Монтажные (жесткие) узлы арок
(Рисунки без подписи)
Клееные деревянные рамы.
Рамы относятся к одному из наиболее эффективных видов несущих деревянных конструкций, перекрывающих пролеты зданий от 1224 до 40 м.
В строительной практике применяются в основном рамы трех видов: клееные, клеефанерные, а также рамы с клееными стойками и ригелями из балок, ферм и арок с затяжками. Рамы могут быть одно- или многопролетными. Однопролетные рамы могут иметь трехшарнирную или двухшарнирную статическую схему.
Клееные рамы многослойного сечения.
Однопролетные рамы.
В зависимости от конструктивного решения и технологических особенностей изготовления и сборки различают следующие виды рам: рамы из прямолинейных клееных блоков с монолитным или сборно – разборным карнизным узлом; гнутоклееные; ригельно – подкосные (рис. 6.1).
В рамах из прямолинейных клееных блоков ригели и стойки имеют переменную высоту сечения, убывающую от карнизного узла к коньку и опоре. Элементы для ригелей и стоек могут быть получены распиловкой заранее склееных прямолинейных пакетов постоянной высоты, как показано на рис. 5.2 в, или выполнятся ступенчатыми из слоев разной длины (рис. 6.2 а). При этом уступы выполняются плавными с уклоном 1/5-1/7.
Соединение ригелей и стоек рам в монолитном карнизном узле производится по биссектрисе угла с помощью зубчатого стыка типа 1-50 по ГОСТ 19414-74 (рис. 6.2 г), фрезеровка которого выполняется механизировано. Для соединения ригелей со стойкой может также использоваться клееная гнутая или трапециевидная вставка (рис. 6.2 д). Стык элементов осуществляется по нормали к наружным плоскостям ригеля и стойки. Для гнутоклееной вставки применяются более тонкие доски, чем для изготовления ригелей и стоек.
Основным недостатком рам с монолитным карнизным узлом является трудоемкость транспортирования элементов Г – образного очертания, размеры которых выводят в ряде случаев за габариты транспортных требований.
Рамы из прямолинейных клееных блоков со сборно – разборным карнизным узлом
удобны в транспортировании(уменьшит интервал). Они поставляются заводами в виде линейных элементов (ригелей, стоек) и собираются в полурамы или рамы на месте строительства.
Карнизные узлы сборно – разборных рам могут быть решены при помощи сжатого раскоса и растянутых стальных элементов в виде хомутов (рис. 6.3 а) или закладных деталей, соединеных с вклеенными в стойку и ригель арматурными стержнями (рис. 6.3 б)
В узловом соединении со стальными стяжными хомутами (накладками) растягивающее усилие в швеллере передается на ригель и стойку путем упора уголков в хвостовые бобышки, приклеенные к ригелю и стойке и работающие на скалывание.
Закладные детали в соединение ригеля со стойкой (рис. 6.3 б) работают совместно со стержнями, вклеенными в ригель и стойку, и воспринимают растягивающие усилия. Сжимающие усилия, возникающие на внутреннем контуре, воспринимаются непосредственным упором древесины ригеля и стойки.
Рис. 6.1. Виды однопролетных клееных рам:
а и б – рамы из прямолинейных клееных блоков с монолитным карнизным
узлом; в – гнутоклееная рама;г – рама из прямолинейных клееных бло-
ков со сборно – разборным карнизным узлом; д и е – ригельно – подкосные рамы.
Рис. 6.2. Клееные рамы с монолитным карнизным узлом :
а – полурама со ступенчатым ригелем и стойкой; б – полурама с ригелем
(стойкой), полученным распиловкой прямолинейного пакета; в – схема распиловки прямолинейного пакета постоянной высоты; г – соединение ригеля и стойки зубчатым шипом; д – соединение ригеля и стойки с помощью
клееной трапециевидной и гнутоклееной вставок.
За рубежом при строительстве спортивных и складских зданий пролетами до 25 м применяются трехшарнирные рамы со сборно – разборным карнизным узлом на шпонках нагельного типа(рис. 6.4). Стойки в этих рамах выполняются двухветвевыми с вкладышем по всей длине, а ригель – сплошного прямоугольного сечения. При решении соединения ригеля со стойкой шпонки располагаются по кругу.
Гнутоклееные рамы выполняются из пакета досок, выгнутых в карнизном узле до нужного очертания в процессе склеивания. Эти конструкции не имеют зубчатых соединений в карнизном узле и вблизи его и позволяют свести число отправочных единиц к минимуму. Гнутоклееные рамы изготавливаются с плавным или ступенчатым очертанием внутренних кромок ригелей и стоек (рис. 6.5). Это достигается опиловкой склеенной заготовки по шаблону или подбором досок необходимой длины. Уменьшение расхода древесины и трудоемкости изготовления гнутоклееных рам может быть достигнуто армированием карнизного узла стальной арматурой (рис. 6.5 в).
