Распорные системы треугольного очертания пролётом от 12 до 24 м проектируют с применением клеедощатых элементов (рис. 1) со стальной затяжкой или с опиранием непосредственно на фундаменты. При пролётах l до 12 м возможно изготавливать треугольные системы из цельной древесины составного сечения с верхним поясом из 2-3 брусьев с соединением на податливых связях (рис. 3). Высоту в коньке распорных систем треугольного очертания принимают в пределах f = (1/2‑1/7) l.
Рис. 1 Типовая треугольная распорная система с дощатоклееным верхним поясом
под нагрузку 12 кН/м
Опорный и коньковый узлы в этих конструкциях проектируют с эксцентриситетом, при этом от продольной силы возникает разгружающий момент обратного знака (рис 2 а) и, как следствие, уменьшается расчётный момент, который равен M = M q – M N = M q – Ne. Таким образом, получается, что чем больше эксцентриситет, тем меньше момент в поясе. Но все должно быть в меру.
а)
б) в)
|
|
Рис. 2 Расчетная схема и усилия в верхнем поясе, решенном с эксцентриситетом е = с/2
а – нагрузка и эпюры моментов; б – коньковый узел; в – опорный узел
Размер разгружающего эксцентриситета е в дощатоклееных поясах ограничен значением не более 0,15 h, что соответствует глубине пропила для образования его в коньковом узле (рис. 2 б) с ≤ 0,3 h. Это ограничение введено чтобы не возникала чрезмерная концентрация скалывающих напряжений в клеевых швах из-за уменьшения высоты поперечного сечения в торцах полупоясов. Расстояние между болтами в деревянных накладках и от болта до торца не должно превышать 7 d б, диаметр болтов принимается от 12 до 24 мм.
В опорном узле эксцентриситет создается неполным опиранием торца верхнего пояса в упорный лист сварного башмака, при этом торец деревянного элемента выступает выше упорного листа на ту же величину с = 2 е ≤ 0,3 h (рис. 2 в).
По схеме работы треугольная распорная система представляет собой трехшарнирную арку, в которой нижний пояс соединен с верхним только в опорных узлах. В этой конструкции отсутствует решетка, соединяющая в фермах пояса между собой также и в пролете, раскосы которой работают на восприятие сдвигающих сил. Поэтому встречающееся в некоторых учебниках и в «Руководстве по проектированию клееных деревянных конструкций» устаревшее название таких конструкций «безраскосные фермы» использовать не следует.
Стальная затяжка распорных систем выполняется обычно из арматурной стали (на рис. 1 это 2⊘28 А400), если нет каких-либо особенных причин использовать фасонных прокат (уголки). Для удобства транспортировки этих систем как легкосборных конструкций их перевозят в разобранном виде, при этом затяжку делят на 2 половины, соединяемые на стройплощадке стяжными муфтами (талрепами) из толстостенных труб, что хорошо видно на рис. 1.
|
|
Вертикальные подвески, устраняющие провисание гибкой длинной затяжки, выполняют также из арматурной стали.
Расчет
Статический расчёт распорных конструкций ведут на два сочетания нагрузок:
1 - постоянные (собственный вес конструкций покрытия) и временную снеговую нагрузку на всём пролёте для вычисления максимальных усилий в поясах и
2 - постоянные на всём пролёте, ветровую снеговую на полпролёта для усилий в коньковых накладках.
Верхние пояса распорных систем треугольного очертания рассчитывают на сжатие с изгибом. Расчёт на прочность по нормальным напряжениям производится по формуле:
где Мх – балочный момент от равномерно распределённой постоянной и временной нагрузок, равный для сечения в середине полупояса
ξ - коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы, вследствие прогиба элемента, равный
N o – продольная сила в ключевом шарнире,
где Q - расчётная поперечная сила;
S бp - статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси,
J бp - момент инерции брутто поперечного сечения относительно нейтральной оси;
k ск находят по графику рис. 3 в зависимости от относительной высоты опертой части сечения (1 - с).
Площадь сечения затяжки определяют расчетом на растяжение от действия распора от полной нагрузки Н = ql 2 / 8 f.
Если затяжка выполняется более чем из одного стального стержня, к расчетному сопротивлению стали вводится понижающий коэффициент 0,85. Он учитывает разницу усилий в параллельно работающих тяжах, возникающую неизбежно вследствие ряда технологических причин.
(1 ‑ с)
Рис. 3 Коэффициент концентрации скалывающих напряжений в зависимости от относительной высоты опертой части сечения (с= 2 е – отн. глубина пропила)
Коньковые узлы распорных конструкций проектируют с парными деревянными (реже с металлическими) накладками на болтах, рис. 2 б.
Они воспринимают поперечную силу Q от действия несимметричной снеговой нагрузки S на полпролета Q = Sl /8.
Требуемое количество болтов в сечении 1-1, ближайшем к стыку полупоясов, вычисляется по формуле:
а во втором удаленном от стыка ряду болтов
где m cp = 2 - число «срезов» болта,
R 1 и R 2 - усилия, действующие на болты первого и второго ряда, равные
l 1 и l 2 – расстояния вдоль накладки между парами болтов этих рядов.
Прочность накладок проверяют на поперечный изгиб от изгибающего момента
по формуле:
Wнакл - момент сопротивления поперечного сечения одной дощатой накладки с учётом ослабления ее отверстиями для болтов.
При отсутствии предприятий по изготовлению клееных деревянных конструкций треугольные распорные системы небольших пролетов до 12 м можно проектировать из брусьев или с верхним поясом из балок Деревягина. Конструкций такого типа и узлы показаны ниже на рис. 4 и 5.
Рис. 4 Треугольная распорная система пролетом 12 м из балок Деревягина
Все размеры на рис. 4 и 5 приведены в см. Высота поперечного сечения брусьев по 18 см соответствует размеру сортамента пиломатериалов лиственных пород и старому сортаменту хвойных пород ГОСТ 8486-66. В современном ГОСТ 24454-80 этот размер 17,5 см. Брусьев на пластинчатых нагелях в поясе может быть 2 или 3.
Рис. 5 Узлы распорной системы из балок Деревягина
б - вариант опорного узла с эксцентриситетом; в - затяжка;
г - опорная шайба; д - стыковая накладка; е - валик