Плоские сплошные балочные конструкции цельные балки наклонные стропила дощато клеевые балки

Эти конструкции являются опорами настилов и укладываются на стены, стойки

и основные несущие конструкции с шагом от 1 до 3 м. Они бывают:

а) однопролетными свободно опертыми;
б) многопролетными неразрезными и консольно-балочными.
Балки и прогоны рассчитывают на изгиб от равномерно распределенной

нагрузки q, которая состоит из собственной массы покрытия g и снега p.

Максимальный относительный прогиб балок и прогонов покрытий не должен

Ставятся, как правило, в покрытиях относительно небольших размеров

наклонно вдоль скатов крыши и опираются на продольные стены и коньковые
прогоны. Такие конструкции рассчитываются на изгиб как свободно опертые балки.
Кроме изгибающих моментов в балках возникают продольные силы
(растягивающие и сжимающие) то действия скатной составляющей, однако, ввиду
того, что уклоны балок, как правило, не превышают 1:2, они мало влияют на
несущую способность балок и поэтому расчетом не учитываются.

Источник

Дощатоклееные балки: изготовление, конструирование и расчет

Основные конструктивные формы

Деревянные конструкции сплошного сечения, клееные и неклееные, наиболее часто используются в строительстве. В большинстве случаев конструкции имеют прямоугольное поперечное сечение. Сечение в форме двутавра имеет технологические ограничения. Для клеефанерных элементов характерно коробчатое сечение. Основные конструктивные формы: балки, трехшарнирные арки и рамы, колонны (рис. 14.1).

Рис. 14.1. Основные формы деревянных конструкций сплошного поперечного сечения. Формы конструкций (а); формы сечений (б)

Дощатоклееные балки: изготовление, конструирование и расчет

Изготовление. Изготовление дощатоклееных балок возможно только на специализированных предприятиях. Основные технологические операции: получение калиброванных пиломатериалов с влажностью W = 12-15%; вырезка дефектных мест; сращивание пиломатериалов по длине на «зубчатый шип»; нанесение водостойких синтетических клеев; запрессовка; выдержка в прессе; окончательная обработка склеенного пакета.

Конструирование. Основные формы балок и их сечений показаны на рис. 14.2. Наиболее часто используются дощатоклееные однопролетные двускатные балки. При компоновке сечения балки следует придерживаться конструктивных ограничений в отношении размеров пиломатериалов по ширине, толщине с учетом припусков на усушку и фрезерование пиломатериалов и всего пакета, а также по взаимному их расположению. Обычно используются следующие значения (с учетом припусков на обработку): ширина сечения b = 90, 115, 140, 160, 185 мм; толщина слоя: t = 33 мм (20 – для элементов большой кривизны). Армированные балки с использованием арматуры периодического профиля и клеевых композиций на основе эпоксидных смол эффективны при необходимости получения конструкций малой высоты сечения и повышенной жесткости. С целью экономии средств эффективно использовать прием компоновки сечения из слоев различных сортов древесины или слоев древесины разных пород (эффективно в лесодефицитных районах).

Рис. 14.2. Основные формы деревянных балок и примеры компоновки сечений

При проектировании предварительно задают сечение балок, руководствуясь следующими рекомендациями: h/L = 1/10-1/15, h/b = 1/5-1/8. Балки с более «узкими» сечениями эффективнее с точки зрения прочности и затрат материала, но более подвержены потере устойчивости плоской формы изгиба и имеют ограничения при монтаже. При проектировании балки следует учитывать конструкции покрытия и стен (карнизный узел), конструкции опор балки (см. раздел «Узлы» программного комплекса).

Расчет. Расчетная схема должна отражать особенности конструктивного решения и приложения нагрузок. После определения усилий (статический расчет) для конструкции принятой формы и сечения следует выполнить ряд проверок на прочность, устойчивость, жесткость как для изгибаемого элемента. Места возможных разрушений балки и соответствующих проверок показаны на рис. 14.3. Подробнее о проверках — см. лекцию № 7.

Рис. 14.3. Места возможных разрушений двускатной балки и соответствующих проверок

n Проверка прочности при действии максимальных нормальных напряжений производится по формуле

где M_расч — изгибающий момент в расчетном сечении; W_расч — момент сопротивления расчетного сечения. Расчетное сечение не всегда совпадает с сечением с наибольшим изгибающим моментом. В частности, это имеет место в балках переменного сечения. Сечение, в котором возникают наибольший момент, имеет и больший момент сопротивления. Поэтому в случае расчета балок с переменным сечением следует определять положение опасного сечения. Это производится на основании известных математических зависимостей по отысканию экстремума функции. Координата x определяется из формулы

В частности, для двускатной балки прямоугольного сечения при действии равномерно распределенной нагрузки

n Проверка прочности при действии касательных напряжений производится в сечении с наибольшим значением поперечной силы (обычно, в опорном сечении) по формуле

где Q — расчетное (обычно -наибольшее) значение поперечной силы, S — статический момент сдвигаемой части сечения, b — расчетное значение ширины сечения в том слое, где определяются напряжения. Для балок с переменным сечением не учитывается несколько иной закон распределения касательных напряжений по высоте сечения

n Оценка устойчивости плоской формы изгиба производится в расчетных сечениях по формулам

где величина 140 включает в себя значение упругих характеристик; L_ef — расстояние между точками раскрепления сжатой кромки; h — наибольшее значение высоты сечения на рассматриваемом участке; M — наибольшее значение момента на участке (M и h могут быть в разных сечениях); k_ф — коэффициент, учитывающий влияние характера распределения изгибающего момента в пределах участка; коэффициенты k_пN , k_пM учитывают раскрепление элемента из плоскости со стороны растянутой кромки на участке L_ef ; коэффициент k_жM учитывает возможную переменную высоту сечения элемента.

n Оценка жесткости балки заключается в выполнении соотношения

где [f_max / L] — предельный относительный прогиб. Прогиб балки определяется по формуле

где f₀ — прогиб, определяемый обычным способом; коэффициент k учитывает влияние переменности высоты сечения балки; коэффициент c учитывает влияние сдвига на величину прогиба.

n Проверка прочности на действие радиальных и тангенциальных нормальных напряжений выполняется для балок с криволинейными участками (рис.14.4). Например, для балки постоянного сечения расчетные формулы имеют вид:

Кроме того, выполняется проверка на определение горизонтального перемещения подвижной опоры.

Рис. 14.4. Распределение нормальных напряжений в криволинейной балке

n Проверка прочности на действие нормальных растягивающих напряжений, направленных под углом к волокнам, выполняется для балок с относительно высоким сечением (см. п. 6.15 Пособия). Суть проверки заключается в том, что относительно высокие балки (h/L» 1/8-1/12, b/h