Рис. 6.3 Карнизные узлы сборно–разборных рам:
а – со стальными хомутами (накладками); б – с закладными деталями.
При этом сечение ригеля и стойки, подобранное по значениям средних усилий в прямолинейной части, принимается постоянной высоты.
Ригельно – подкосные рамы состоят из монолитного клееного ригеля, стоек и подкосов, выполненых из клееной или природной древесины (рис. 6.6). Такие рамы выгодны тем, что их собирают из прямолинейных элементов и в них за счет конструкции карнизного узла уменьшается (по сравнению с бесподкосным узлом)
Рис. 6.4. Рама со сборно-карнизным узлом на шпонках
нагельного типа
Рис. 6.5 Гнутоклееные полурамы:
а – со ступенчатым очертанием внутренней кромки; б – с плавным очер-
танием внутренней кромки; в – постоянного сечения, армированная сталь-
ной арматурой.
Рис. 6.6. Ригельно – подкосная рама:
а – общий вид рамы; б – конструкция опорного узла.
Рис. 6.7. Коньковые узлы трехшарнирных клееных рам:
а – лобовым упором с деревянными накладками;б – лобовым упором с
клееной подкладкой; в и г – с шарнирами из древесины твердых пород или
пластмасс.
изгибающий момент в ригели. Однако эти конструкции имеют большое число узлов и монтажных элементов.
Ригели клееных однопролетных трехшарнирных рам небольших пролетов соединяются в коньке лобовым упором части сечения, центрированного по оси ригеля, или при помощи цилиндрического шарнира, выполненого из древесины твердых пород либо пластмасс (рис. 6.7)
Рис. 6.8. Коньковые узлы рам больших пролетов.
Рис. 6.9. Опорные узлы трехшарнирных клееных рам:
а – с передачей распора фундаменту через бетонный армированный выступ; б – с передачей распора фундаментузакладными деталями; в – с передачей распора фундаменту жесткими анкерами, приваренными к опорной плите; г – с передачей распора фундаменту через анкерные болты; д и е – полушарнирное решение.
При больших пролетах рам в коньковом узле возможны значительные угловые деформации, поэтому его конструкция должна обеспечивать свободу этих деформаций. Это достигается применением стальных башмаков (рис. 6.9).
Фундаменты для клееных рам проектируются бетонными столбчатого типа, развитыми в направлении действия распора.
Шарнирность опор в рамах небольших и средних (20-30 м) пролетов обеспечивается за счет податливости связей (болтов, глухарей, винтов) в соединениях и обмятия древесины торца стойки на фундаменте. Горизонтальная составляющая опорной реакции (распор), в зависимости от величины, может восприниматься металлическими закладными элементами, забетонированными в фундамент, или непосредственно бетоном фундамента. Пример решения шарнирного узла опорной части рамы, когда распор передается фундаменту через армированный бетонный выступ, показан на рис. 6.9 а. Стальные накладки служат только для фиксации рамы и ее анкеровки в случае работы на отрыв.
Другой вариант опорного узла предусматривает передачу горизонтального усилия на фундамент двумя металлическими деталями – уголками, которые закладываются в фундамент до монтажа рам (рис. 6.9 б). При этом требуется строгое соблюдение размеров при выполнении работ. При больших величинах распора он может передаваться на фундамент через стальной башмак с приваренными к нему снизу жесткими опорами из прокатной стали (рис. 6.9 в). При таком варианте башмак должен быть забетонирован в фундаменте до монтажа рам.
Взамен жесткого анкера применяется опорная плита с отверстиями для анкерных болтов. Эта конструкция значительно упрощает монтаж рам, так как анкерные болты могут быть забетонированы в фундаменте заранее или заливаются в открытых колодцах при монтаже рам (рис. 6.9 г)
В некоторых случаях для разгружения карнизного узла опоры рам решают полушарнирными (рис. 6.9 д). При этом, кроме вертикальных и горизонтальных усилий, ими воспринимаются и небольшие изгибающие моменты, величина которых определяется предельным состоянием древесины на смятие поперек волокон или скалывание вдоль волокон в местах постановки связей. Эта конструкция применяется при небольших величинах горизонтальной составляющей опорной реакции.
Для восприятия большего по величине момента и передачи его на фундамент в качестве анкеров используются более жесткие элементы, например, стальной прокатный профиль. Крепление к нему стоек рам осуществляется болтами. Для увеличения площади древесины, работающей под болтами, могут быть использованы когтевые шайбы
(рис. 6.9 д, е). С целью исключения раскалывания древесины у торца стойки рам ставятся стяжные болты диаметром 18 – 20 мм.