Конспект лекций по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»

Обоснование преимуществ этих балок по сравнению с цельными конструкциями.

Номенклатура балок: наиболее распространенными являются двускатные балки пролетом 18 м. Высоту поперечного сечения балок принимают (¹/₈-¹/₁₂)/l. Ширина назначается в зависимости от условия опирания ограждающих конструкций и обеспечения монтажной жесткости.

Расчет балок производиться согласно СНиП II-25-80 как изгибаемых элементов по I и II предельным состояниям.

Раскрываются основные особенности расчета деревянных конструкций по прочности, устойчивости и деформациям. Подчеркивается необходимость учета коэффициентов условий работы и коэффициента надежности по назначению в зависимости от степени ответственности зданий и сооружений.
Лекция 2

Клеефанерные балки – конструирование и расчет.

Рассматриваются два вида балок: с плоской стенкой и с волнистой стенкой.

Особое внимание уделяется формированию поперечных сечений балок, которые могут быть двутавровыми, коробчатыми и двутаврово-коробчатыми.

Анализируются приемы стыкования фанерных стенок с помощью «на ус» и с помощью накладок. Подчеркиваются преимущества и недостатки каждого из них.

В изложении используются последние достижения исследований по конструированию и расчету таких балок.

Подробно разъясняется расчет прочности фанерной стенки в опасном сечении на действие главных растягивающих напряжений.

Применяются при пролетах l≥18 м до 100 м и больше. При пролетах до 36 м проектируются с металлической затяжкой (из арматуры или прокатных профилей) с опиранием на колонны. Обычно такие арки трехшарнирные, но при возможности транспортировки арок с l≤24 м целесообразно их сделать двухшарнирными, поскольку являются более экономичными.

Расчет арок содержит следующие разделы:

1. 
   Исходные данные
   
2. 
   Геометрические размеры
   
3. 
   Нагрузки
   
4. 
   Статический расчет
   

1. 
   
   
2. 
   
   
3. 
   
   
4. 
   
   
   1. 
      Предварительное определение поперечных размеров сечения арок
      
   2. 
      Подбор сечения арки
      
   3. 
      Расчет узлов
      

Являются наиболее распространенными конструкциями из ДК, которые в основном применяются в складах минеральных удобрений.

Пролеты существующих зданий 24-55 м.

При изложении материала используются данные научных исследований по назначению оптимального очертания оси полуарок, что дает возможность исключения снеговой нагрузки распределенной по треугольнику.

В этих арках наиболее оптимальным являются h/b ≈ 6, где h – высота, b – ширина поперечного сечения. В этом случае полностью используется поперечное сечение, как по прочности, так и по устойчивости.

Порядок расчета такой же, как для арок кругового очертания с подробным анализом каждого раздела. Особое внимание уделено нагрузкам и их сочетанию, подчеркивается, что ветровую нагрузку можно определять как аналитически (что очень трудоемко), так и практически.

Деревянные колонны каркасных зданий могут осуществляться в виде дощатоклееных и составных брусчатых элементов прямоугольного сечения с защемлением в пяте.

Колонна рассчитывается на центральное сжатие или сжатие с изгибом и проверяется на устойчивость плоской фермы деформирования.

Подробно приводиться расчет поперечной рамы, состоящей из двух колонн, защемленных в фундаментах (при этом особо указывается, что полное защемление ДК достичь невозможно только с точки зрения классической строительной механики, речь может идти о частичном защемлении) и шарнирно связанных с ригелем (балкой, фермой, аркой) представляет собой однажды статически неопределимую систему.

Анализируются возможные конструктивные варианты защемления колонн в фундаменты.
Лекция 6

Рамы дощатоклееные и клеефанерные – основы конструирования и расчета.

1. 
   Общие положения
   

Рекомендуется делать рамы трехшарнирными, т.к. в статически определимых системах усилия и деформации больше соответствуют расчетным.

Расчет рам производиться по правилам строительной механики с учетом требований СНиП II-25-80, п.п. 4.17, 4.18, 6.28-6.30.

