8735

31

Согласно нормам [1] прогиб деревянной балки f должен определяться с

учетом деформаций сдвига от поперечной силы по формуле f = MON [ 1 + C( ) ] ,

где

fо - прогиб балки постоянного сечения; в нашем случае он и будет оконча-

тельным;

k – коэффициент, учитывающий переменную жесткость балки; в нашем случае равен 1,0, так как балка имеет постоянное сечение;

C – коэффициент, учитывающий сдвиг волокон от касательных напряже-

ний; для балок из стандартных пиломатериалов этот коэффициент можно принимать равным нулю.

6. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ПЛОСКИХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

6.1. Общие сведения Плоские деревянные конструкции (балки, арки, рамы, фермы и др.) пред-

назначаются для восприятия нагрузок, действующих в их плоскости. В зданиях и сооружениях различные плоские конструкции соединяются между собой, образуя пространственную конструкцию, которая должна обеспечивать 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 основания должна происходить без какого-либо нарушения пространственной неизменяемости, устойчивости, жесткости и прочности всей пространственной конструкции в целом и отдельных ее частей.

Общая устойчивость деревянного здания достигается благодаря устойчивости и неизменяемости элементов каркаса и покрытия в поперечном и продольном направлениях.

33

6.3. Устойчивость зданий в продольном направлении Устойчивость деревянных зданий и сооружений в продольном направле-

нии обеспечивается связями жесткости, соединяющими элементы ограждающих и несущих конструкций в общую неизменяемую систему.

Пространственное крепление несущих конструкций покрытий ( балок, арок, ферм и др.) обеспечивается связевыми системами, воспринимающими горизонтальные нагрузки, действующие вдоль здания, перпендикулярно к рабочей площади несущих конструкций.

Связевая система состоит из связевых ферм, расположенных поперек здания и продольных связей, располагаемых вдоль здания, нормально к несущим конструкциям покрытия. Их задача – удержать сжатую кромку несущей конструкции от выхода из плоскости изгиба. Роль продольных связей могут выполнять так же и элементы ограждающих конструкций покрытия (прогоны, плиты и др.).

Связевая ферма ( рис. 6.2.) состоит из поясов и раскосной решетки. В качестве поясов обычно используются верхние пояса или все сечение пролетных конструкций; решетка выполняется из отдельных деревянных элементов или перекрестных стальных тяжей, работающих на растяжение. При наличии в покрытии прогонов, последние могут быть использованы в качестве стоек ферм жесткости.

Связевые поперечные фермы рекомендуют располагать в плоскости поперечного пояса или по верху основных арок, ферм, балок, рам непосредственно у торцевых стен, а при несущих торцевых стенах (которые в состоянии воспринимать горизонтальные нагрузки) – во вторых от торцовых стен промежутках. Расстояние между связевыми фермами вдоль здания должно быть не более 30

м. (рис.6.3.).

34

Рис. 6.2. Связевая ферма и её элементы.

В зданиях с несущими конструкциями в виде ферм с жестким стальным нижним поясом из прокатных профилей с подвесным потолком или с подвесным крановым оборудованием, необходимо также устраивать связевые фермы в плоскости нижних поясов, которые одновременно используются в качестве поясов связевых ферм; при этом, решетка устраивается по узлам, а узлы ферм по всей длине здания соединяются стальными прогонами (рис. 6.2, 6.3).

35

Рис. 6.3. Расположение связевых систем в покрытиях зданий.

Продольные вертикальные или наклонные связи жесткости в зависимости от конструктивного решения несущих конструкций покрытия, их высоты и типа могут быть несколько видов. Для конструкций небольшой высоты рекомендуются связи в виде элементов сплошного прямоугольного сечения из природной или клееной древесины (рис. 6.4. а и б). Если несущие конструкции покрытия имеют большую высоту связующих элементов связи в виде клеефанерных балок коробчатого поперечного сечения или дощатые сквозные (рис. 6.4. в и г). Аналогичные связи применяются и для ферм (рис. 6.4. д).

36

Рис 6.4. Типы вертикальных связей а- из природной древесины; б – массивные клееные; в и д – решетчатые из

досок; г – клеефанерные.

