки этих элементов на заводе, а также сборность и разборность конструкции. По сравнению с другими пространственными системами сетчатые конструкции являются наиболее эффективными.

Многие пространственные системы деревянных покрытий позволяют эффективно использовать внутреннее пространство перекрываемых помещений, что позволяет применить их в выставочных павильонах, летних театрах, спортивных сооружениях и в других зданиях. Использование пространственных систем наиболее целесообразно в покрытиях помещений, имеющих в плане форму круга, квадрата или правильного многоугольника.

15. структуры. Купола-оболочки. Складки.

К покрытиям-оболочкам относят покрытия с изогнутой поверхностью, в которых все составляющие элементы работают совместно как единое целое. Оболочки благодаря такой поверхности менее материалоемки, чем плоские конструкции. Оболочка является совмещенным видом покрытия, так как способна выполнять одновременно несущую и ограждающую функции. Она может иметь многообразные формы различного функционального назначения.

Из дерева и пластмасс могут быть возведены оболочки следующих основных видов: 1) своды, очерченные по цилиндрической поверхности и опирающиеся по сторонам, параллельным образующим; 2) своды, очерченные по цилиндрической поверхности и опирающиеся на жесткие торцовые диафрагмы и имеющие продольные бортовые элементы; 3) купола, очерченные по шаровой поверхности, а также многогранные или составленные из сомкнутых сводов; 4) оболочки отрицательной гауссовой кривизны (с поверхностью однополостного гиперболоида вращения, гиперболического параболоида); 5) пневматические оболочки из мягких тканей.

Все эти оболочки могут быть выполнены либо целиком из одного материала (дерева, пенопласта, стеклопластика, синтетических пленок и тканей), либо в сочетании с другими материалами, чаще всего с алюминием и сталью.

Из перечисленных выше основных видов оболочек самой распространенной формой покрытия являются купола и своды.

Оболочки подвергаются действию следующих внешних нагрузок: от собственной массы, снеговой, ветровой и полезной.

Оболочки в виде сводов, имеющие цилиндрическую поверхность и опирающиеся по сторонам, параллельным образующим, по характеру напряженного состояния не относятся к пространственным конструкциям, поскольку усилия в них возникают лишь в плоскости поперечного сечения свода (усилия в продольном направлении отсутствуют). Это приводит, с одной стороны, к увеличению расхода материала (по сравнению с аналогичной цилиндрической оболочкой, опирающейся на торцовые диафрагмы), но с другой стороны, в значительной мере упрощает конструкцию узлов сопряжения в продольном направлении (в своде эти узлы не несущие) и облегчает условия монтажа (каждый сборный сводчатый элемент на внешнюю нагрузку может работать самостоятельно). Поэтому, несмотря на некоторый перерасход материала, своды в различном конструктивном исполнении нашли применение в зданиях различного назначения (торговые и выставочные павильоны, бассейны, школьные здания и жилые дома, теплицы, автовокзалы и др.).

Деревянные своды в большинстве случаев решаются как сетчатые.

Сетчатый свод состоит из ребер-косяков длиной на две ячейки, уложенных по направлениям пересекающихся винтовых линий. Ранее применялись кружально-сетчатые своды пролетом до 20 м с косяками-кружалами, вырезанными из цельной древесины. Косяки между собой соединялись на врубках (безметалльные системы), болтах или других металлических соединениях. При этом в каждом узле соединялись элементы только одного направления. Такие своды не требуют устройства прогонов под настил, однако изготовление и монтаж такой конструкции очень трудоемки вследствие необходимости вырезания из цельной древесины косяков с криволинейным краем и обилия стыков — в узлах пересечения всех косяков. Применение склеивания в значительной мере совершенствует изготовление косяков, так как клееный или клеефанерный косяк длиной на две ячейки при этом набираю из досок, изгибаемых в процессе запрессовки. Склеивание исключает операцию вырезания криволинейного края и позволяет изготовлять косяки большой высоты. Сетчатыми сводами из клееных косяков с металлическими соединениями в узлах можно перекрывать пролеты до 50—60 м.

Для расчета сетчатого свода выделяют расчетную полосу свода шириной, соответствующей шагу решетки. Затем определяют продольные силы N и изгибающие моменты М, как в арке постоянной жесткости с соответствующей схемой опирания.

Проверку прочности косяка производят, как сжато-изогнутого элемента. При этом площадь поперечного сечения принимают равной площади сечения двух косяков, а момент сопротивления определяют для одного (сквозного) косяка или для двух косяков (сквозного и набегающего), если стык набегающего косяка в узле ячейки выполнен бесшарнирным.

Своды-оболочки, или цилиндрические оболочки открытого профиля, опирающиеся на жесткие торцовые диафрагмы и имеющие продольные бортовые элементы, являются весьма рациональным видом покрытия. Форма и характер опирания свода-оболочки обеспечивают ему пространственную работу, что позволяет использовать их при небольшой их массе для перекрытия значительных пролетов. Форма цилиндрических оболочек не отличается архитектурной выразительностью, однако простота формы в значительной степени облегчает изготовление таких оболочек, позволяя без особого раскроя широко использовать листовые материалы.

По статической схеме и характеру работы к сводам-оболочкам близки призматические складки, поверхность которых образована наклонными плоскими гранями. Складки с точки зрения расхода материала являются менее рациональной конструкцией, однако они проще в изготовлении. Своды-оболочки и складки выполняют в одноволновом и многоволновом вариантах. Такие покрытия, изготовленные из дерева и пластмасс в различном конструктивном исполнении, нашли применение в общественном и промышленном строительстве.

В деревянных конструкциях применяют своды-оболочки и складки двух видов: тонкостенные и ребристые. В первом варианте сечение покрытия может быть сплошным (склеенные между собой дощатые настилы) или каркасным (к каркасу из брусков высотой до 15 см на гвоздях и клею с одной или двух сторон крепятся обшивка из фанеры, древесноволокнистых плит или досок). Во втором варианте, в настоящее время устарелом, как правило, жесткие ребра располагают в поперечном направлении с шагом 2—6 м, а по ним укладывают продольный настил (для восприятия продольных усилий) и два косых настила под углом друг к другу (для восприятия сдвигающих усилий); иногда по ребрам вместо настилов укладывают листы фанеры, обеспечивающие восприятие продольных и сдвигающих усилий.

Пластмассовые своды-оболочки и складки используют в таких конструктивных вариантах, в которых недостаточная жесткость материала (невысокий модуль упругости) компенсирована увеличением жесткости отдельных элементов, например за счет применения объемных или трехслойных элементов.

Трехслойные цилиндрические оболочки пролетом до 25 м могут быть собраны из криволинейных трехслойных элементов заводского изготовления. Конструкция трехслойного элемента аналогична трехслойной панели.

Расчет свода-оболочки или призматической складки со свободно висящими продольными краями при соотношении длины пролета к длине волны большем или равным 3 (длинная оболочка) в продольном направлении на симметричную нагрузку можно выполнять, как для балки корытообразного сечения с недеформируемым контуром. Среднюю оболочку или складку в многоволновом покрытии независимо от соотношения пролета и длины волны можно также рассматривать как балку с недеформируемым контуром. В такой балке для вычисления напряжений можно использовать формулы сопротивления материалов. При этом можно пренебречь неравномерностью распределения нормальных напряжений в продольном направлении (т. е. пренебречь изгибающими моментами в продольном направлении). В расчете необходимо учесть продольные усилия в продольном и поперечном направлениях N1 и N2, сдвигающие усилия S, поперечные изгибающие моменты M2 = M и соответствующие им поперечные усилия Q2=Q.

В оболочке возникают также усилия в поперечном направлении. Эти усилия можно найти из условий равновесия поперечной полосы единичной ширины, находящейся под действием внешней нагрузки и сдвигающих усилий. При расчете оболочки в поперечном направлении вычисляют момент инерции и момент сопротивления для продольного сечения единичной ширины с учетом всех особенностей структуры сечения.Для оболочек и складок средней длины приведенную методику можно использовать лишь для ориентировочного расчета с целью назначения основных геометрических размеров в соответствии с заданными нагрузками и пролетами покрытия. Для более точного расчета может быть использован метод перемещений.

КУПОЛА.Клееная древесина и конструкционные пластмассы нашли применение в куполах сплошного сечения ребристых, ребристо-кольцевых и сетчатых.

Купола сплошного сечения могут применяться в различном конструктивном исполнении:

гладкие из однородного материала (оргстекла и полиэфирного стеклопластика) диаметром до 9 м в виде зенитных фонарей; пенопласта (диаметром до 24 м, в том числе в виде так называемых сомкнутых сводов для общественных и жилых зданий);

из пространственных элементов различной формы, обеспечивающей требуемую жесткость купола (диаметром до 30 м);

из трехслойных элементов (плоских или криволинейных), аналогичных трехслойным панелям.

Ребристый купол состоит из ребер в меридиональном направлении, опирающихся на нижнее опорное кольцо по всему контуру и соединенных у вершины купола в верхнем кольце.

Ребристые купола нашли применение в зарубежном строительстве. Купола с ребрами из дощатоклееных деревянных арок могут иметь пролеты до 100 м. Применяются они в основном в зданиях общественного и производственного назначения (цирки, концертные залы, складские помещения).

Ширина сечения арки не меняется по длине и составляет 12—25 см, а высота сечения может быть либо постоянной, либо переменной величиной и составлять 70—120 см.

Нижнее опорное кольцо изготовляют круглым или многоугольным из железобетона или стали, верхнее — круглым из дерева или стали. Горизонтальный распор арок должен быть воспринят нижним опорным кольцом. Оно же в случае его сплошного опирания передает вертикальные усилия на фундамент.

Соединение полуарок в верхнем кольце и опирание на нижнее кольцо рекомендуется выполнять, как правило, шарнирным. Опора купола должна обеспечить возможность свободных перемещений по направлению радиусов основания купола и не допустить тангенциальных перемещений, для чего используют цилиндрические катки.

В ребристых куполах по аркам идут прогоны. По прогонам укладывают в два слоя настил из досок — продольный и косой. В расчете арок жесткость прогонов и настила не учитывается. Для. обеспечения естественного освещения настил может быть выполнен из светопрозрачных волнистых листов стеклопластика.

Каждая арка воспринимает только те нагрузки, которые приложены в ее плоскости. Для восприятия нагрузок, направление которых не лежит в плоскости арки (например, ветровая нагрузка, которая не может действовать одновременно в плоскости всех арок), устраивают жесткие связи по верхнему поясу арок не меньше чем в двух парах диаметрально расположенных секторов купола от его вершины до опорного кольца. Конструкции покрытия (например, дощатые настилы) могут также участвовать в восприятии этих нагрузок.

Устойчивость плоской формы изгиба ребра купола обеспечивается теми же средствами, что и в одиночных арках.