2. 
   Гнутоклееные рамы
   

3. 
   Рамы из прямолинейных элементов
   

• 
  Из прямолинейных элементов треугольного очертания, пролеты 18-45 м;
  
• 
  Из прямолинейных элементов с жестким соединением ригеля и стоек; пролеты 12-24 м;
  
• 
  Трехшарнирные ломаного очертания, пролеты 18-45 м;
  

4. 
   Клеефанерные рамы
   

Карнизный узел решается с применением стальных накладок или специальных гнутоклееных фанерных вставок, которые соединяются с прямолинейными участками на зубчатый шип.

При расчете аналогично клеефанерным балкам принимают приведенные геометрические характеристики.
Лекция 7

Плоскостные сквозные ДК.

Основные формы и общие вопросы проектирования.

1. 
   Общие положения
   

Пояса могут быть из цельной древесины или клееные.

Решетка состоит из отдельных стержней – раскосов и стоек.

Узловые соединения элементов решетки между собой и поясами осуществляются, в основном, в упор с помощью накладок на болтах.

Сквозные ДК, как правило, являются однопролетными и применяются в статически определимых системах в виде плоских ферм с узловым приложением нагрузки, но практически это не удается. Поэтому в верхних поясах ферм учитывается внеузловое приложение нагрузки.

В фермах растянутые элементы – нижний пояс, подвески, стоики делаются металлическими.

2. 
   Основные виды ферм
   

Треугольные безраскосные с верхним поясом из брусьев или клееной древесины пролетом 9-18 м.

Треугольные четырехпанельные со сжатыми раскосами. Верхний пояс из брусьев (l = 9-12 м) или клееный (l= 12-24 м).

Дощатые треугольные (l = 9-15 м) и трапециевидные (l = 12-18 м) с соединениями на МПЗ.

Линзообразные сборные из клееных элементов на вклеенных стержнях пролетом 18-60 м.

Лекция 8

Безраскосные треугольные фермы.

Применяются при пролетах 9-18 м, стрела подъема составляет (¹/₆-¹/₈)/l.

Верхний пояс фермы может быть из:

а) балок на пластинчатых нагелях; балок на наклонно вклеенных стержнях; брусьев, сплоченных на податливых винтовых связях;

б) клееной древесины.

Нижний пояс металлический из круглой арматурной стали или стальных прокатных профилей.

Порядок расчета:

1. 
   Исходные данные
   
2. 
   Нагрузки
   
3. 
   Определение усилий в элементах фермы
   
4. 
   Подбор сечения верхнего и нижнего поясов
   

Наиболее распространенные 4-х панельные треугольные фермы с двумя сжатыми раскосами и одной растянутой стойкой.

Подробно рассматриваются различные приемы конструирования опорных узлов и узлов примыкания раскосов к верхнему поясу.

Подчеркиваются особенности расчета при загружении фермы снеговой нагрузкой на всем пролете и на половине пролета.

В большинстве случаев панели верхнего пояса помимо нормальных сил работают на изгиб от межузловой нагрузки и рассчитываются как сжато-изгибаемые стержни.

Металлический нижний пояс рассчитывается на растяжение с учетом имеющихся ослаблений в узлах и стыках.

Сжатые элементы решетки рассчитываются на продольный изгиб, растянутые проверяются на растяжение с учетом ослаблений.

Лекция 10

Сегментные фермы.

1. 
   Конструкция сегментных ферм
   

В строительстве применяются главным образом металлодеревянные сегментные фермы с клееным верхним поясом и с прямолинейным нижним поясом из профильной или круглой стали. Пролеты ферм до 36 м.

Обычно верхний пояс должен быть неразрезным, но когда это невозможно верхний пояс может быть изготовлен неразрезным на его половину или состоящим из отдельных блоков, соединяемых в узлах.

Элементы решетки изготавливают либо из брусьев, либо из клееной древесины.

Далее поясняются возможные стыковки разрезных ферм, как по верхнему, так и по нижнему поясу, а так же конструирование необходимых узлов.

2. 
   Расчет сегментных ферм
   

Верхний пояс рассчитывается как сжато-изгибаемый стержень с учетом криволинейности.