Продольные вертикальные или наклонные связи жесткости, располагаемые нормально к рабочей плоскости несущих конструкций, устраиваются:

∙в арочных, рамных и тому подобных конструкциях при наличии сжимающих усилий по внутренней кромке для предотвращения выхода ее из рабочей плоскости, если при полной расчетной длине устойчивость не обеспечивается;

∙в системах шпренгельного типа, а также в фермах, имеющих пониженное по отношению к линии опор очертание нижнего пояса, при прямолинейном вернем поясе, расположенном по линии опор;

∙при наличии усилий, действующих на нижний пояс конструкции перпендикулярно их плоскости (например, тормозная сила при подвеске к ферме тельфера и т. д.);

37

∙в опорных сечениях поперечных связевых ферм для передачи их опорных давлений на продольные стены, если эти давления не могут быть восприняты непосредственно.

Продольные вертикальные или наклонные связи, необходимые для обеспечения устойчивости сжатых внутренних кромок конструкций покрытий должны связывать эти конструкции попарно. Продольные связи для восприятия тормозных усилий от подвешенного к несущим конструкциям оборудования допускается располагать только в отсеках, где в плоскости покрытия расположены связевые поперечные фермы; передача горизонтальных усилий (тормозных) на эти связи должна осуществляться через крановые пути.

Шаг вертикальных или наклонных связей, устанавливаемых для раскрепления сжатой кромки арок или рам, определяется из условия обеспечения устойчивости последних.

Расчет связевых систем производится на горизонтальные нагрузки, действующие вдоль здания на всем пролете. Они складываются из внешних силовых воздействий (ветра, сейсмики, тормозных усилий кранов и т.д.) и внутренних усилий в несущих конструкциях, возникающих в них под воздействием вертикальных нагрузок вследствие отклонения от вертикали при монтаже и погнутости из рабочей плоскости.

Величины внешних горизонтальных нагрузок принимаются согласно нормативным документам: ветровой – по СП 20.13330-2016. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» [1]; тормозных усилий кранов и др. - по соответствующим нормам. Эти нагрузки распределяются поровну между всеми связевыми поперечными фермами или устойчивыми торцевыми стенами.

Горизонтальная нагрузка на 1 м от внутренних усилий принимается рав- номерно-распределенной на всем пролете; величина ее, приходящаяся на одну поперечную связевую ферму или заменяющую ее торцевую стену, определяемая по формулам:

38

∙в покрытиях по фермам, однопролетным балкам и пологим аркам при f / l< по формуле

qсв= 0.03 qb>R ;

∙ в покрытиях по трехшарнирным рамам и высоким аркам при f / l>

по формуле

qсв= 0.015 qb>R ;

∙в покрытиях по консольным балкам и ригельно-подкосным рамам с консолями при положительном изгибающем моменте в пролете

qсв= 0.01 qb>R ;

при отрицательном изгибающем моменте в пролете qсв = 0.005qb>R .

Узловая нагрузка на связевую поперечную ферму или на точку крепления элементов покрытия к несущим конструкциям определяется по формуле

Pсв = qсв Sсb .

В вышеприведенных формулах:

qb– расчетная равномерно– распределенная вертикальная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции несущей конструкции покрытия, Н/м; при наличии иных видов нагрузок ( сосредоточенной, распределенной на части пролета и т.д.) они должны быть приведены к эквивалентной равномернораспределенной по всему пролету;

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

t – общее число поперечных связевых ферм ( в том числе заменяющих их торцевых стен) на всю длину здания в одном пролете;

Sсв - горизонтальная проекция длины панелей связевой фермы, то есть расстояние между точками крепления элементов покрытия к несущим конструкциям, м.

39

Продольные усилия в вертикальных или наклонно расположенных связях (рис.6.3), раскрепляющих внутреннюю сжатую кромку рам в карнизном узле определяются по формуле:

Рис 6.5. Схема усилий в вертикальных связях.

Продольные вертикальные связи, раскрепляющие растянутый пояс шпренгельных систем, рассчитывается на усилия, определяемые по формуле

Р = 0,01 V, (6.3)

где V – расчетные сжимающие усилия в сжатых шпренгельных системах, соединяемых связями. Эти усилия должны быть переданы на поперечные связевые фермы с учетом числа последних и общего числа несущих конструкций:

Связевые фермы, устанавливаемые в уровне покрытий по рамам, сегментным, полигональным и трапециевидным фермам, а также по пологим треугольным фермам и аркам, рассчитываются, как обычные фермы, имеющие пролет, равный развертке скрепляемых решеткой поясов несущих конструкций, с узловым приложением нагрузки.