Ребристо-кольцевой купол состоит из системы меридиональных ребер и колец, объединенных в пространственную систему, работающих совместно и воспринимающих усилия в меридиональном и кольцевом направлениях.

Дощатоклееные ребра и кольца имеют сплошное прямоугольное сечение. Высота сечения ребра при этом меньше по сравнению с ребристым куполом такого же диаметра. При пролетах 90—100 м высота сечения ребер и колец 30—50 см. Сопряжение колец с ребрами может быть жестким или шарнирным. Связи по верхнему поясу и поперечные связи устраивают так же, как в ребристых куполах.

Сетчатые купола имеют решетку, которая образована винтовыми линиями двух направлений и составлена из деревянных косяков с криволинейным верхним краем; они называются также кружально-сетчатыми куполами. По форме они могут быть сферического очертания или из сомкнутых сводов. В современных конструкциях косяки сетчатых куполов изготовляют клееными из досок, что позволило применять их при перекрытии пролетов до 50 м и более.

Находят также применение сетчатые купола, изготовленные либо целиком из пластмасс, либо в сочетании с алюминиевыми или стальными ребрами и имеющие форму многогранника с плоскими гранями, вписанного в поверхность купола.

16. Конструкция и расчет кружально-сетчатого свода.

Кружально-сетчатые своды представляют собой пространственную конструкцию, состоящую из стандартных элементов представляющих поставленные на ребро косяки. Косяки идут двумя пересекающимся направлениям и образуют ломанные винтовые линии.

В поперечном сечении кружально-сетчатые своды снаружи имеют круговое или правильное многоугольное очертание. В случае кругового очертания верхняя грань косяков имеет близкое к круговому эллиптическое очертание, В случае правильного многоугольного очертания верхняя грань косяков имеет ломаное очертание. Из таких же косяков могут быть выполнены сетчатые покрытия в виде куполов.

Распор покрытий воспринимается либо металлическими затяжками, либо непосредственно опорами.

Характерные особенности кружально-сетчатых покрытий:

· стандартность косяков, дающая возможность заготовки их заводским способом, что полностью отвечает современным требованиям индустриализации и стандартизации строительства;

· небольшие размеры косяков;

· транспортабельность элементов при перевозке;

· сборность конструкции;

· простота и быстрота сборки;

· возможность устройства кровельного настила непосредственно по несущей конструкции (без прогонов и вспомогательных стропильных ног).

Применение кружально-сетчатых сводов в многорядовых покрытиях не рекомендуется, так как снеговые «мешки» в местах примыкания сводов обычно создают большие боковые давления, что может привести к значительным деформациям свода.

По способу узлового соединения косяки различают на:

· своды с узлами на шипах (безметальные) системы С. И. Песельника;

· своды с узлами на болтах системы Цолльбау.

Косяки сводов выполняются из сплошных цельных досок, поперечное сечение которых ограничено естественными размерами сортамента лесоматериалов, поэтому пролеты, перекрываемые кружально-сетчатыми сводами, ограничены. Для имеющегося сортамента лесных материалов предельный пролет равен приблизительно 18—20 м. Применение клееных косяков из досок или клеефанерных косяков позволяет перекрывать пролеты до 80 м.

В покрытиях всех систем используют узлы трех типов: основные (средние); опорные, где косяки сопрягаются с настенными брусьями, и торцовые узлы, в которых косяки сопрягаются с торцовой аркой.Основной узел представляет собой три косяка, одного сквозного проходящего через узел и двух примыкающих к нему косяков.

Расчет кружально-сетчатых сомкнутых сводов проводится исходя из того, что отдельные секторы свода работают как своды опирающиеся по трем сторонам. Чем больше число n секторов, тем ближе его работа к работе куполов вращения. Приближенный расчет сомкнутых куполов обычно производится как сферические купола оболочки. Меридиональное усилие Т1 зависит от веса самого купола – g:Т1 = sφ/(2sinφ)∙g Здесь sφ —длина дуги, стягивающей угол φ (рис. 1).

Меридиональные усилия сжатия Т1 и кольцевые усилия сжатия Т2 передаются косякам сетки, а кольцевые усилия растяжения соответственно передаются кольцевым настилам.

Усилие N1 , приходящееся на один косяк, определяется по формуле

N1= N1’+N1”=cT1/(2cos(ψ/2)) + sдnT2/(2sin(ψ/2))

Здесь T1 и Т2 — меридиональное и кольцевое усилия на единицу ширины сечения купола, определяемые для данного угла φ;

с — шаг косяков сетки по кольцевому сечению;

sдn — длина отрезка дуги по меридиану между расчетным узлом и ближайшим к нему узлом снизу.

Подбор сечения косяков обычно производится из условия обеспечения устойчивости купола. Критическая (радиальная) нагрузка определяется по формуле qкр = 8Eh2/√3R2 .Здесь h —половина приведенной сплошной толщины купола, определяемой по формуле 2h=(12Jк/с)1/3

где Jк — момент инерции сечения одного косяка;

с — имеет прежнее значение.

Меридиональное усилие T1, соответствующее найденной величине qкр , Tкр = (R qкр )/2

Соотношение между полученной критической величиной меридионального усилия Ткр и действительной максимальной Т1 соответствующей расчетной нагрузке (определяющей подтверждаемый практикой условный коэффициент запаса на устойчивость купола), должно быть не менее 30. При этом высота косяка hк не должна быть меньше. Кроме того, отдельные секторы свода проверяются на продольный изгиб в направлении образующей свода под влиянием сил сжатия T2.

Рассчитываемая полоса свода при этом принимается равной по ширине sдn (рис. 1), а по длине — расстоянию аn между осями смежных гуртов.

Длина аn определяется по формуле аn=2Rcsinφ∙tgα1

где φ — центральный угол, осевой линии аn ; α1 — половина центрального угла сектора в плане.

Положение расчетной полосы устанавливается путем подбора.

Напряжение в косяках с учетом продольного изгиба проверяется по формуле T2 sдn /(2Fкφ∙sin(ψ/2))≤Rc, где φ — коэффициент продольного изгиба.

Приведенная гибкость расчетной полосы аn.λ = 3,5 аn /hк

Подбор сечения растянутого кольцевого настила производится подобно подбору сечения куполов-оболочек.

Продольный распор определяется по формуле: Nn = с/ sдn T1tg(ψ/2)≈ T1tg2(ψ/2)

Крепление кольцевого настила к гуртам проверяется также на продольный распор как при расчете кружально-сетчатых сводов. В зоне подвергаемой растяжению прикрепление кольцевого настила к гуртам проверяется на суммарное усилие Nn и Т2.

Нижнее опорное кольцо (многоугольное в плане) необходимо рассчитывать на растяжение и на изгиб в горизонтальной плоскости по направлению от распора свода при наличии сплошной вертикальной опоры и на косой изгиб.

Растягивающее усилие в многоугольном кольце (рис. 1) Np=0,5T1cosφoBctgα1

Верхнее сжатое кольцо при многоугольном плане рассчитывают на сжатие усилием, определяемым по формуле Nc=0,5T1cosφ1a1ctgα1

где a1 — сторона верхнего многоугольного кольца.

При круговом очертании верхнее кольцо рассчитывают аналогично его расчету в куполах-оболочках.

Узловые болты в метальной конструкции сетчатого купола рассчитывают аналогично кружально-сетчатым сводам на усилие:Nб=N1ctgψ

17. Конструкция и расчет сетчатых башен системы В.Г.Шухова и башен-оболочек.

В конструктивном отношении башни делят на три основных типа: решетчатые, сетчатые и башни-оболочки.

По характеру работы различают башни, воспринимающие значительные вертикальные нагрузки (например, водонапорные башни) и работающие в основном на горизонтальную нагрузку (башни-градирни, геодезические вышки и др.). К особому типу относятся башни-силосы (для хранения зерна, кормов животных и т. п.), воспринимающие как вертикальную и горизонтальную нагрузки, так и внутреннее давление: Решетчатые башни имеют наибольшее распространение как самые простые в изготовлении и сборке. Они представляют собой пространственную стержневую конструкцию, состоящую из сочетания вертикально или наклонно поставленных плоских решетчатых ферм, образующих в плане треугольник, квадрат или правильный многоугольник. Поясами этих ферм служат стойки башни, которые связаны между собой решеткой.

Решетчатые башни могут быть с раскосной, перекрестной, полураскосной и ромбической решеткой.

В зависимости от направления ветра в элементах решетки башен раскосного типа возникают знакопеременные усилия, поэтому крепление деревянных раскосов и ригелей к стойкам выполняется на болтах иди гвоздях, воспринимающих как растягивающие, так и сжимающие усилия. Башни этого типа характеризуются большой длиной раскосов.

Башни с перекрестной решеткой являются статически неопределимыми системами при условии, что раскосы и крепления их в узлах могут воспринимать знакопеременные усилия. Чтобы избежать статической неопределимости, перекрещивающиеся раскосы проектируют или из тонких стальных тяжей, способных воспринимать только растягивающие усилия, или из деревянных жестких элементов, прикрепленных к стойкам при помощи врубок, воспринимающих только сжимающие усилия. В обоих случаях при действии горизонтальных нагрузок в любом направлении один из раскосов выключается из работы и система превращается в статически определимую.

Башни с полураскосной решеткой по сравнению с однораскосной имеют меньшую длину сжатых раскосов. В зависимости от направления ветра в раскосах возникают знакопеременные усилия, поэтому узловые соединения в башнях с полураскосной решеткой выполняются на болтах или гвоздях.

В башнях с ромбической решеткой длина панелей стоек и сжатых элементов решетки почти в два раза меньше, чем в башнях с однораскосной решеткой, что увеличивает общую жесткость башни, приводит К уменьшению поперечных сечений сжатых элементов и, как следствие, к экономии материалов. В этом случае решетку к стойке прикрепляют болтами.

Во всех решетчатых башнях узлы крепления решетки со стойками в соприкасающихся гранях смещаются относительно друг друга, что создает удобство при изготовлении и не приводит к большому ослаблению стоек в одном сечении.

Простое решение узлов в ромбической системе (при минимальной свободной длине панелей, стоек и элементов решетки) и значительно меньшая многостепенность передачи усилий по сравнению с полураскосной системой дает значительные преимущества ромбической системы по сравнению со всеми рассмотренными выше решетчатыми системами.

Отношение ширины b боковой части грани у основания для свободно стоящих решетчатых башен к высоте башни h рекомендуется принимать не менее 1/8.

Расчет решетчатых башен на горизонтальную нагрузку производят путем расчленения пространственной конструкции башни на плоские фермы с передачей на каждую из них соответствующей нагрузки. Для квадратной в плане башни диагональное направление ветровой нагрузки является расчетным для стоек, а прямое давление ветра на боковую грань — расчетным для решетки.

