Клеефанерные балки

Общие сведения

Одним из путей снижения массы деревянных балок является применение клеефанерных балок. Вместе с тем клеефанерные балки имеют пониженную огнестойкость. Основные типы клеефанерных балок и их попе­речные сечения даны на рис. 6.11. Области применения клеефанерных ба­лок те же, что и клееных деревянных балок: прогоны покрытий, ребра клеефанерных панелей и т. д. Клеефанерные балки состоят из дощатых поясов и фанерной стенки. Для изготовления таких балок используются пиломатериалы хвойных пород 1-го и 2-го сортов и водостойкая фанера марок ФСФ и ФБС (см. подразд. 2.9). Требования к качеству изготовления клеефанерных конструкций аналогичны требованиям к изготовление КДК (см. главу 13).

Основные правила конструирования клеефанерных балок:

- рекомендуемые пролеты 9... 12 м (за рубежом до 40 м);

- размерами поперечного сечения предварительно задаются исходя из
проектируемых нагрузок: h ≈ (1/10... 1/12)l, h_п ≈ (1/6... 1/10)h;

- пояса балок выполняются из досок δ ≤ 50 мм и шириной не более 100 мм, при большей ширине в поясах делаются пропилы для сни­жения напряжений в клеевом шве между древесиной и фанерой;

- фанерная стенка должна быть толщиной более 8 мм, стыки фанер­ной стенки по длине выполняются на усилие впритык с накладками;

- для лучшего использования несущей способности фанерной стенки
листы фанеры располагаются так, чтобы волокна ее рубашек были
направлены вдоль оси балки;

- устойчивость вертикальной стенки обеспечивается постановкой ре­бер жесткости через 1/10 l, в крайних панелях сечение усиливается
дополнительным листом фанеры и подкосом жесткости;

 

 

 

 

 

 

 

- внутренние полости коробчатых сечений обрабатываются комбини­рованными составами антисептиков и антипиренов.

Порядок расчета клеефанерных балок тот же, что и клееных деревян­ных балок.

Особенности расчета клеефанерных балок с плоской стенкой

Ввиду неодинаковых модулей упругости древесины и фанеры в рас­четные формулы вводятся геометрические характеристики сечения, при­веденные к наиболее напряженному материалу — древесине:

F_пр = F_д + F_ф (Е_ф /Е_д), (6.11)

J_пр = J_д +J_ф (Е_ф /Е_д)), (6.12)

S_пр = S_д + S_ф (Е_ф /Е_д)), (6.13)

W = 2 J_пр / h (6.14)

где h— высота балок в расчетном сечении.

Расчет клеефанерных балок с плоской стенкой (см. рис. 6.11, а) ведется с учетом работы фанерной стенки на нормальные напряжения, однако основ­ная доля нормальных напряжений в клеефанерных балках воспринимается древесиной поясов, поэтому нижний пояс балок проверяется по формуле:

σ_р = M / W_пр ≤ R_р (6.15)

Верхний пояс клеефанерных балок проверяется по формуле:

σ_с = M /φ W_пр ≤ R_с (6.16)

где φ — коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба для верх­него пояса.

Проверка прочности клеевого шва между шпонами фанеры на скалы­вание (в пределах ширины пояса балки) или проверка клеевого шва между фанерной стенкой и поясами производится по формуле (см. рис. 6.11, а):

τ_ш = Q S_п / J_пр h_п ≤ R_ф.ск, (6.17)

где: Q – максимальная поперечная сила на опоре;

S_п - статический момент пояса относительно нейтральной оси,

S_{п =} F_п h₀ /2, где h₀ - расстояние между центрами поясов на опоре,

F_п – площадь сечения пояса балки;

J_пр – приведенный момент инерции балки на опоре;

_п – суммарная ширина приклейки пояса к фанерной стенки с обеих сторон, _{п =} nh_п, где h_п - высота пояса; n – число вертикальных швов;

R_ф.ск, - расчетное сопротивление скалыванию фанеры вдоль волокон наружных слоев, для фанеры марки ФБС – 1,8 МПа, для фанеры марки ФСФ – 0,8 МПА.

Проверка прочности фанерной стенки на срез выполняется по формуле:

τ_ш = Q S_пр / J_пр δ ≤ R_ф.ср, (6.18)

где S_пр - приведенный статический момент половины сечения балки относительно нейтральной оси,

S_{пр =} F_п h₀ /2 + δh²E_ф / 8E_д ;

J_пр - приведенный момент инерции балки на опоре;

δ – суммарная толщина фанерных стенок;

R_ф.ср – расчетное сопротивление фанеры на срез перпендикулярно плоскости листа, для фанеры марки ФБС – 12 МПа, для фанеры марки ФСФ – 6 МПа.

В необходимых случаях в клеефанерных балках двутаврового и коробчатого сечений прочность фанерной стенки в опасном сечении проверяется на действие главных растягивающих напряжений.

