1.Проектирование одноэтажных однопролетных зданий различного назначения из древесины и пластмасс

В одноэтажных однопролетных зданиях производственного и общественного назначений широко применяют деревянные рамы. Наиболее распространены рамы дощато-клееные заводского изготовления.

В настоящих методических указаниях рассматривается проектирование и расчет трехшарнирной рамы, которая изготовляется из двух полурам.

Трехшарнирные рамы рекомендуется применять для зданий небольшой высоты Н = (4…6 м), пролетом 12…30 м, и с шагом В = 3…6 м. Рамы больших пролетов и высот широкого распространения не получили в связи с возникновением значительных изгибающих моментов в карнизных узлах и трудностью их изготовления. Сопрягают полурамы в узлах с помощью простейших шарниров, решаемых в виде лобовых упоров, а крепление стоек двухшарнирных рам к фундаментам проектируют жесткими. Распор рам воспринимается фундаментами. Трехшарнирные рамы (см.рис.1) выполняют как правило, дощато-клееными прямоугольного, преимущественно переменного по длине стоек и ригелей, поперечного сечения. Уклон внутренней кромки относительно наружной принимают не более 15%.

Рис.1. Общая схема рамы.

Соединяют стойки и ригели в карнизном узле различными способами в зависимости от условий изготовления рам. Наиболее широко распространено соединение по биссектрисе карнизного узла с помощью зубчатого стыка (см. рис.2), осуществляемого фрезерованием готовых элементов стоек и ригелей и с последующим склеиванием их в заводских условиях. В этом случае изготовляют прямолинейные клееные элементы стоек и ригелей в виде балок из досок толщиной 33 мм с последующей распиловкой их для получения двух элементов переменного по длине сечения. Рекомендуется высоту ригеля в коньке принимать не более 0,3, а стойки в опорном узле – не менее 0,4 наибольшей высоты их в коньковом узле.

Статический расчет рам выполняют по общим правилам строительной механики при загружении их наиболее невыгодным сочетанием нагрузок: постоянная и снеговая на всем пролете; постоянная на всем пролете и снеговая на половине пролета; ветровая, в сочетании с перечисленными выше нагрузками при высоте стоек рам более 4 м. При меньшей высоте ветровую нагрузку можно не учитывать. В общем случае при расчете рам определяют опорные реакции для каждого вида нагрузки, разбивают раму по длине на ряд сечений и находят их координаты, а затем усилия:

где М_б, Q_б – соответственно изгибающий момент и поперечная сила на расстоянии х_п от левой опоры, определяемые как для балки на двух опорах пролетом l; Н – распор рамы; _п – угол наклона касательной в точке n к горизонту (см. рис.7)

Для трехшарнирной рамы в соответствии с расчетной схемой (см. рис.1) при высоте сечения ригеля и стойки соответственно 0,3 и 0,4 высоты в карнизном узле определяют расчетные усилия и проверяют нормальные напряжения только в карнизном узле.

При конструктивном расчете рам из прямолинейных элементов размеры поперечных сечений ригелей и стоек принимают в соответствии с заданием. Определяются геометрические характеристики рассматриваемых сечений и проверяют прочность и устойчивость рамы в её плоскости в биссектриссном сечении А-Б при расчетном сочетании нагрузок по формулам (см. рис. 2).

Рис.2. Карнизный узел трехшарнирной рамы: 1-стойка; 2-ригель; 3-зубчатый стык

для сжатой зоны вдоль оси х под углом  к волокнам

для растянутой зоны вдоль оси х под углом  к волокнам

для сжатия вдоль оси у под углом  = 90 - 

где f_расч и W_расч – расчетные площадь и момент сопротивления биссектриссного сечения;

М_D – изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок, определяемый из расчета по деформированной схеме:

 - коэффициент учитывающий дополнительный момент от продольной силы при деформации элемента,

- гибкость исходя из расчетной длины полурамы, измеряемой по осевой линии,

где l₀ – расчетная длина полурамы по осевой линии; r – радиус инерции поперечного сечения рамы по биссектрисе r = 0,289h

R_см; R_см; R_и – соответственно расчетные сопротивления древесины смятию (под углами  и  к волокнам) и изгибу.