Вертикальные нагрузки (при правильном многоугольном плане башни), как правило, распределяются поровну, между стойками башни. Помимо этого, необходима проверка устойчивости башни на опрокидывание под действием горизонтальных нагрузок. Проверка производится относительно оси в плоскости боковой грани башни на уровне подошвы фундаментов. Решетчатые башни рекомендуется изготовлять на заводе по частям, а на месте установки собирать на подкладках и поднимать с помощью поворотной стрелы или краном.

Сетчатая башня системы В. Г. Шухова представляет собой однополый гиперболоид вращения, образованный из двух систем взаимопересекающихся прямых стоек, наклоненных под определенным углом к горизонту. В местах пересечения они скрепляются болтами. Сборка сетчатой конструкции может производиться при помощи крана или подмостей.

Широкое распространение в послереволюционный период получили очень трудоемкие башни-оболочки, но осуществлявшиеся почти без применения механизмов. К этой группе башен относятся тонкостенные и ребристые башни-оболочки. Тонкостенные башни-оболочки состоят из дощатых или брусчатых стоек, установленных вертикально или с некоторым наклоном, колец из гнутых досок или кружал и двойной перекрестной рабочей обшивки под углом 45° из тонких досок. Скрепляются эти элементы гвоздями. Башни-оболочки являются конструкциями построечного изготовления.

Для силосования кормов в небольших хозяйствах применялись деревянные емкости силосного типа в виде каркасно-обшивных и клепочных конструкций, для хранения силосных материалов использовались силосы монолитной, конструкции.

Каркасно-обшивной силос имеет деревянный ствол, который состоит из дощатых стоек, установленных на нижней обвязке через 250—350 мм и обшитых с обеих сторон тонкими досками в. четверть (в два слоя). Между досками прокладывается гидроизоляция и выполняется обмазка горячей смолой или нефтебитумом. Крепление к фундаменту осуществляется стальными анкерами. Такой силос может найти применение в труднодоступных и богатых лесом районах Осуществляется экспериментальное строительство клеефанерных силосов для хранения минеральных удобрений. Силосный корпус, состоящий из двух рядов силосов высотой 7500—10 000 мм размером в плане 3000X3000 мм, монтируется из блоков, расположенных в шахматном порядке. Объемный блок собирается из клееных фанерных панелей; стенки блоков имеют прямоугольную форму или форму открытой призмы. Коробчатые клеефанерные панели состоят из деревянного каркаса с продольными несущими брусками, поперечными ребрами жесткости и фанерных обшивок.

Фанера марки ФСФ приклеивается к каркасу клеем КБ-3. Соединение панелей в блок осуществляется с помощью стальных стержней, вклеиваемых попарно эпоксидно-цементным клеем в отверстия в ребрах под углом 45°. На выходе стержневых отверстий устанавливают деревянные пробки на эпоксидно-цементном клее.

Металл узловых соединений полностью изолирован от окружающей среды, что делает всю конструкцию коррозионностойкой в среде минеральных удобрений. Снаружи блок защищен водостойкими и коррозионностойкими покрытиями. Экономическая эффективность применения клеефанерного силоса по приведенным затратам в сравнении с типовым решением силоса павильонного типа составляет 20%

18. Башни. Конструкция и расчет решетчатых башен.

Деревянные башни представляют собой сооружения, высота которых значительно превышает поперечные размеры. По конструкциям деревянные башни бывают решетчатые, сетчатые и сплошные.

Решетчатые башни (рис. 9.8, б) имеют относительно несложную конструкцию и применяются в основном в лесоизбыточных районах страны. По форме решетчатые башни в большинстве случаев представляют собой четырехгранные усеченные пирамиды. Каждая грань башни представляет собой ферму максимальной высоты внизу и минимальной — наверху, с небольшими отклонениями от вертикали, причем грани-фермы имеют общие пояса.

Схемы решетки граней-ферм решетчатых башен разнообразны. Они бывают раскосные, перекрестные, полураскосные и ромбические. Раскосная решетка является наиболее простой и распространенной в башнях ограниченной высоты. Ее недостатками являются значительная длина и знакопеременная работа раскосов при ветровой нагрузке. Перекрестная решетка несколько сложнее. Ее преимуществом является возможность учета при расчете только сжатых или только растянутых раскосов в зависимости от конструкции и материала раскосов и узлов. В более высоких башнях целесообразно применять полураскосные и ромбические решетки, которые отличаются значительно меньшей длиной раскосов и соответственно большей их устойчивостью при работе на сжатие, а также простотой благодаря болтовым соединениям узлов решетки. Пространственная жесткость поперечных сечений башен обеспечивается жесткими решетчатыми диафрагмами, связывающими грани-фермы в ряды сечений по высоте.

Элементы решетчатых башен изготовляют из бревен, брусьев, пластин и толстых досок. Стойки башен небольшой высоты выполняют из одиночных бревен или брусьев. Стойки более высоких башен могут состоять из двух-, трех- или четырехбревен-чатого или брусчатого куста. Стержни решетки выполняют из одиночных бревен, брусьев или парных пластин и досок.

Соединения решетчатых башен решаются в соответствии со схемами их решетки. Соединения стоек по длине изготовляют в большинстве случаев в виде продольных лобовых упоров, скрепленных деревянными накладками на болтах. Стержни решетки, работающие на растягивающие или знакопеременные усилия, скрепляют при помощи болтов.

Соединения стержней, работающих только на сжатие, иногда решаются в виде лобовых врубок. Опорами башен служат, как правило, бетонные или железобетонные фундаменты. Перспективны в строительстве решетчатые башни из дощатоклееных элементов.

Для сжатых и сжато-изогнутых стрел и башен рекомендуется вместо проверки их на общую устойчивость производить определение напряжений по деформационному способу с учетом начальных несовершенств (п. 38). При этом величину производственных отклонений от прямолинейности следует принимать e’ = l/800, где l — длина стрелы или колонны. Сжатые пояса должны быть проверены на устойчивость на длине панели. Наибольшее расчетное усилие в поясе башни квадратного поперечного сечения (рис. 224, г) N будет при расположении стрелы в диагональной плоскости башни, когда:

Здесь a — расстояние между центрами тяжести поясов по грани башни; M – передающийся на башню изгибающий момент.

Передающийся на башню (рис. 224, г) крутящий момент Mкр воспринимается решетками граней башни. Поперечная сила, передающаяся на каждую грань, при прямоугольном поперечном сечении Q = Mкр/2b, где b — ширина грани, перпендикулярной к той, в которой возникает сила Q.

При треугольном поперечном сечении поперечная сила, передающаяся на каждую грань, Q = bMкр/2F, где b — ширина грани, в которой действует сила Q, а F — площадь, охватываемая контуром поперечного сечения башни. Решетки башен испытывают также усилия от ветровой нагрузки. Необходимо отметить, что для расчета башни следует рассмотреть несколько положений подъемной стрелы. Это видно из того, что при ветре в направлении, перпендикулярном плоскости подвеса стрелы при крайнем высшем ее положении, башня испытывает наибольший изгибающий момент. Расчет решетчатых башен на кручение можно производить по той же методике, что и решетчатых стрел.

Если по нижним полкам двутавровых балок перемещается тележка, проверка напряженного состояния полок должна быть произведена с учетом влияния местного давления ходовых колес (п. 29).

19. Мачты на оттяжках: конструкция, принципы расчета, сборка и установка.

Мачты на оттяжках состоят из деревянного ствола, стальных оттяжек, фундамента и анкерных опор, соединенных в единую пространственную конструкцию высотой до 90 м и более. Они бывают одноствольными и кустовыми.

Одноствольные мачты имеют высоту до 40 м, отличаются простотой конструкций и имеют наибольшие перспективы применения. Они крепятся четырьмя рядами расположенных крестообразно в плане оттяжек к четырем анкерам, находящимся на расстоянии половины высоты мачты от ее фундамента.

Ствол такой мачты состоит из ряда одиночных бревен диаметром до 30 см и длиной до 12 м, специально заготовленных. Бревна соединяются по длине концами равного диаметра с помощью косого прируба или прямого лобового упора. Косой прируб имеет длину не менее тройного диаметра и стягивается болтами и кольцевыми хомутами из полосовой стали. Прямой лобовой упор соединяется накладками из швеллеров или уголков на болтах.

Оттяжки мачты представляют собой стальные тросы, которые крепятся в серединах стыков при помощи кольцевых хомутов и петель. К анкерным опорам оттяжки крепятся через винтовые натяжные компенсаторы, служащие для обеспечения вертикального положения ствола и регулирования величины натяжения оттяжки.

Фундаменты мачты, как правило, бетонные с закладными деталями из стальных швеллеров или уголков или с анкерными болтами, предназначенными для крепления ствола.

Анкеры оттяжек выполняют из железобетона или бетона. Анкером или якорем может служить железобетонная плита, зарытая на достаточную глубину в грунт под углом 45°, из которой выпущен на поверхность земли наклонный арматурный стержень с петлей. Анкером может служить бетонный массив необходимой массы с металлической закладной деталью для крепления оттяжек. Анкерами оттяжек невысоких мачт могут являться деревянные сваи, забитые в грунт под углом 45°. Сборку мачты производят в горизонтальном положении, а подъем — при помощи стрелы.

Расчет мачт производят на вертикальные и горизонтальные нагрузки. Например, радиомачты рассчитывают на собственную массу мачты и оборудования, на усилия начального натяжения оттяжки и проводов, на массу гололеда и усилия, возникающие при обрыве проводов и при изменении температуры, на давление ветра при его направлении вдоль плоскости оттяжек и плоскости биссектрисы между ними при коэффициенте обтекания С = 0,8.

От этих нагрузок при их невыгоднейших сочетаниях в стволе мачты возникают расчетные продольные сжимающие силы N и изгибающие моменты М, а в оттяжках — растягивающие силы N. При определении продольных сил соединения участков ствола в местах крепления оттяжек могут считаться шарнирными, а при определении изгибающих моментов — упругоподатливыми. При этом максимальные изгибающие моменты M в каждом пролете ствола длиной t от равномерного давления ветра q приближенно можно определять из выражения М = ql2/10.

Ствол мачты рассчитывают на сжатие с изгибом от этих усилий. Оттяжки рассчитывают на растяжение, фундамент ствола и мачты — на сжатие, а анкеры и крепления оттяжек — на растяжение.