Устойчивость фанерной стенки с продольным по отношению к оси балки расположением волокон наружных слоев следует проверять на действие касательных и нормальных напряжений (при h_ст /δ>50). При поперечном по отношению к оси элемента расположении волокон фанерной стенки (h_ст /δ>80) проверка устойчивости производится только на действие касательных напряжений. Прогиб клеефанерных балок рассчитывается по формуле:

f = f₀ / k [1 + c(h/l)²].

Армированные клееные деревянные балки

В целях рационального использования высокосортной древесины, по­вышения жесткости изгибаемых элементов, а также в тех случаях, когда есть ограничения по высоте сечения конструкций, рекомендуется приме­нять армированные клееные деревянные балки. Исследования в области армированных клееных деревянных конструкций (балок, рам, арок) ве­дутся: в России — в Москве (ЦНИИСК им. Кучеренко), Владимире, Ир­кутске и Новосибирске; за рубежом — в Финляндии, Швеции, Германии, США. В качестве арматуры в основном используется стальная (в экспери­ментальном порядке стеклопластиковая типа АГ-4С) арматура периоди­ческого профиля класса А400 диаметром 12.. .25 мм.

Достоинства армированных балок: повышение несущей способности и жесткости балок, уменьшение высоты сечения конструкций, экономия качественной древесины (до 15 %). К недостаткам таких конструкций относится: возрастание трудоемкости и стоимости изготовления. Основ­ные схемы армирования балок и их поперечные сечения даны на рис. 6.12.

Технология изготовления армированных КДК отличается от технологии изготовления обычных КДК появлением дополнительных операций вклеива­ния арматурных стержней.

Процесс вклеивания арматуры включает в себя:

1. Приготовление клеевой композиции для склеивания арматуры
с древесиной. В настоящее время лучшими композициями являются со­ставы на основе эпоксидных смол. Состав эпоксидного клея, массовых частей:

эпоксидно-диановая смола ЭД20......................... 100

отвердитель (полиэтиленполиамин)................ 10..12

наполнитель (песок речной) или портландцемент 200

пластификатор (дибутилфталат)..................... 20...25

Жизнеспособность состава 45.. .80 мин. Расход q = 0,2.. .0,4 кг/м пог. при диаметре арматуры 12...25 мм.

2. Фрезерование пазов (прямоугольного или полукруглого профиля) для арматуры по пластям заготовок производится одновременно с острожкой пластей.

3. Подготовка арматуры (резка или сращивание по длине, очистка от загрязнений и ржавчины, обезжиривание).

4. Укладка и запрессовка арматуры выполняется на отдельных элемен­тах (заготовках), что позволяет выделить эту операцию и производить ее на специальном участке параллельно другим операциям. Нанесение клея в пазы производится с помощью шприца или шпателя. При вклеивании арматуры необходимо создать лишь минимальное (контактное) давление запрессовки 0,5...1 кг/см² (0,05...0,1 МПа), которое создается с помощью вайм, прижимами в точках, расположенных по длине арматуры на рас­стоянии а = 25 d_a . Продолжительность склеивания составляет 12-24 ч при температуре t= 20 °С и 2-4 ч при t = 50.. .60 °С. Затем при наборе клееного пакета армированные заготовки укладываются в крайние зоны по высоте сечения конструкций. После выгрузки из пресса конструкции готовы к применению через 7- 10 дней.

Основные правила конструирования армированных балок:

- поперечное сечение балок конструируется, как правило, прямо­угольным постоянной высотой, при экономическом обосновании - двутавровым или коробчатым;

- высота поперечного сечения назначается в пределах (1/15... 1/20)/, ширина сечения принимается с учетом существующего сортамента пиломатериалов;

- рекомендуется симметричное армирование в сжатой и растянутой
зонах;

-рациональный процент армирования μ = 1,5...3,0 %.

Особенности расчета армированных клееных деревянных балок:

1. В основу методики расчета армированных клееных деревянных кон­струкций положена первая стадия напряженно-деформированного состояния. Считается, что связь между арматурой и древесиной непрерывна по всей длине конструкции и обеспечивает их совместную работу. Учитывается перераспределение усилий между арматурой и древесиной, кото­рое происходит в процессе эксплуатации вследствие изменения физико-механических свойств древесины путем введения в расчетные формулы коэффициента К_Т. Особенности расчета предварительно напряженных армированных клееных деревянных конструкций в данной работе не рас­сматриваются.

2. В расчетах используются приведенные к основному материалу (дре­весине) геометрические характеристики сечения.

 

 

 

 

---

<== предыдущая страница	|	следующая страница ==>
ДЕРЕВЯННЫЕ БАЛКИ	|	Арматурные работы

---

Дата добавления: 2014-08-09; просмотров: 1696; Нарушение авторских прав

---

Поделиться с ДРУЗЬЯМИ:

Мы поможем в написании ваших работ!