ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ РАМ

Лекция 2

КЛЕЕНЫЕ РАМЫ

СОДЕРЖАНИЕ: ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ РАМ. РАСЧЕТ КЛЕЕДОЩАТЫХ РАМ. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ УЗЛОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ РАМ

Рамы наряду с арками относятся к наиболее распространенным типам несущих деревянных конструкций. Деревянные рамы применяются обычно однопролетными,возможно с односторонними или двухстороннимикарнизными консолями при пролетах от 12 до 60м и более. Рамы могут быть сплошные из клееных блокови сквозные.

По расчетнойсхеме рамы могутбыть двухшарнирными, трехшарнирными и консольными.

Двухшарнирные рамы — один раз статически неопределимые системы и состоят из шарнирноопертых стоек и ригеля, жестко соединенного со стойками. При расчете таких рам решающими являются напряжения изгиба в ригеле, стойке и в карнизном узле. В ригеле и стойках возникают продольные сжимающие усилия, поэтому следует учитывать устойчивость рамы в целом. Основным недостатком двухшарнирных рам является их чувствительность к возможной осадке опор.

Трехшарнирные рамы применяются чаще. Они более технологичны в изготовлении и проще при транспортировке. Трехшарнирные рамы - статически определимые системы. В отличие от двухшарнирных рам наличие шарнира в ригеле ведет к образованию точки нулевого момента, и самые большие изгибающие моменты возникают в карнизных узлах.

В зависимости от технологии изготовления и используемых материалов трехшариирные клееные рамы могут быть:

— гнутоклеенными, из досок склеенных по пласти;

— клеедощатыми из прямолинейных элементов;

— клеефанерными, имеющими дощатые пояса и стенки из водостойкой фанеры. Клеефанерные рамы на 35— 40% легче дощатоклеенных рам, но более трудоемки в изготовлении и имеют значительно меньший предел огнестойкости.

В гнутоклеенных рамахс прямоугольной формой поперечного сечения для образования карнизного узла доски выгибаются, образуя плавный переход от ригеля к стойке. Таким образом, жесткий узел здесь выполняется цельноклееным, что выгодно отличает эти конструкции от рам с карнизными узлами на податливых связях.

Гнутоклееные рамы относятся к конструкциям полной заводской готовности. Они могут быть как с постепенным изменением высоты сечения по длине ригеля и стойки (типа бумеранг), так и с одним местом изменения сечения. Изменение высоты ригеля от максимального значения до минимального (у конькового шарнира) производится за счет изменения числа досок в клееном пакете. Это осуществляется в сжатой зоне сечения ригеля с тем, чтобы не происходил отрыв досок, как это может быть в растянутой зоне.

В растянутых слоях сечения необходимо использовать древесину 1 -го сорта, в остальных частях — древесину 2 и 3-го сортов. Отдельные доски клееного пакета стыкуются на зубчатый шип.

При выборе очертания рамы существенным фактором является выбор радиуса кривизны: чем дальше геометрическая ось рамы отклоняется от воображаемой линии, соединяющей коньковый шарнир с опорным, тем больше изгибающий момент в карнизном узле.

Радиус кривизны в рамах следует принимать не менее 3 м и отношение радиуса кривизны к толщине доски должно быть не менее 150. Чем больше радиус кривизны, тем толще доски можно применять, тем меньше отходов при острожке и меньше расход клея. С другой стороны, не всегда габариты здания позволяют использовать большие радиусы. При снижении толщины доски до 16 мм отходы древесины и расход клея увеличиваются до 80% по сравнению обычно используемым пиломатериалом толщиной 33—35 мм. Значительно возрастают трудозатраты. В результате оказывается, что гнутоклеенные рамы по себестоимости являются наиболее дорогими из всех видов клееных рам.

Наиболее эффективны рамы из прямолинейныхэлементовс жесткими карнизными узлами. Эти конструкции отвечают требованиям поточно-конвейерного производства, для изготовления используется пиломатериал толщиной 33—42 мм. Ригель и стойки для таких рам целесообразно получать из клееных заготовок, имеющих постоянную высоту сечения.

Ответственными и сложными с точки зрения конструкции являются карнизные узлы, в которых стыкуются ригель и стойка. В карнизных узлах необходимо обеспечить передачу значительного изгибающего момента и продольной силы.

Существует несколько конструктивных решений жестких карнизных узлов.

1. Ригель и стойка соединяются при помощи двухсторонних накладок из бакелизорованной фанеры. Данное решение имеет несомненные технологические и экономические достоинства. Вместе с тем по площади накладок при колебании влажности могут возникать опасные внутренние напряжения, обусловленные различием влажностных деформаций древесины и фанеры (рис. 2.5,а).

2. Сопряжения элементов рамы производится при помощи вставок, соединяемых с ригелем и стойкой зубчатым соединением наклею. По форме вставки существуют двух видов: пятиугольные и гнутоклеенные (рис. 2.5, б, в, г).