Кустовые мачты имеют более сложную, трудоемкую в изготовлении конструкцию и применяются редко. Они могут быть по сечению трехбревенчатыми высотой до 90 м и четырехбревенчатыми высотой до 150 м. Трехбревенчатые мачты крепятся тремя, а четырехбревенчатые — четырьмя вертикальными рядами оттяжек, причем три ряда оттяжек располагают под углами 120о между собой. Оттяжки каждого ряда мачт высотой более 75 м крепятся к двум анкерам, расположенным на расстоянии, равном 0,3 и 0,7 от высоты мачты. Бревна кустовых мачт соединяют по длине вразбежку косым прирубом, а по сечению — при помощи деревянных колодок и болтов, в результате чего образуется составной стержень на податливых соединениях. При расчете кустового ствола мачты на сжатие с изгибом учитывается податливость их соединений. Сами соединения рассчитывают на сдвигающие силы.

В строительстве находят также применение мачты на оттяжках с дощатоклееными стволами и стволами из фанерных труб.

Башни представляют собой сооружения, высота которых значительно превосходит поперечные размеры. По конструктивному решению башни бывают решетчатые, сетчатые и сплошные.

Решетчатые башни имеют относительно простую и наименее трудоемкую конструкцию и находят широкое применение в строительстве. По форме решетчатые башни в большинстве случаев представляют собой четырехгранные усеченные пирамиды. В некоторых случаях строятся башни треугольной и многоугольной пирамидальной формы. Каждая грань решетчатой башни представляет собой ферму уменьшающейся кверху высоты, расположенную с небольшим отклонением от вертикали, причем сомкнутые грани-фермы имеют общие пояса.

Схемы решетки граней-ферм решетчатых башен разнообразны. Они бывают раскосные, перекрестные, полураскосные, и ромбические. Раскосная решетка является наиболее простой и распространенной в башнях ограниченной высоты. Ее недостатками являются значительная длина и знакопеременная работа раскосов при ветровой нагрузке. Перекрестная решетка несколько сложнее. Ее преимуществом является возможность учета при расчете только сжатых или только растянутых раскосов в зависимости от конструкции и материала раскосов и узлов. В более высоких башнях целесообразно применять полураскосные и ромбические решетки, которые отличаются значительно меньшей длиной раскосов и соответственно большей их устойчивостью при работе на сжатие и простотой благодаря болтовым соединениям узлов решетки. Пространственная жесткость поперечных сечений башен обеспечивается жесткими решетчатыми диафрагмами, связывающими грани-фермы в ряды сечений по высоте.

Элементы решетчатых башен изготовляют из бревен, брусьев, пластин и толстых досок. Стойки башен небольшой высоты выполняют из одиночных бревен или брусьев. Стойки более высоких башен могут состоять из двух-, трех- или четырехбревенчатого или брусчатого куста. Стержни решетки выполняют из одиночных бревен, брусьев или парных пластин и досок.

Соединения решетчатых башен решаются в соответствии со схемами их решетки. Соединения стоек по длине изготовляют в большинстве случаев в виде продольных лобовых упоров, скрепленных деревянными накладками на болтах. Соединения стержней решетки, работающие на растягивающие или знакопеременные усилия, решаются при помощи болтов.

Соединения стержней, работающих только на сжатие, в ряде случаев решаются в виде лобовых врубок. Опорами башен служат, как правило, бетонные или железобетонные фундаменты. Благоприятные перспективы применения в строительстве имеют решетчатые балки из дощатоклееных элементов.

Расчет башен производят на нагрузки от собственной массы конструкции, массы оборудования и материалов (например, воды в водонапорном баке), от давления ветра, который может быть направлен параллельно граням и по диагонали между ними. При определении продольных усилий в стержнях башня условно расчленяется на отдельные грани, представляющие собой консольные фермы, поставленные с небольшим наклоном от вертикали. Усилия в стержнях этих ферм определяют общими методами строительной механики. При этом перекрестную решетку рассчитывают как раскосную, поскольку гибкие сжатые элементы или растянутые раскосы при соединениях на врубках в ней не учитываются. Усилия в стойках определяют путем суммирования усилий в поясах сомкнутых ферм. Подбор сечений и проверка напряжений в них, а также расчет уровня соединений производят так же, как в решетчатых фермах.

Сетчатые башни Шухова круглые в плане, состоят из двух сомкнутых слоев пересекающихся брусчатых стержней, расположенных вдоль прямых образующих однополосного гиперболоида вращения. Эти брусья соединяются по высоте башни рядом колец жесткости из пакетов гнутых досок. Соединяют стержни по длине при помощи лобовых упоров с дощатыми накладками на болтах. В местах пересечений стержни подрезаются для плотного касания и стягиваются болтами. К сплошному фундаменту стержни крепятся анкерами. Башня работает и рассчитывается как сетчатая оболочка.

Сплошные башни имеют форму цилиндра или близкого к нему усеченного конуса. Наибольшее применение находят в качестве градирен тонкостенные сплошные башни ограниченной высоты. Они состоят из ряда расположенных кольцеобразно дощатых или брусчатых стоек, соединенных кольцами из пакетов гнутых досок. Снаружи стойки соединяются двойной сплошной или разреженной дощатой обшивкой. Сплошная внутренняя обшивка состоит из вертикальных досок, прикрепленных к кольцам. Элементы тонкостенных башен соединяют болтами и гвоздями в построечных условиях. Тонкостенные башни работают и рассчитываются, как цилиндрические или конические оболочки.

20. Изготовление ДК: лесопильное проезводство, сушка, чистота обработки древесины, обеспечение сборности.

Для изготовления элементов несущих деревянных конструкций постоянных зданий следует применять преимущественно древесину хвойных пород (сосну, ель, лиственницу). В элементах гвоздевых конструкций применение лиственницы не допускается.

Применение древесины лиственных пород (осины, липы, тополя, ольхи, березы и бука) допускается лишь для деревянных конструкций временных сооружений, вспомогательных конструкций (креплений котлованов, опалубки, лесов и т. п.), а также в покрытиях постоянных зданий с чердаками, для открытых, доступных для осмотра и проветривания элементов наслонных стропил (стойки, подкосы, ригели, прогоны) и обрешетки (кроме березы).

Для шпонок, нагелей, вкладышей и т. п. мелких ответственных деталей должна применяться плотная прямослойная, без сучков и других пороков древесина твердых лиственных пород. При этом детали из березы, бука и других малостойких в отношении загнивания пород во всех случаях должны антисептироваться.

Один из главных путей комплексного использования древесного сырья — производство древесностружечных (ДСП) и древесноволокнистых (ДВП) плит, позволяющее повысить коэффициент использования древесины и получить листовой материал, эффективно заменяющий пиломатериалы. Большое значение при этом имеет внедрение оборудования по производству щепы из тонкомерной низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки. Эффективность лесопильного производства повышается также за счет агрегатной переработки бревен на пиломатериалы и технологическую щепу с использованием фрезерно-брусующих и фрезерно-пильных станков.

На лесопильные предприятия пиловочное сырье — хлысты (стволы срубленного дерева, у которого отделены корни и сучья) поступает сплавным путем, железнодорожным или автомобильным транспортом. При поперечной разделке хлыстов получают круглые сортименты, имеющие различное назначение. Бревнами называют сортименты, предназначенные для использования в круглом виде или в качестве сырья для получения пиломатериалов.

Кряжами называют сортименты, используемые для выработки специальных (авиационных, резонансных)пиломатериалов, лущеного или строганого шпона, шпал. Отрезки кряжей, соответствующие по длине рабочим размерам деревообрабатывающего оборудования, называют чураками. Балансы — круглые сортименты для пе­реработки на целлюлозу и древесную массу.

Пиломатериалы получают при продольной распиловке бревен и кряжей. Качество пилопродукции зависит от состояния технологической подготовки пиловочника перед распиловкой. Она включает в себя сортировку и подборку сырья по породам, размерам и качеству, окорку сырья, оттаивание в зимнее время, обмывку и очистку от загрязнения. Пиловочник во избежание загнивания хранят либо в спецальных водных бассейнах глубиной 1,5—2 м, либо на суше в штабелях с применением дождевальных установок для увлажнения древесины. Влажность древесины в этих условиях около 200 %, при этом гниение прекращается. Затем для предохранения от загнивания древесины пиловочник необходимо высушить до влажности 20 %.

Окорка бревен является одной из эффективных операций по подготовке сырья к распиловке, при этом уменьшается затупление пил, улучшается точность и чистота поверхности пиломатериалов, повышается качество отходов как вторичного сырья.

При складировании пиломатериалов под навесами следует обеспечить защиту пиломатериалов от атмосферных осадков и солнечной радиации. Для этого над рядовыми штабелями монтируют односкатные крыши с уклоном 0,2, над пакетными штабелями — одно- или двускатные крыши с уклоном 0,06; свесы на стороны штабеля 0,3—0,5 м.

Открытый склад устраивают на сухом, хорошо проветриваемом участке, территорию которого тщательно выравнивают, обрабатывают химикалиями для уничтожения растительности, покрывают щебенкой и опрыскивают кузбасслаком.

Сушка является одной из основных и самых сложных операций технологического процесса при использовании древесины. Ее проводят для повышения удельной прочности древесины, предохранения от загнивания, предупреждения коробления деревянных элементов при эксплуатации, а также для улучшения склеивания, пропитки и отделки древесины. В результате сушки древесина из природного сырья превращается в промышленный материал, отвечающий самым разнообразным требованиям, предъявляемым к ней в различных областях народного хозяйства.

Сушкой называется удаление влаги из древесины. При этом одновременно протекает несколько процессов: теплообмен — передача тепла древесине от агента сушки или источника тепловой энергии; теплопроводность—перемещение тепла внутри материала; влагоотдача — испарение влаги с поверхности древесины.

По методу передачи тепла различают конвективную и электрическую сушку пиломатериалов. Конвективная сушка происходит вследствие передачи тепла древесине конвекцией от нагретой газообразной или жидкой среды. К основным способам конвективной сушки относятся: атмосферная сушка на складах или под навесами; камерная или газообразная сушка в газообразной среде (воздух, топочные газы, перегретым пар) при атмосферном давлении; сушка в нагретых гидрофобных жидкостях или солевых водных растворах.

Способ сушки выбирают в зависимости от назначения древесины, ее конечной влажности и требований к качеству древесины. Влажность свежесрубленной древесины колеблется в широких пределах и зависит от породы и анатомического строения древесины.

^ Атмосферная сушка осуществляется на открытом воздухе. Доски укладывают с зазорами (на прокладках), обеспечивающими проветривание штабеля. Для предохранения от атмосферной и грунтовой влаги штабеля укладывают на подкладки и сверху устраивают навес, а для равномерного высушивания всех слоев досок штабеля периодически перекладывают.

Камерная сушка производится в сушильных камерах, внутри которых поддерживается повышенная температура и интенсивная циркуляция нагретого воздуха или перегретого пара с помощью вентиляторов.

К дефектам сушки относятся коробление (изменение формы) пиломатериалов и появление наружных и внутренних трещин в материале. Причиной коробления является также различная усушка в радиальном и тангенциальном направлениях. На величину коробления влияют косослой и крень, вызывающие скручивание и продольное коробление материала (см. рис..)

