Балки двутаврового и коробчатого сечения.

Балки двутаврового и коробчатого сечения позволяют снизить материалоемкость клееных деревянных балок путем замены клееной древесины в центральной части по высоте поперечного сечения на стенку из фанеры или OSB (рис. 14.8).

Рис. 14.8. Двутавровые и коробчатые деревянные балки.

Полки балок изготовляют из древесины хвойных пород. Клееные полки выполняют из досок толщиной не более 33 мм. Стыковка досок по длине осуществляется с помощью зубчатого клеевого соединения, либо с помощью вклеенных стержней. Нижние растянутые пояса желательно принимать из пиломатериала Ι, ΙΙ сортов, а верхние сжатые – ΙΙ сорта.

Стенку вставляют в трапециевидные или прямоугольные пазы, которые предварительно выбирают в полках на специальных станках. Соединение стенки и полки выполняется на клею.

Для балок с плоской стенкой в местах стыков стенки и в опорных сечениях устанавливают ребра жесткости. Для балок с большой высотой стенки (боле 250 мм) ребра жесткости устанавливают по всей длине балки. Шаг ребра жесткости уменьшается вблизи опор, увеличивается в середине пролета, и принимается равным 0,8…1,5h, где h – высота стенки (без учета высоты поясов).

Для балок небольших пролетов (6…9 м), устойчивость обеспечивается устройством волнистой стенки. Изогнутую в соответствии с очертанием пазов фанерную стенку запрессовывают в полки на клею (рис. 14.9).

Рис. 14.9. Двутавровые деревянные балки с волнистой стенкой.

Расчет двутавровых и коробчатых балок производится по приведенному поперечному сечению, с учетом различия модулей упругости древесины поясов и материала стенки. Все расчетные геометрические характеристики поперечного сечения - F, W, J, - приводятся к наиболее напряженному материалу, а именно, к древесине поясов.

Армированные клееные деревянные балки.

Армированные клееные деревянные балки являются эффективным способом увеличения прочности и жесткости изгибаемых и сжатоизгибаемых элементов. Армирование сечений клееных деревянных балок стержнями периодического профиля в основном бывает трех видов (рис 14.10.): двойным симметричным (с равномерным распределением арматуры по наиболее напряженным зонам сечения), двойным несимметричным (с бóльшим количеством арматуры в сжатой зоне сечения) и одиночным (с размещением арматуры только в растянутой зоне).

Рис. 14.10. Виды армирования клеедощатых балок:

а)двойное симметричное;

б) двойное несимметричное;

в) одиночное;

г) послойное.

Армирование осуществляется по всей длине балки. В выбранные прямоугольные пазы наносится эпоксидный клей высокой вязкости с наполнителем и в него погружается арматура периодического профиля, как правило, стальная арматура класса А-ΙΙΙ (А-400С) либо арматура из стеклопластика; защитный слой образуется креплением доски с гвоздевой запрессовкой.

Перспективным является послойное армирование балок высокомодульными материалами – стальными и полимерными сетками, стеклотканью, полосами и лентами из углепластика, закрепляемых на кромках элементов при помощи клеевой композиции (клея с наполнителем).

Армирование позволяет увеличить сопротивление балки изгибу, снижая тем самым уровень расчетных напряжений по сравнению с клееным пакетом таких же размеров.

Кроме того, со временем происходит перераспределение нормальных и касательных напряжений с более “слабого” неоднородного материала – древесины, на более прочный и однородный материал – арматуру, что повышает надежность конструкции при длительной эксплуатации.

Расчет армированных конструкций выполняется по приведенным геометрическим характеристикам:

1. На действие нормальных напряжений в древесине и арматуре;

2. На действие касательных напряжений в древесине и в клеевом шве древесины с арматурой;

3. На действие главных растягивающих напряжений под углом к волокнам древесины на расстоянии от опоры.

В случае если условия прочности по касательным напряжениям и на действия главных напряжений не выполняются, то необходимо поперечное армирование приопорной зоны на длине x от опор. Такое армирование целесообразно выполнять наклонно вклеенными стержнями под углом .

Расчет по второй группе предельных состояний (из условия максимального прогиба) для армированных балок производится с учетом влияния переменности высоты сечения и деформаций сдвига от поперечной силы.

12