Более удачно решается жесткий карнизный узел при помощи гнутоклееной вставки. Длина вставки может быть постоянной, либо переменной. Первый вариант предпочтительнее, так как увеличивается площадь клеевых швов в стыке. Гнутоклееные вставки в зависимости от радиуса кривизны изготавливаются либо из фанеры, либо из тонкого пиломатериала (микроламы). При этом можно применять доски разной толщины по высоте сечения вставки: больше радиус кривизны — больше толщина досок.

Дальнейшее развитие дощатоклеенных рам связано с разработкой сборно-разборных жестких карнизных узлов, с целью сокращения расходов при транспортировке В настоящее время известно несколько вариантов решения узлов такого тина. К ним в первую очередь относится узел сопряжения на вклеенных стержнях и стяжных болтах в растянутой зоне. В Германии разработан карнизный узел на нагелях, расположенных по одной или двум окружностям. В этом случае стойка состоит из двух ветвей, между которыми заводится одинарный ригель.

РАСЧЕТ КЛЕЕДОЩАТЫХ РАМ

Расчет рам состоит из следующих этапов:

– геометрический;

– статический;

– подбор размеров поперечного сечения;

– расчет и конструирование узлов.

Геометрический расчет рам заключается в определении необходимых углов наклона

элементов, длин расчетных осей и координатных сечений.

Угол наклона верхней кромки ригеля принимается в пределах 1/3—1/4 от пролета.

Статический расчет сводится к определению внутренних усилий М, N, Q bраме от

действия внешних нагрузок.

При высоте стоек, не превышающих 1/4 пролета, статический расчет можно проводить без учета ветровой нагрузки. Это объясняется тем, что изгибающие моменты с учетом ветровой нагрузки не превышают 20% усилий от снеговой и постоянных нагрузок, а расчетные сопротивления при этом увеличиваются на 20%.

Усилия в раме можно определять либо относительно ее геометрической оси, либо относительно наружного контура. В первом случае необходимо предварительно задаться

размерами поперечного сечения, в последнем - необходима корректировка изгибаю-

щего момента, вследствие переноса нормальной силы с наружного контура на ось сечения. При высоте сечения больше 1/30L, допускается расчетный изгибающий момент оп-

ределять без дополнительного момента от продольной силы.

Конструирование рам начинается с подбора размеров поперечного сечения в зоне карнизного узла на действие максимального изгибающего момента и продольной силы. Высота поперечного сечения в карнизном узле принимается 1/10-1/12 пролета, на опоре — не менее 0,4 высоты в карнизном узле, в коньке высота сечения соответствен-

но не менее 0,3. Ширина сечения, как правило, не более 200 мм.

Проверка прочности сечения гнутоклеенных рам в зоне карнизного узла производится как сжатых, так и растянутых наружных волокон по формулам:

s_t_B= N/F+M_Д(r₀ – u₁)/Fz₀u₁≤R_c

s_t_H =N/ F-M_Д(u₂~r₀)/Fz₀u₂≤ R_p

где u_1, и₂— радиусы кривизны внутренней и наружной кромок;

z₀—расстояние от центральной оси поперечного сечения до нейтральной оси находится

по формуле

z₀= J/ Fr₀

где r₀ — радиус кривизны оси рамы,

Расчетные сопротивления древесины сжатию и растяжению определяются с учетом высоты сечения, радиуса кривизны и толщины пиломатериала (т₆, т_гн, т_сл).

Изгибающий момент определяется с учетом деформаций оси рамы:

М_д =M/x

где, x=1 - ,φ = 3000к_жп/λ², к_жп - коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения, определяется по Приложению 4 [1].

Вследствие расположения нормальных напряжений под углом друг к другу, возникают их составляющие, направленные вдоль радиуса: s_r—радиальные напряжения:

s_r= ≤ R_c_a т₆, т_гн, т_сл

где R_c_a— расчетное сопротивление сжатию под углом a к волокнам.

Расчет рам из прямолинейных элементов осуществляется по формулам сжато-изгибаемых элементов по биссектрисному сечению. При этом расчет ведется для сжатой и растянутой зоны с учетом криволинейности эпюры нормальных напряжений:

в сжатой зоне s_с= ≤ R_c_a

в растянутой зоне s_с=

где k_т— коэффициент технологического ослабления, принимаемый для элементов постоянного сечения 0,8 и для переменного 0,9; h= (1 – 0,0534 ) – коэффициент, учитывающий криволинейность эпюры; a - угол между биссектрисой и нормалью к оси стойки; k ≤1 – коэффициент, зависящий от угла.

Устойчивость плоской формы деформирования трехшарнирных рам при закреплении по внешнему контуру проверяется по формуле

где φ= 3000 / λ²; λ= l_p/0,289b; 1_р - расчетная длина из плоскости деформирования; φ_м= 140b²к_ф/ l₀h; l₀ — расстояние между точками раскрепления сжатой кромки; к_ф - коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на [1], п = 2 для элементов без раскрепления растянутой кромки из плоскости деформирования и п = 1 для элементов, имеющих раскрепления,