Основные технологические процессы изготовления клееных деревянных несущих и ограждающих конструкций.

Клееные деревянные конструкции выпускают двух видов — несущие и ограждающие. К несущим конструкциям массового производства относятся балки, рамы, арки и фермы, сечения которых показаны на рис. Х.27. Ограждающие конструкции представляют собой деревянный каркас и приклеенные к нему обшивки из фанеры или других листовых материалов.

Для изготовления деревянных клееных конструкций рекомендуется в основном использовать пиломатериалы хвойных пород (сосна, ель), по ГОСТ 24454—80 с преимущественной поставкой их в рассортированном виде. Толщину склеиваемых слоев в элементах, как правило, не следует принимать более 33 мм, которую получают при фрезеровании пиломатериалов толщиной 40 мм. Ширину пиломатериалов выбирают согласно номинальным размерам элемента с учетом суммарных припусков на усушку и механическую обработку. Эти припуски для пиломатериалов шириной от 75 до 100 мм равны в среднем 10 мм; от 125 до 175 мм — 15 мм; от 200 до 250 мм— 20 мм.

Для комбинированных конструкций следует применять березовую водостойкую фанеру толщиной не менее 8 мм по ГОСТ 3916—69 марки ФСФ, а также фанеру бакелизированную марки ФБС по ГОСТ 11539—73 с нзм. Синтетические клеи для соединения древесины и древесины с фанерой следует назначать в записи мости от условий эксплуатации, согласно требованиям CHиП II-25-80 «Деревянные конструкции».

Для получения пиломатериалов заданной влажности с минимальными внутренними напряжениями и минимальным перепадом влажности по толщине отдельных досок рекомендуется проводить сушку в три этапа — атмосферную, камерную и кондиционирование пиломатериалов в условиях цеха.

Выявленные визуально или при силовой сортировке недопустимые пороки и дефекты вырезают на торцовочных станках. После торцовки пиломатериалы поступают на линии склеивания досок по длине в плети. В современном механизированном производстве клееных конструкций для склеивания досок по длине целесообразно использовать зубчатое соединение (рис. Х.28), которое обеспечивает при небольшой длине соединения высокую прочность и технологичность.

Качество склеивания в большей степени зависит от чистоты подготовленной поверхности. В производстве несущих конструкций поверхности под склейку следует обрабатывать по 7-му классу шероховатости, что достигается фрезерованием со снятием провесов, образовавшихся в соединениях на зубчатый шип. Склеиваемые поверхности должны быть свежеотфрезерованными (время с момента фрезерования до нанесения клея не должно превышать 8 ч), очищенными от пыли и плотно прилегать одна к другой.

Фенолоформальдегидные смолы являются основной составной частью многочисленных клеевых композиций, обеспечивающих прочные и водостойкие соединения при невысокой их стоимости.

Карбамидные клеи благодаря высокой адгезионной способности к древесине, относительно малой токсичности и стоимости широко применяют для склеивания древесины, особенно в мебельной промышленности. Основное преимущество клеев на основе карбамидных смол — большая скорость отверждения по сравнению с феноло-формальдегидными и резорциновыми смолами. Однако клеевые соединения на карбамидных смолах менее ус­тойчивы к переменным температурно-влажностным воздействиям, что ограничивает использование этих клеев и они рекомендуются для конструкций, эксплуатируемых при влажности менее 70%.

Эпоксидные клеи отличаются высокой прочностью, водостойкостью, химической стойкостью, при отверждении не выделяют летучих веществ, усадка их не превышает 2 %. Из-за высокой стоимости эти клен для склеивания древесины применяют редко.

После нанесения на плети-заготовки клея технологическим процессом предусмотрены сборка пакета конструкций из подлежащих склеиванию заготовок, транспортирование их к запрессовочным устройствам, запрессовка и выдержка под давлением для создания прочных монолитных соединений. При выполнении перечисленных операций особое внимание уделяют продолжительности сборочных операций, которая зависит от вида применяемых клеев и температуры.

В связи с тем, что после распрессовки конструкций полимеризация клея полностью не завершена, необходимо перемещать склеенные элементы с особенной осторожностью на кондиционирование в условиях цеха, которое должно продолжаться не менее 3 сут для окончательного отверждения клея.

Окончательная механическая обработка включает фрезерование боковых поверхностей, торцовку конструкций и сверление отверстий под болты и соединительные детали.

21. Эксплуатация, ремонт и усиление ДК.

Надежная длительная работа деревянных конструкций в значительной мере зависит от правильной их эксплуатации.

При эксплуатации деревянных конструкций необходимо следить за тем, чтобы соблюдались принятые проектом нормальные условия эксплуатации. К ним относятся действующие на конструкцию нагрузки и температурно-влажностные условия окружающей среды. Необходимо учитывать, что соблюдение нормальных условий эксплуатации не устраняет неизбежных изменений состояния деревянных конструкций, за развитием которых нужно следить и своевременно принимать надлежащие меры.

Так, например, с течением времени происходит зависящая от влажности усушка лесоматериала; при этом развиваются трещины, которые могут появиться в опасных для цельности конструкций местах.

Другим последствием усушки является ослабление затяжки болтов, которые необходимо подтягивать в течение первых лет эксплуатации конструкций. Вредным результатом усушки является коробление элементов, в особенности широких досок. С другой стороны замедленное высыхание влажного лесоматериала создает опасность загнивания конструкций. Эта опасность возрастает при увеличении влажности в помещении сверх нормальной. Непосредственную угрозу загнивания конструкций создают протекание кровли, неисправности водоотвода, недостаточность термо- и пароизоляции в ограждающих частях конструкций и пр.

Перечисленные недостатки требуют принятия мер по их устранению. Одновременно следует просушить наиболее опасные на загнивание места конструкций, а также усилить вентиляцию для просушки всего помещения в целом.

Просушка легче всего может быть произведена в летнее время путем открывания оконных и дверных проемов, слуховых окон на чердаках, продухов подполья 1 этажа.

Существенные расстройства вплоть до обрушения может причинить перегрузка конструкций. Перегрузка часто создается снеговыми отложениями, превышающими расчетные нагрузки. Поэтому необходимо вести наблюдение за снеговой нагрузкой, в особенности за местами скопления снега, так называемыми снеговыми мешками. Следует своевременно очищать крышу от снега, не причиняя повреждений кровле.

Необходимо наблюдать за выполнением требуемых по проекту огнезащитных мероприятий.

Систематический технический надзор за работой деревянных конструкций особенно важен в первые годы их работы. В этот период желательно производить обследование деревянных конструкций два раза в год: осенью – для выяснения влияния летней усушки и весной – после окончания действия снеговой нагрузки для определения связанных с этим расстройств конструкции.

Обследование несущих конструкций рекомендуется сопровождать измерением развития упругих и остаточных деформаций в течение одного цикла действия нагрузки (например, снеговой), наблюдениями за состоянием материала, развитием трещин в ответственных соединениях конструкций, правильным раскреплением конструкций в пространстве. Наиболее показательные результаты дают измерения общих деформаций – прогибов, отклонений из плоскости системы, выпучиваний сжатых элементов.

Рекомендуется в первые годы эксплуатации во время периодических обследований производить нивелировку нижнего пояса несущих конструкций и вычерчивать кривые прогибов их под нагрузкой, измерять отклонение конструкций от их проектного положения, а также стрелки выгиба сжатых элементов в долях их длины.

Обследуют состояние материала по качеству – визуально или с применением полевых способов определения качества древесины.

При обследовании несущих конструкций следует иметь их рабочие чертежи и производить проверочные расчеты по действующим нормам.

Обследование ограждающих конструкций необходимо начинать с наиболее опасных в отношении загнивания мест. К ним относятся: участки покрытий и перекрытий, расположенных в местах зданий с наибольшим выделением влаги и парообразованием; настилы, являющиеся основанием рулонного ковра кровли; нижние обвязки каркасных и нижние венцы рубленых стен; цокольные части стен и фонарных надстроек; заделанные в стены концы балок и прогонов; боковые поверхности балок и прогонов при укладке пароизоляции корытом и т. п.

При обследовании обращают внимание на прогибы балок и прогонов, настилов и подшивок, на крепление их к балкам и прогонам и пр.

Если произведенный осмотр и расчетная проверка состояния конструкции дадут основание оценить его как угрожающее, необходимо немедленно принять меры к разгрузке конструкций и усилить ее временными креплениями для предотвращения дальнейшего нарастания деформаций и обрушения.

Приступая к ремонту несущих деревянных конструкций, необходимо иметь в виду, что конструкции находятся под нагрузкой и в их соединениях произошли обмятия, смещения, деформации связей (болтов, гвоздей, пластинок). Поэтому до постановки новых связей и усиляющих элементов следует, произвести разгрузку конструкций подведением временных опор с некоторым подъемом их при помощи клиньев или домкратов.

По окончании этой операции, называемой вывешиванием, ставят усиляющие элементы и связи, которые после удаления временных опор вступают в работу вместе со старыми элементами. Вывешивание конструкции необходимо еще и потому, что при выполнении ремонта появляются сотрясения и удары, которые могут быть опасными для целости конструкции.

В тех случаях, когда вывешивание невозможно, производят усиление в период отсутствия снеговой или другой временной нагрузки.

Временное крепление ремонтируемых конструкций осуществляется при помощи стоек, подводимых под узлы верхнего или нижнего поясов. Стойки могут быть одиночные, спаренные и башенные.

Если по условиям эксплуатации помещения стоечные опоры не могут быть поставлены, применяют подкосные или шпренгельные поддерживающие системы. Последние могут рассматриваться как способ постоянного усиления дефектных конструкций. Для временного крепления могут быть использованы мостовые краны данного производственного цеха.

Конструкция временного крепления должна обеспечивать надежное и удобное включение его в работу, что достигается обычно подклинкой стоек или подъемом их домкратами. Подъем не должен вызывать повреждений конструкции в местах опирания, должен происходить плавно, без сотрясений. При подъеме необходимо обеспечить пространственную жесткость поднимаемой конструкции и опор. Поднимаемую конструкцию во избежание повреждения или выхода из работы ее элементов и соединений усиляют временными креплениями. Усиление элементов решетки ферм может быть произведено постановкой дополнительных накладок на гвоздях или дополнительных стоек и раскосов параллельно существующим с включением их в работу при помощи клиньев или натяжных устройств.

Дефектные элементы конструкций подлежат усилению или восстановлению различными способами в зависимости от характера повреждения.

Сжатые элементы, имеющие стрелу выгиба до 1/200 их длины, усиляют без выправления путем прикрепления к ним на гвоздях или болтах накладок с обеих сторон элемента. При большей стреле выгиба предварительно производят выправление элемента при помощи сжимов на болтах или домкратов.

