Рамные конструкцию.

Один из самых распространенных типов несущих конструкций. Рамные конструкции относятся к классу распорных конструкций и применяются при пролетах до 30 метров. По статической схеме рамы могут быть трехшарнирными (а – статически определимые), двухшарнирные (б – статически неопределимые, в шарнирно-опертые).

По конструктивной схеме рамы распределяют на рамы построечного изготовления и рамы заводского изготовления.

На следующем рисунке изображены:

А)

Б)

В)

Рамы построечного изготовления собирают из досок и брусьев непосредственно на строительной площадке, при этом используют податливые виды соединений: гвозди, болты, упоры. Они отличаются большим количеством узлов и требуют больших трудозатрат и высококачественных материалов, поэтому большее распространение получила 2я группа: рамы заводского изготовления (клееные рамы).

В зависимости от технологии изготовления клееные рамы можно подразделить на группы:

1. Гнуто-клееные.

2. Дощато-клееные из прямолинейных элементов

3. Клеефанерная рама.

Гнуто-клееные рамы имеют прямоугольное сечение, состоящее из гнутых склеенных по пласте досок. Ригели и стойки прямолинейные. Для образования карнизного узла доски выгибаются и образуют плавный переход от ригеля к стойке, то есть жесткий узел выполняется цельноклееным. Вся рама выполняется из двух элементов Г-образного очертания, соединенных между собой в коньке. По себестоимости гнуто-клееные рамы наиболее дорогие из всех рам. Из-за необходимости применения тонкого материла в следствии выгиба досок в узле сопряжения ригеля и стойки.

Дощато-клееные рамы из прямолинейных элементов имеют прямолинейные ригели и стойки, изготовленные из пиломатериалов обычной ширины. Существует несколько конструктивных решений соединения прямолинейных ригеля и стойки в жестком карнизном узле.

Схема а) – соединение ригеля и стойки накладками из фанеры. Это выгодно с экономической и технологической точки зрения, но надежность узла вызывает сомнение из-за возможности возникновения напряжений в клеевых швах по плоскостям приклейки накладок

Схема б) - соединение ригеля со стойкой на зубчатый шип. Более надежный тип соединения, но при таком соединении стойки и ригеля в карнизном узле возникают нежелательные концентрации напряжений.

Схема в) - соединение ригеля и стойки с помощью вставок

Жесткие углы с пятиугольными вставками используют в легких рамах. Узел из гнуто-клееной вставки решен более удачно.

Клеефанерная рама. Позволяет осуществить экономию материалов. Облегчение веса (легче гнуто-клееных на 25-30%) и уменьшение стоимости конструкции. Сечение рам состоит из дощатых поясов и фанерных стенок. Оно может быть двутавровым или двутаврово-коробчатым. Сопряжение поясов в жестком карнизном узле проектируют с использованием гнуто-клееных вставок, соединенных с дощатыми поясами зубчато-шиповым штыком. Геометрические размеры таких рам: в пролете от 12 до 24 метров; выоста стоек от 2,5 до 4,5 метров; уклон ригеля 3:4; шаг рам от 3 до 6 метров; высота сечения рамы в коньке не менее 3/10 высоты сечения в карнизном узле; высота сечения в карнизном узле в пределах 1/10 – 1/12 высоты пролета; высота стоек в опорах не менее 4/10 высоты в карнизном узле.

Расчет рамы выполняют в следующей последовательности:

1. Статический расчет (установление расчетной схемы рамы, определение ее расчетной оси, сбор нагрузок, вычисление усилий в элементах рамы от действия внешних нагрузок, от собственного веса и веса покрытия.

2. Проверка сечений рамы.

3. Расчет узлов рамы.

При статическом расчете определяют усилия, строят эпюры внешних силовых факторов от действия равномерно распределенной нагрузки, от снеговой нагрузки слева и справа от конькового узла и на всем пролете, от действия распределенной нагрузки ветра слева и справа. Усилия определяют либо относительно расчетной оси(геометрическая ось), либо относительно ложного контура (в этом случае необходима корректировка изгибающего момента из-за переноса продольной силы с наружного контура на расчетную ось). В результате статического расчета появляются расчетные сочетания усилий в сечении рамы и определяются сочетания нагрузок:

1. Расчетная+ постоянная+ временная на всем пролете.

2. Расчетная+ постоянная+временная на половине пролета.

3. По первым двум схемам сочетание с ветром.

Проверка сечения рамы.

Наиболее напряженными сечениями по нормальному сечению для рам заводского изготовления является карнизный узел, а для рам построечного изготовления с подкосами – сечение у концов подкоса в местах его примыкания к стойке и ригелю.

1. Расчет на прочность элементов трехшарнирных рам в их плоскости выполняют по правилам расчета сжато-изгибаемых элементов с расчетной длиной, равной длине полурамы по осевой линии: (расчет в тетради)

2. Устойчивость плоских форм деформирования (в тетради)

Для криволинейных участков гнуто-клееных рам при отношении h/r>1/7 (h – высота сечения, r – радиус кривизны). При проверке напряжений по внутренней кромке расчетный момент сопротивления умножают на коэффициент (в тетради)

Расчет узлов рамы:

Для рам заводского изготовления выполняют расчет опорного и конькового узлов.

