Лекция Решетчатые стойки

Решетчатые стойки Применяют для придания зданию поперечной жесткости и в конструкциях торцовых стен. Высота может достигать 10 м и более.

Решетчатые стойки состоят обычно из двух брусчатых ветвей, соединяемых в узлах болтами. Могут иметь прямоугольную форму с двумя вертикальными ветвями (поясами) или треугольную с одной вертикальной и другой наклонной ветвями.

Высота сечения прямоугольных стоек должна быть не менее 1/6 высоты стойки. Прямоугольные стойки проще в изготовлении – размеры стержней решетки не меняются по длине. Но два верхних узла требуют закрепления из плоскости.

Высота максимального опорного сечения треугольных стоек должна быть не менее четверти высоты стойки. Треугольные стойки более экономичны по расходу древесины и имеют только один верхний узел. Но более трудоемки в изготовлении.

Пояса решетчатых стоек могут быть двух- и однобрусчатыми. Двухбрусчатые пояса имеют большую жесткость в направлении из плоскости стойки. Однобрусчатые пояса менее материалоемки и трудоемки в изготовлении.

Конструкция решетчатой стойки: две параллельные двухбрусчатые ветви; раскосная решетка; опирание балки на одну (крайнюю) ветвь. При одиночном сечении ветви применяется двойная решетка: решетка стойки решетка стойки

Узловые соединения стержней решетки с двухбрусчатыми поясами выполняются введением их концов в зазоры между брусьями поясов и соединения болтами. Расстановка болтов требует смещения осей стержней от центра узлов. Возникает незначительный эксцентриситет и изгибающий момент в стойках, которым при расчете можно пренебречь.

Каждая из ветвей крепится к фундаменту анкерными болтами, аналогично дощатоклееным колоннам.

Проектирование начинают с подбора сечений поясов (ветвей) и решетки. Рассчитывают сжимающее усилие N в поясах:

При расчете прямоугольной стойки вертикальную составляющую нагрузки распределяют на две ветви с учетом неравномерности распределения усилий: Р Р

В треугольной стойке считают, что нагрузка, приложенная к одной ветви, передается этой ветвью непосредственно на фундамент, не вызывая усилий во второй ветви. Р Р N=P N=0

При определении усилий от горизонтальных нагрузок стойку рассматривают как консольную ферму защемленную в фундаменте:

Пояса стойки рассчитывают: в плоскости стойки (панель пояса) – как внецентренно сжатые от вертикальной и горизонтальной нагрузок; из плоскости – как центрально сжатые от вертикальной нагрузки. При этом расчетная длина ветви: в плоскости стойки равна расстоянию между узлами решетки – длине панели пояса. из плоскости – расстоянию между продольными горизонтальными связями каркаса.

Раскосы – сечение подбирают по максимальному усилию, полученному из расчета на горизонтальную нагрузку. Все раскосы принимают одинакового сечения. Болты узловых соединений – рассчитывают как нагели на максимальное усилие в раскосах.

После предварительного подбора сечений поясов и решетки рассчитывают стойку целиком как составной стержень. Усилия M и N в опорном сечении стойки находят из статического расчета поперечной рамы.

На полученные усилия проверяют стойку в плоскости рамы как внецентренно сжатый элемент составного сечения. Из плоскости рамы рассматривают стойку как центрально сжатый элемент цельного сечения или составного х х х х y y y y

Анкера крепления стойки к фундаменту рассчитывают на максимальное растягивающее усилие в ветвях стойки при действии: минимально возможной вертикальной нагрузки; максимально возможной горизонтальной нагрузки. Конструкция, расчет усилий, подбор сечений – аналогичны дощатоклееным колоннам.

7.3 Комбинированные системы

Позволяют значительно увеличить пролеты балок и ферм без увеличения сечения. Чаще всего комбинируются балка и арка. И балка и арка могут быть как сплошностенчатыми, так и сквозными. Балка может быть гнутоклееной. Возможно применение комбинированных систем для усиления.

Балка усиленная гибкой аркой Система распорная, статически неопределимая относительно опорных закреплений. Узлы арки располагают по окружности r=(4f 2 +L 2 )/8f. Участки между узлами арки спрямляются. Требуется повышенное внимание к обеспечению устойчивости из плоскости – плоские конструкции компонуются в блоки. Ширина блока B=2…3 м; B 1 =6 м.

Для предварительного назначения сечений арки принимают, что арка воспринимает 0,9 нагрузки: Сечения элементов арки подбирают как центрально-сжатых стержней с расчетной длиной L o =d/Cos. Стойки также центрально-сжатые, приближенно N ст =0,9qd. q

Предварительно проверяют узлы арки и стоек на смятие, рассчитывая их как трехлобовой упор: Расчетные сопротивления древесины на смятие определяют с учетом углов между направлениями усилий и волокон древесины:

Балка приближенно воспринимает 0,1 полной нагрузки. Изгибающий момент в середине пролета M=0,1qL 2 /8. Односторонняя нагрузка может вызвать значительный изгибающий момент в четверти пролета: q

После предварительного назначения размеров элементов проводят статический расчет конструкции. Расчетная схема: Рассматривают два варианта загружения временной нагрузкой: на весь пролет; на половину пролета.

При расчете деформаций – площади сжатых элементов определяют с учетом деформаций в узлах: - сумма узловых деформаций для данного стержня. Значения деформаций c в узлах: опирание торец в торец - c =1,5 мм; сжатие поперек волокон - c =3 мм; передача усилия через нагели - c =2 мм.

Балка усиленная аркой сверху Система безраспорная. Внешне статически определимая. Принцип расчета такой же, как балки усиленной аркой снизу. Балка жесткости рассчитывается на растяжение с изгибом.

Балка усиленная цепью снизу Система безраспорная. Внешне статически определимая. Опорный узел

Висячие системы с балкой жесткости Особое внимание требуется уделять обеспечению устойчивости сжатых пилонов Распорная система Система с двойной цепью Вантовая система Неразрезная трехпролетная балка жесткости