В составных сжатых элементах короткие прокладки рекомендуется заменить сплошными или усилить боковыми накладками на гвоздях или болтах. Связи, воспринимающие сдвигающие силы, должны быть поставлены по расчету.

Эффективным способом усиления деформированных сжатых и сжато-изгибаемых составных элементов является их обшивка после устранения деформаций двумя слоями перекрестных досок на гвоздях.

Растянутые элементы могут быть усилены или восстановлены постановкой деревянных накладок и прокладок, соединенных с ремонтируемым элементом необходимым по расчету количеством связей. Более надежным способом ремонта является постановка натяжных усилений, которые позволяют ввести усиленный элемент в работу без разгрузки конструкции и выправить, хотя бы частично, ненормальные деформации конструкции. Натяжные усиления могут быть местными и общими. Общее усиление применяется при наличии дефектов по всему элементу, например, при недоброкачественной древесине нижнего пояса составной балки или фермы.

Изгибаемые элементы (балки, прогоны и др.) усиляют прикреплением дополнительных деревянных элементов на болтах или на глухарях или путем превращения балки в шпренгельную или в подвесную систему.Концы деревянных балок часто подвергаются загниванию и требуют удаления сгнившей древесины и замены концов балок новыми деревянными или стальными частями.

Опорные узлы ферм также иногда загнивают и может возникнуть необходимость в полной замене их новой конструкцией. Для этого прибегают к вырезке старого сгнившего материала и антисептируют оставшийся. Вырезанные части заменяют новой конструкцией из антисептированной древесины с применением натяжных хомутов в соединении с нижним поясом. Рациональным решением является замена деревянной конструкции узла на стальную, которое при условии надлежащей защиты древесины исключает опасность возобновления гниения в дальнейшем.

Общее усиление дефектных конструкций производят путем постановки рядом с усиляемыми аналогичных или других конструкций, имеющих общую с ними конфигурацию. Так, например, балочная сегментная ферма может быть усилена постановкой рядом с ней трехшарнирной арки с затяжкой, подтягиванием которой арка может быть включена в работу. Другим приемом усиления служит постановка стального шпренгеля (подпружной цепи), подтягивая которую выправляют прогиб несущей конструкции и включают шпренгель в работу.

Общее усиление арочной конструкции производят введением в ее работу решетки.

22. Расчет складэних стержней на податливых связях на поперечный изгиб( балки Деревягина)

Расчет балок Деревягина заключается в определении размеров сечения, числа пластинок и величины строительного подъема. Последовательность расчета балок Деревягина следующая.

1. Определяют расчетную нагрузку, включая собственный вес балки.

2. Определяют максимальный изгибающий момент и необходимый момент сопротивления балки

W= M/Rиkw,где Rn – расчетное сопротивление при изгибе;kw – коэффициент, учитывающий снижение момента сопротивления из-за податливости связей в составной балке.

Ослабление сечения пластинками обычно при этом не учитывается.

В балках из двух брусьев это ослабление менее 1%, а в балках из трех брусьев оно меньше 10% (глубина врезки пластинок не должна превышать Vs высоты бруса).

3. Определяют полную высоту балки n, задаваясь ее шириной h1:

Отсюда высота одного бруса h1=h/2 или h1=h/3

Пользуясь сортаментом, подбирают ближайшее большее значение h1.

4. Проверяют балки на прогиб; для балок, имеющих строи тельный подъем, такая проверка также является обязательной. Она производится по расчетному моменту инерции J=kжJбр, где коэффициент kж учитывает снижение момента инерции из-за податливости связей в составной балке.

5. Определяют необходимое число пластинчатых нагелей в каждом шве балки на протяжении, от опоры до сечения, с максимальным моментом: nпл=1,5MSбp/JбрTпл

где Тпл = 14lплb — расчетная несущая способность одной дубовой пластинки.

6. Проверяют возможность расстановки пластинок при минимальном шаге 9δпл. Если пластинки разместить не удается, сечение балки должно быть увеличено.

7. Вычисляют необходимый строительный подъем по формуле fстр=(l∙δ∙nш)/(2ho)

Величина сдвига для пластинчатых нагелей δ = 0,2 см. Учитывая, что для балок из двух брусьев nш= 1 и h0 = h1 а для балок из трех брусьев nш = 2 и h0= 2h1, получим для тех и других балок

23. Расчет стержней-пакетов и стержней с короткими прокладками.

Наиболее часто встречаются на практике следующие типы составных стержней (рис. 1).

1. Стержни-пакеты (рис. 1, а), все ветви которых оперты, т. е. нагружены сжимающей силой.

Расчет относительно оси у – у, параллельной швам сдвига. Приведенная гибкость λпр = μλц.

Гибкость λц определяется по моменту инерции и площади всего сечения стержня. Расчетная площадь равна всей площади стержня.

Расчет относительно оси х – х, перпендикулярной швам сдвига. Расчет производится как для стержня цельного сечения, так как составность стержня в этом случае не имеет значения; гибкость всего пакета такая же, как гибкость отдельной ветви.

2. Стержни с короткими прокладками (рис. 1,6).

Расчет относительно оси у — у. Приведенная гибкость λпр = √(( μλц)2+ λ12),

где λ1 — гибкость отдельной ветви (относительно оси I—I), вычислена по длине ветви l1, равной расстоянию между крайними связями прокладок. При l1, меньшем семи толщин ветви, принимается λ1 = 0.

При вычислении λц момент инерции и площадь сечения определяются без учета площади прокладок. Расчетная площадь равна площади ветвей.

Расчет относительно оси х—х. Расчет производится как для стержня цельного сечения без учета прокладок.

24. Стержни, часть ветвей которых не оперты по концам

В таких стержнях ставятся сплошные накладки или прокладки, которые увеличивают жесткость стержня, но не могут воспринимать сжимающие усилия, так как они не доходят до опоры.

Для расчета такого вида стержней применяется приближенный метод, точность которого подтверждается экспериментальными данными.

Приведенная гибкость с учетом податливости связей равна λп= μλ.

Численный коэффициент в формуле, принятый 0,5, зависит от длины стержня и числа связей и может отклоняться от указанного среднего значения. Более точный расчет момента инерции может быть вычислен по формуле, предложенной В.Г.Писчиковым.

Для стержней, часть ветвей каковых не оперта, миг инерции относительно хорде х – ов обусловливается с учетом частичного включения в работу ветвей благодаря связей . площадь сечения дюбеля при сердцевинном сжатии обусловливается только для опертых ветвей.

Дальнейший расчет эдаких стержней на устойчивость при сердцевинном сжатии ведется по правилам, установленным для стержней цельного сечения.

25. Конструкция и расчет дощатоклеенных балок.

Клееные балки из досок и фанеры, склеенные синтетическим клеем, являются основным видом составных балок заводского изготовления. Размеры и форма сечений составных клееных балок может быть практически любой не зависимо от сортамента пиломатериалов и фанеры. Клееная древесина и фанера дольше сопротивляются загниванию и имеют более высокий предел огнестойкости, чем цельная древесина. Жесткие и стойкие против увлажнения клеевые соединения обеспечивают монолитность балок.

Существующие виды клееных балок можно разделить на две основные группы:

1) дощатоклееные балки, состоящие из склеенных между собой досок;

2) клеефанерные балки, состоящие из дощатых поясов и приклеенных к ним стенок из водостойкой фанеры.

^ Дощатоклееные балки применяют, главным образом, в качестве основных несущих конструкций покрытия сельских, общественных и промышленных зданий, используют их также в виде прогонов, пролеты и нагрузки которых не позволяют применять прогоны цельного сечения, а также в виде главных балок перекрытий, мостов и других сооружений.

В отечественной практике строительства дощатоклееные балки находят применение в покрытиях пролетом до 18 м. За рубежом имеются примеры эффективного применения дощатоклееных балок в покрытиях пролетом до 30 м и более.

Дощатоклееные балки могут быть:

1) односкатными постоянной высоты;

2) двускатными переменного сечения, причем h0 не менее 0.4h, где h0 – высота балки у опоры, h – высота в середине пролета;

3) ломаными, состоящими из двух прямолинейных элементов, соединенных в коньке зубчатым соединением;

4) гнутыми;

Балки склеиваются из досок толщиной не более 42 мм (для гнутоклееных – не более 33 мм). Сечения дощатоклееных балок принимают в большинстве случаев шириной не более 17 см, что позволяет изготовлять их из цельных по ширине досок. Балки большей ширины изготовляют из менее широких досок, склеенных между собой кромками с расположением стыков вразбежку, что увеличивает трудоемкость их изготовления. Формы поперечных сечений балок могут быть весьма разнообразными. Традиционными формами сечения являются прямоугольное массивное, реже двутавровое или тавровое (т.к.они не технологичны в изготовлении).

Высота балок (h) принимается в пределах h=(1/8…1/12)l.

Для обеспечения устойчивости балок из их плоскости отношение высоты балки h к ширине b не должно быть больше 6 (h/b≤6). Дощатоклееные балки с большим отношением высоты к ширине поперечного сечения подлежат проверке на общую устойчивость. Доски располагаются по высоте сечения балок таким образом, чтобы древесина наиболее высокого качества размещалась в наиболее напряженных нижней и верхней зонах.

По длине доски дощатоклееных балок стыкуются на зубчатый шип. Стыки смежных слоев должны располагаться вразбежку на расстоянии не менее 30 см.

^ Расчет дощатоклееных балок покрытий.

В большинстве случаев расчет производят по схеме однопролетной свободно опертой балки на равномерную нагрузку q от собственной массы покрытия, балки и массы снега.

Дощатоклееные балки рассчитывают как балки цельного сечения. За основное расчетное сопротивление при изгибе принимается для сосны

При расчете дощатоклееных балок выполняют следующие проверки.

1. Проверка прочности по нормальным напряжениям:

Здесь введены коэффициенты к моменту сопротивления:

mδ – коэффициент условий работы, учитывающий влияние размеров поперечного сечения на несущую способность балки, его значение приведено в СНиП II-25-80 в зависимости от высоты сечения h

mф – коэффициент формы, для балок прямолинейной формы сечения mф =1, для балок двутавровых сечений mф даны в учебнике Г. Г. Карлсена в зависимости от отношения ширины стенки к ширине пояса.

Расчетное сечение, где действуют максимальные нормальные напряжения, в балках переменной высоты не совпадает, как в балках постоянной высоты, с местом действия максимального изгибающего момента, поскольку момент сопротивления сечений уменьшается у них от середины балки быстрее, чем изгибающий момент. Расстояние расчетных сечений от опор Х определяется путем отыскания максимума эпюры нормальных напряжений по длине балки.

Это сечение находится из общего выражения для нормальных напряжений

Для нахождения экстремальных точек эпюры напряжений необходимо приравнять нулю выражение, полученное после дифференцирования выражения для σu.