Опорный узел может быть решен следующим образом (тетрадь)

1 – металлический анкер,

2 – болт

3 – стальной башмак,

4 – анкерный болт

5 – гидроизоляция

Продольная сжимающая сила N воспринимается смятием вдоль волокон древесины стойки.(сигма смятия)

Поперечная сила Q может быть передана на фундамент через болты, крепящие стойку к стальным элементам заделанным в фундамент (на схеме а). в этом случае рассчитывается количество болтов для восприятия силы Q, или через вертикальный лист стального башмака (схема б и формула сигма смятия 90)

Коньковый узел решается с деревянными накладками на болтах, количество которых рассчитывается из условия восприятия ими поперечной силы. … рассчитывают на смятие под углом и вдоль волокон.

… используются в качестве основных несущих конструкций для зданий особого назначения. Покрытия зданий пролетом от 12 до 70 метров (за рубежом до 100). По статической схеме подразделяются на трехшарнирные и двухшарнирные. По схеме опирания подразделяются на:

1. Арки с затяжками, воспринимающими распор.

2. Арки без затяжек, распор от которых подается на опоры.

В опорной оси можно выделить следующие виды арок:

1. Треугольные из прямолинейных полуарок.

2. Пятиугольные

3. Сегментные (оси полуарок располагаются на общей окружности

4. Стрельчатые (состоят из полуарок, оси которых располагаются на двух окружностях, смыкающихся в ключе под углом)

По конструкции арки подразделяются на:

1. Цельные (такими могут быть только арки треугольной формы)

2. Арки из ферм.

3. Арки из балок на пластинчатых нагелях.

4. Кружальные арки, состоящие из двух или нескольких рядов косяков, соединенных между собой нагелями.

5. Арки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях

6. Клееные арки (дощато-клееные и клеефанерные)

Из перечисленных видов наибольшее распространение получили клееные арки заводского изготовления. Арки остальных видов являются арками построечного изготовления и в настоящее время практически не используются. Дощато-клееные деревянные арки представляют собой пакет, склеенный по пласте внутрь досок. По форме оси такие арки могут быть любой из перечисленных выше, а именно: треугольными(без затяжек при высоте ½ l, с затяжками при высоте 1/6 – 1/8 l); пятиугольными; пологими, сегментными, двух или трех шарнирными, высотой не менее 1/6 l; высокие трехшарнирные высотой равной 1/3 – 2/3 l. Поперечное сечение дощато-клееных арок принимают прямоугольным и постоянным по всей длине. Высота назначается в пределах 1/30 – 1/50 пролета. Толщина досок для изготовления арок при радиусе кривизны до 15 метров принимается не более 4 см. Клеефанерные арки используют в легких покрытиях. Они как правило имеют треугольную форму и состоят из коробчатых клеефанерных полуарок и имеют малую массу, позволяя существенно экономить древесину, но требуют расхода водостойкой фанеры, являются более трудоемкими при изготовлении и имеют меньший предел огнестойкости, по сравнению с дощато-клееными арками.

Вывод: самыми распространенными и эффективными являются дощато-клееные арки.

Расчет арок выполняется в следующем порядке:

1. Сбор нагрузок

2. Геометрический расчет арки

3. Статический расчет арки

4. Подбор сечений и проверка напряжений арки.

5. Расчет узлов арки.

Геометрический расчет арки.

Заключается в определении размеров, углов и их тригонометрических функций.

Опорные реакции трехшарнирной арки состоят из вертикальной и горизонтальной составляющей. Вертикальные реакции определяют как у опорной, шарнирно опертой балки. Горизонтальные реакции (распор) определяют из условия равенства нулю момента в ключевом шарнире.

Подбор сечения и проверка напряжения.

Арки работают и рассчитываются на сжатие с изгибом по прочности и устойчивости в плоскости и из плоскости арки.

При расчете арок на прочность и устойчивость при плоской форме деформирования N, момент, Fg, определяют в сечении с максимальным моментом. Расчет на устойчивость в плоскости (формула 3 – у меня ее нет. Позвони саше) выполняют подставляя значение сжимающей силы в ключевом сечении арки. Затяжки арок работают и рассчитывают на растяжение.

Опорные и коньковые шарниры. Рассмотрим опорные узлы. Выполняют в виде лобовых упоров в сочетании с металлическими башмаками сварной листовой конструкции, служащими для крепления к опоре.

Расчет опорного узла включает в себя:

1. Расчет торца полуарки

2. Расчет болтов крепления полуарки фасонками

3. Расчет опорного листа башмака на изгиб от действия равномерного давления торца полуарки.

Стойки.

Нагрузки, воспринимаемые конструкциями покрытия передаются на фундамент через стойки. В зданиях с деревянными конструкциями покрытия целесообразно применять деревянные стойки. Применяются стойки со сжатыми или сжато-изгибаемыми несущими конструкциями, опертыми на фундамент.

Их применяют в виде вертикальных стержней, поддерживающих покрытие или перекрытие, в виде стоек подкосных систем, в виде жестко заделанных стоек однопролетных и многопролетных рам. По конструкции их подразделяют на:

1. Клееные стойки.

2. Стойки из цельных элементов.

3. Решетчатые стойки.

Клееные стойки.

Дощато-клееные и клеефанерные являются конструкциями заводского изготовления. Могут иметь большое сечение и высоту до десяти метров. Для их изготовления используют древесину второго и третьего сортов. Достоинства таких стоек в их индустриальности, простоте транспортировки и простоте монтажа.(рисунки стоек)

А) дощато-клееная стойка постоянного прямоугольного или квадратного сечения

Б) дощато-клееная стойка переменного прямоугольного сечения

В) Клеефанерная стойка

Дата добавления: 2015-08-10