В двускатной балке переменного сечения при равномерно распределенной нагрузке

где hоп – высота опорного сечения, h – высота сечения в середина пролета балки.

В гнутоклееных балках дополнительно проверяется еще и напряжения растяжения в гнутой зоне.

2. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования изгибаемых элементов.

где М – максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке lp . mδ и mф – балочный коэффициент и коэффициент формы (применяются такими же, как и при расчете прочности).

3. ^ Проверка прочности по скалывающим напряжениям в сечении с максимальной поперечной силой выполняется по формуле Журавского

где Q – поперечная сила, Sбр – статический момент относительно нейтральной оси той части площади сечения, которая расположена выше или ниже проверяемого шва, Jбр – момент инерции сечения, b – ширина балки, и при двутавровом сечении – ширина стенки (b=bст).

4. Расчет по прогибам.

СНиП II-25-80 дает формулу для определения наибольшего прогиба шарнирно-опертых балок в виде:

где f0 – прогиб балки постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига, для загруженной равномерно-распределенной нагрузкой

h – наибольшая высота сечения, l – пролет балки, k – коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения, для балки постоянного сечения k=1,с – коэффициент, учитывающий влияние деформации сдвига от поперечной силы. Значение коэффициентов k и с для основных расчетных схем балок даны в приложении СНиП.

При проверке балки по прогибам должно выполняться условие

Кроме основных проверок в ряде случаев выполняются дополнительные проверки. К таким проверкам относятся проверка на смятие опорной площадки балки, проверка напряжений растяжения в гнутых балках и т.п.

Кроме однопролетных балок в ряде случаев с эффектом применяют многопролетные и консольные дощатоклееные балки. Расчет таких балок производится по общим принципам строительной механики с учетом формы и высоты сечения (коэффициентов mδ и mф).

В случае, если необходимо повысить несущую способность и жесткость балки иногда выполняют армирование дощатоклееных балок.

26. Конструкция и расчет клеефанерных панелей.

Стр 24-30 методички 617

27. Конструкция и расчет клеефанерных балок.

По форме сечения могут быть коробчатыми, двутавровыми, двутаврово-коробчатыми (склеенными из двух или нескольких двутавров), треугольными, трапециевидными.

Однако наибольшее распространение в отечественном и зарубежном строительстве получили первые три вида балок:

1) коробчатого сечения

2) двутаврового сечения

Рисунок 10 – Клеефанерная балка двутаврового сечения

3) двутаврово-коробчатого сечения

^ Рисунок 11 – Клеефанерная балка двутаврово-коробчатого сечения

Традиционно клеефанерные балки состоят из дощатых поясов и фанерных стенок, однако в настоящее время предпринимаются попытки создания цельнофанерных конструкций, что позволяет экономить пиломатериал. Примером таких конструкций является цельнофанерная клееная балка, изобретенная в США

Предпринимаются попытки создания балок двутаврового сечения с поясами из манерных профилей (уголков), С-Петербург.

По длине клеефанерные балки могут иметь постоянное или переменное сечение.

Их высоту в середине пролета определяют расчетом на изгиб и она получается близкой к 1/10…1/12 пролета.

Высоту сечения на опоре определяют расчетом стенок на срез и устойчивость, но она должна быть не меньше 0.4 пролета.

Стенки клеефанерых балок изготавливают из водостойкой строительной фанеры толщиной 10…12 мм. Направления наружных волокон фанеры следует принимать параллельным волокном поясов и продольным осям балки. При этом стенка работает на изгиб в направлении наибольшей прочности и жесткости. Фанера стыкуется «на ус», либо встык с накладками. Как правило, в местах стыкования фанеры ставятся ребра жесткости, т.е. по длине балки ребра ставятся с шагом, равным 1/8…1/10 пролета.

По плоскостям склеивания с фанерными стенками пояса должны иметь прорези для того, чтобы ширина клеевых швов не превосходит 10 см для предотвращения перенапряжений швов при короблении. По длине доски соединяются зубчатым стыком.

Нижние растянутые пояса должны изготовляться из досок 2 (или 1) сорта, сжатые пояса и ребра – из 2 (или 3) сорта.

^ Расчет ребристых клеефанерных балок производят на изгиб с учетом совместной работы дощатых поясов и фанерных стенок.

В двускатных балках переменной высоты сечения, где при равномерной нагрузке действуют максимальные напряжения изгиба, находятся не в середине пролета, а на расстоянии Х от опоры:

где γ=hоп/li , где hоп – высота опорного сечения между осями поясов,

l – пролет балки, i – уклон верхнего пояса.

Изгибающий момент в этом сечении равен . Геометрические характеристики сечений клеефанерных балок определяются с учетом различных модулей упругости древесины (Eg) и фанеры (Еф).

В результате определяются приведенные к древесине поясов геометрические характеристики сечения

При расчете ребристой клеефанерной балки выполняют следующие проверки.

1. Проверка нормальных напряжений в поясах из древесины и фанерной стенке балки производится на действие максимального изгибающего момента по формулам:

- для растянутого пояса

- для сжатого пояса

здесь φ – коэффициент продольного изгиба,

- для фанерной стенки

mф – коэффициент, учитывающий снижение сопротивления фанеры в стыке «на ус» (для обычной фанеры m=0.6, для бакелизированной 0.8)

2. Проверка прочности фанерных стенок на совместное действие касательных и нормальных напряжений с учетом анизотропии фанеры, т.е. проверка по главным напряжениям в зоне перехода от поясов к стенкам

σр – главные напряжения, σст, τст – нормальные и касательные напряжения в стенке на том же уровне, Rфα – расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом α, определяются по графику приложения 5 СНиП, α – угол наклона направления главного напряжения к оси балки, определяется из зависимости .

3. Проверка на скалывание между слоями шпона в местах приклейки стенок к поясам

(0.6 МПа) Sn – статический момент пояса относительно оси балки, Σbш – суммарная ширина клеевых швов приклейке поясов к стенкам, Σbш=nhn (hn – высота пояса, n – число вертикальных швов). Rфск – расчетное сопротивление фанеры скалыванию.

4. Проверка фанерной стенки на срез (у опор) по нейтральной оси

Sпрф – приведенный к фанере статический момент половины поперечного сечения балки относительно ее оси, Σδф – суммарная толщина фанерных стенок.

5. Проверка стенки на местную устойчивость (в середине приопорной панели)

Для обеспечения устойчивости стенки при продольном расположении волокон относительно оси балки должно быть hст/δ≤50, где hст – высота стенки в середине опорной панели, δ – толщина стенки. Если hст/δ>50, то должна быть выполнена проверка на местную устойчивость.

Расчет устойчивости следует производить по формуле:

Здесь Кu, Кδ – коэффициенты, определяемые по графикам СНиП, hст – высота стенки между внутренними гранями полок, hрасч= hст при а≥ hст,hрасч= а при а< hст, а – расстояние между ребрами в свету.

Здесь δст, τст – нормальные и касательные напряжения в середине опорной панели, знаменатели (в формуле проверки устойчивости стенки) – это критические напряжения, при которых стенка теряет устойчивость.

6. Расчет по прогибам

,

28. Конструкция и расчет двутавровых балок на гвоздях с перекрестной стенкой.

Гвоздевые балки с перекрестной дощатой стенкой при наличии отбора древесины для нижнего пояса применяются в покрытиях зданий пролетом не свыше 12 м. По очертанию эти балки могут быть с параллельными поясами, двускатными и односкатными (рис. 93). Угол наклона верхнего пояса для покрытий принимается в зависимости от материала кровли. При рулонных кровлях уклон верхнего пояса принимается равным 1/10. Полная высота балки с параллельными поясами односкатных в середине пролета и двускатных балок в четверти пролета должна составлять не менее 1/9 пролета. Высота балок с наклонными поясами у опор назначается не менее 0,4 высоты по середине пролета.

Балка состоит из двух поясов и перекрестной стенки из двух слоев досок шириной не менее 15 см, наклоненных к нижнему поясу под углом 45-30°. Верхний и нижний пояса каждой из двух досок охватывают стенку. Для пояса берутся доски толщиной 4-6 и шириной 15-22 см.

Доски пояса прибиваются к стенке гвоздями. Для устойчивости стенок на опоре и в пролете ставятся ребра жесткости, состоящие из досок, установленных между поясами по обе стороны перекрестной стенки и скрепленных с ней гвоздями. Ребра жесткости ставятся по длине балки на расстоянии не более Vio пролета балки. В местах, где располагаются ‘прогоны крыши или имеются подвески грузов, рекомендуется ставить ребра жесткости с накладками, охватывающими пояса балки. Такие ребра жесткости скрепляются с поясами болтами, а со стенкой – гвоздями. Длина гвоздя принимается с таким расчетом, чтобы защемление конца гвоздя во второй поясной доске за вычетом 6 мм на щели между досками (по 2 мм па каждую щель) и длины острия – 1,5 dгв была не меньше 4 dгв (см. § 30).

Оба слоя досок перекрестной стенки скрепляются но всей длине балки одним или двумя рядами гвоздей. На рис. 94 показаны детали конструкции гвоздевой балки. При этом гвозди располагаются с таким расчетом, чтобы свободная длина доски стенки не превышала 30 толщин доски. На рис. 94, а, б показана конструкция стыков в сжатом верхнем поясе, осуществленных путем приторцовки досок пояса и скрепления их парными накладками на болтах.

Для возможно большего использования длины поясных досок стыки верхнего пояса располагают в середине пролета. Стыки растянутого нижнего пояса располагают, как правило, в середине пролета. Конструкция стыков нижнего пояса состоит из деревянных накладок и прокладок, прикрепленных к поясу нагелями. В месте установки прокладки перекрестная стенка вырезается. Для прикрепления стенки к поясам служат два бруска, прибитые к поясам и к стенке гвоздями (рис. 94, в).

В случае, если общая толщина стенки меньше толщины доски. пояса, то, во избежание перенапряжения прокладки, обе накладки удлиняются (рис. 94,г). Это делается с таким расчетом, чтобы соотношение суммарного количества срезов нагелей в прокладке и числа срезов нагелей в двух накладках было таким же, как отношение толщины доски прокладки к толщине доски пояса. При равной толщине прокладки и пояса суммарное количество срезов в прокладке и в двух накладках должно быть одинаково. В тех случаях, когда пояса балки выполняются из брусьев, рекомендуется каждую полубалку изготовлять отдельно. Следует прикреплять один слой досок стенки к одному поясу с внутренней стороны стенки гвоздями. Длина гвоздей должна быть равна утроенной толщине доски стенки (рис. 95). После изготовления таких двух полубалок их пояса скрепляются болтами, а стенки – гвоздями. По статической схеме балка с перекрестной стенкой является многораскосной фермой с растянутыми нисходящими от опоры и сжатыми восходящими раскосами, составляющими стенку. Поэтому стенка не воспринимает нормальных усилий, которые целиком воспринимаются поясами. Стенка работает на сдвигающие усилия, возникающие между стенкой и поясами при изгибе балки.

Расчет двутавровых балок состоит в подборе сечений поясов, расчете стыка нижнего пояса, определении числа гвоздей, прикрепляющих пояса к стенке, и проверке сечения стенки по наибольшему сжимающему усилию в ее досках.

Максимальное растягивающие усилие в нижнем поясе: Nмакс=M/h0, где М — изгибающий момент в месте возникновения Nмакс;ho— расстояние в том же месте между центрами поясов ho= h—hп ,

h — полная высота балки;hп ≤ h/4 — высота одной доски пояса.

Для двускатных и односкатных балок (рис. 1, б и в) сечение с Nмакс находится на расстоянии хм от опоры с меньшей высотой. Если нагрузка распределена равномерно хм = (ho’/tg α)∙(√1+tgα (l/ ho’)-1)

Здесь ho’— высота балки между центрами поясов на опоре с меньшей высотой;

tgα—тангенс угла наклона верхнего пояса к нижнему;

l — пролет балки.

Необходимое сечение нижнего пояса Fбр = Nмакс/Rрасч∙0,8

здесь коэффициентом 0,8 предварительно учитывается ослабление сечения нагелями в стыке;Rрасч – расчетное сопротивление растяжению для элементов, имеющих ослабления в расчетном сечении.

Верхний пояс принимается такого же сечения, что и нижний, и проверяется на продольный изгиб из плоскости балки с расчетной длиной, равной расстоянию между прогонами кровли и без учета взаимной связи между обеими поясными досками.

Гвозди, соединяющие пояса со стенкой в балках с параллельными поясами, рассчитываются на сдвигающее усилие (на единицу длины пояса): Т’= Q S/ J = Q∙ [Fп(ho/2)]/[2 Fп(ho/2)2]= Q/ ho

Для балок с наклонным верхним поясом учитывается уменьшение (или увеличение) доли поперечной силы. Расчетная формула имеет вид: Т’= Q/ ho ± ΔQ/ ho,

где ΔQ =Ntgα, α — угол наклона верхнего пояса.

N = M/ ho , ΔQ = M/ ho tgα и Т’= Q/ ho ± M/ [(ho )2tgα] ,

Знак минус — для двускатных балок, а для односкатных на участке от опоры с меньшей высотой до сечения, где Q = 0.

Необходимое число двухсрезных гвоздей на единицу длины пояса определяется по наибольшему из следующих значений

nгв= Т’/[0,8(Тгв,а+Тгв,а1)]

nгв= Т’/[0,8(2Тгв,с)]

nгв= Т’/[0,8(Тгв,и+Тгв,а1)]

где Тгв,а —расчетная несущая способность одного среза гвоздя по смятию в поясной доске толщиной а;

Тгв,а1— то же. по смятию в защемленной части а1 гвоздя во второй поясной доске;

Тгв, с —то же по смятию в толще с перекрестной стенки;

Тгв, и —то же по изгибу гвоздя.

0,8 — коэффициент, учитывающий то, что стенка состоит из отдельных досок в щели между которыми могут попадать гвозди.

Проверка устойчивости из плоскости балки сжатых досок стенки производится в середине опорной панели. Усилие в одной доске стенки (рис. 2, а) D= b∙Т1/sin 2β

Проверка устойчивости доски: σ=D/Fφ ≤Rc , где F — площадь поперечного сечения одной доски;

Полустенки при сборке скрепляются друг с другом вдоль внутренних кромок поясов гвоздевым забоем, который воспринимает вертикальные усилия и рассчитывается на единицу длины забоя на усилие (рис. 2, б)

29. Конструкция и расчет трехшарнирных арок,выполненных из балок на пластинчатых нагелях.

При расчете трехшарнирных арок из балок Деревягина проводится проверка сечения балок, находится число пластинчатых нагелей, рассчитываются стальные элементы и прямоугольные шайбы.

Проверка сечения балок, образующих верхние пояса трехшарнирных арок, производится как для сжато-изогнутого стержня:

σ = N/Fнт + MRс/kwWнтξRи ≤ Rс

Здесь M=Mо – N∙e—расчетный изгибающий момент;Мо= изгибающий момент от поперечной нагрузки (при равномерно распределенной нагрузке

Mо=q(1/2)2∙1/8 = ql2/32);

N∙e— обратный момент от нормальной силы в месте максимального момента Мо;

е = (e1 + e2)/2 — эксцентриситет (рис. 138);

N= Нcosα + Q sinα — продольная сила;Н — распор (при равномерно распределенной нагрузке Н=ql2/8f );Qo — поперечная сила в простой балке пролетом l;kw— коэффициент, учитывающий податливость пластинчатых нагелей.

При определении коэффициента ξ=1— (λ2/3100)∙N/FRc допускается вычислять гибкость λ как для цельного элемента λ=l’/0,289h), где l’ — длина балки; h — ее высота в плоскости изгиба).

Число пластинчатых нагелей nпл на половине длины балки определяется по формуле

nпл = 1.5MоSбр/JбрTплξ + kN/Tпр

Второй член этой формулы определяет число дополнительных пластинок, воспринимающих дополнительную нагрузку, если не все брусья оперты торнами. При передаче силы N на концах одному крайнему брусу принимается k=0,4; то же, крайнему и среднему брусьям k=0,2; то же, всем брусьям k=0.

Стальные элементы рассчитываются по нормам для стальных конструкций. Прямоугольные шайбы в опорных узлах могут рассчитываться приближенно по изгибающему моменту М = Ha/16

и моменту сопротивления W = (a – d)δ2/6,

где Н — усилие в затяжке; а — сторона квадрата шайбы;d — диаметр отверстия;δ —толщина шайбы.

30. Проектирование настилов

Настилы из досок или брусков используются в междуэтажных перекрытиях для создания потолка и пола, для создания обрешетки, сплошного настила под разные виды кровель, для настила проезжей части мостов, в лесах, подмостях и пр. Под рулонные кровли устраивают двойной перекрестный настил, когда верхний слой укладывают под углом 45 – 60° к нижнему. Двойной настил позволяет распределить сосредоточенную нагрузку, плавность прогибов и тем самым сохраняет рулонный ковер. Он используется так же, как жесткая пластинка (в своей плоскости), для предотвращения косого изгиба наклонно поставленных прогонов и, как правило, обеспечивает без всяких дополнительных мероприятий пространственную жесткость деревянных покрытий сооружений.

Конструкция настила зависит от типа кровли и теплоизоляционных свойств покрытия (рис. 4.1). При рулонной кровле настил должен иметь сплошную ровную дощатую или фанерную поверхность, на которую непосредственно можно наклеивать рулонный ковер. Утеплитель при этом может быть жестким и располагаться поверх настила под кровлей или быть мягким и располагаться в полостях, как в клеефанерных плитах.

При чешуйчатой кровле в виде волнистых листов асбестоцемента, стеклопластика или черепичных плиток настил должен иметь для них отдельные опоры в виде досок или брусьев обрешетки или открытых ребер клеефанерных плит. Утеплитель при этом может быть мягким и располагаться между брусками обрешетки или между ребрами клеефанерных плит. С чешуйчатой кровлей особенно эффективно применение деревянных покрытий, так как она паропроницаема, способствует высыханию древесины и препятствует ее загниванию.

Настилы и обрешетки, обычно рассчитывают на поперечный изгиб, на прочность и прогиб от нагрузок:

а) собственного веса и снега — на прочность и прогиб;

б) собственного веса и сосредоточенного груза 100 кг с коэффициентом перегрузки 1,2 — на прочность.

В случае сплошного настила или когда расстояние между осями брусков не больше 15 см принимается, что сосредоточенный груз приложен к двум брускам или доскам поровну.Однослойный настил, к которому снизу прикреплен распределительный брусок и двойной перекрестный настил, считается распределенным на ширину 0,5 м рабочего настила.

Настилы рассчитываются по схемы двухпролетной балки. Расчетные сопротивления древесины принимаются, как для временных зданий и сооружений, а для случая «б» они дополнительно умножаются на коэффициент 1,2 (как для монтажной нагрузки).

31.Консольно-балочные прогоны. Спаренные неразрезные прогоны.

КОнсольно-балочные прогоны Представляют собой продольные ряды брусьев или бревен со встречным расположением стыков за пределами опор.

При этом более длинные брусья образуют в промежуточных пролетах две консоли, а в крайних – одну, на которые опираются более короткие брусья при помощи косого прогиба, стянутого болтом. Такие прогоны применяют в покрытиях при шаге основных несущих конструкций не более 4,5 м., допускающем использование лесоматериалов стандартной длины. Расчет консольно-балочных прогонов производят по схеме многопролетной статически определимой балки с пролетами l на нормальные составляющие нагрузок. Прогоны в зависимости от расположения стыков равномоментными и равнопрогибными. В равномоментных прогонах стыки располагаются на расстоянии 0,15l, а крайние пролеты уменьшаются до 0,85l. Изгибающие моменты на опорах и в пролетах равны , а максимальные относительные прогибы равны:

В равнопрогибных прогонах стыки располагаются на расстоянии 0,2l, а крайние пролеты уменьшаются до 0,8l. При этом на опорах возникают максимальные изгибающие моменты, равные , относительные прогибы во всех пролетах равны:

Спаренные многопролетные прогоны

Располагаются поперек скатов крыш и опираются на основные несущие конструкции покрытия и поперечные стены, к которым крепятся так же, как и однопролетные прогоны. Спаренный прогон состоит из двух рядов досок на ребро, соединенных гвоздями. Между стыками доски соединяют конструктивными гвоздями через каждые 0,5 м. Такие прогоны рекомендуется применять только в сочетании с настилами, воспринимающими скатные составляющие.

Расчет спаренного прогона производят по схеме многопролетной неразрезной балки на нормальную составляющую нагрузки.

Максимальный изгибающий момент будет над опорами: над второй , а над промежуточными . Проверку напряжений и подбор сечений выполняют по моменту на промежуточных опорах М:

Сечение на второй опоре, усиленное третьей доской, как правило, работает с запасом прочности.

Гвоздевые соединения работают на действующие в них поперечные силы Qгв в стыках. Гвозди рассчитываются на изгиб. По прогибам от нормальных составляющих нормативной нагрузки рассчитывают первый пролет прогона, где относительный прогиб имеет наибольшее значение:

В некоторых случаях имеется возможность сократить длину первых пролетов до 0,8l. При этом изгибающие моменты на всех промежуточных опорах и прогибы всех пролетов могут считаться одинаковыми, и отпадает необходимость усиления прогона в первых пролетах.