Распорные деревянные конструкции

1.

Лекция 16
КДиП-И
Лекция 2
№16/1
1. РАСПОРНЫЕ 1.
ДЕРЕВЯННЫЕ
БАЛКИ КОНСТРУКЦИИ
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1.1 Клееные арки
1.1.1 Основные показатели и классификация
1.1.2 Клееные арки кругового очертания
1.1.3 Клееные арки стрельчатого очертания
1.2 Распорные системы треугольного очертания
1.3 Примеры зданий и сооружений с применением клееных арок
ЗАДАНИЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ ПОДГОТОВКУ:
1. Принципы создания пространственных конструкций блочного типа. Способы
реализации принципов.

2.

Лекция 16
№16/2
1.1. Клееные арки
1.1.1 Основные показатели и классификация
По внешнему очертанию арки могут быть
пологими очерченными по окружности с соотношением f/l
= 1/4…1/6 ;
высокими стрельчатыми из элементов кругового или ломаного очертаний с
= 1/2…1/3;
треугольными из прямолинейных блоков с f/l
= 1/2…1/5.
f/l

3.

Лекция 16
№16/3
По статической схеме арки разделяют на трех- и двухшарнирные, а по схеме
опирания – опирающиеся на фундаменты и с затяжками, воспринимающими
распор.
Двухшарнирные арки применяют при пролетах
пролетах 60
требованиями
м и более.
до 30 м, а трехшарнирные
Ограничения вызваны только
- при
траснпортными
По конструкции арки разделяют на клееные многослойные прямоугольного или
двутаврового сечения, фанерные коробчатого сечения, брусчатые,
кружальные из досок на гвоздях и решетчатые.

4.

Лекция 16
№16/4
Прямоугольное
сечение
Коробчатое
клеефанерное
сечение
Двутавровое
клеефанерное
сечение
Коробчатое дощатоклееное
сечение
Двутавровое
клеефанерное
сечение с двумя
стенками
Тавровое
клеефанерное
сечение с двумя
стенками

5.

Лекция 16
№16/5
Килевидные арки
2-х шарнирная
3-х шарнирная
2-х шарнирная
с затяжкой
3-х шарнирная с
затяжкой
Арки кругового очертания
Арки ломаного очертания
Стрельчатые арки

6.

Лекция 16
№16/6
1.1.2 КЛЕЕНЫЕ АРКИ КРУГОВОГО ОЧЕРТАНИЯ
Высота поперечного сечения назначается в пределах
h=(1/30…1/50)l. Шаг арок принимается 3…6 м, а для
больших пролетов 8…12 м.
Арки сплошного сечения наиболее технологичны. Толщина досок для арок зависит
от кривизны и принимается не более δ≤R/300 для малых, до
кривизны. Для больших радиусов
Радиус арки кругового очертания
вычисляют по формуле
25 м, радиусов
δ≤33 мм.
R
l
3-х шарнирные арки поставляют на
строительную площадку полуарками. При
малых пролетах (до 24 м) их соединяют в
ключе с помощью деревянных накладок на
нагельных болтах.
2
2
4 f0
8 f0
где f0 – стрела
подъема арки

7.

Лекция 16
№16/7
При пролетах 30 м и более в ключевом узле устанавливают
металлические башмаки.
Валиковый шарнир
Плиточные шарниры

8.

Лекция 16
№16/8
В пологих арках f=(1/5…1/7)l распор воспринимают
стальные затяжки.
Гибкость затяжек в плоскости
арки ограничивают с помощью
подвесок.

9.

Лекция 16
№16/9

10.

Лекция 16
№16/10
1.1.3 КЛЕЕНЫЕ АРКИ СТРЕЛЬЧАТОГО
ОЧЕРТАНИЯ
Геометрический расчет стрельчатой арки заключается в определении следующих
величин:

11.

Лекция 16
№16/11
α – угла наклона хорды;
lx – длины хорды;
φ – центрального угла оси;
s – длины оси;
φ0 – угла наклона первого радиуса;
x и y – координат сечений;
b и c – координат центра;
z – координат сечений по хорде;
αn – угла наклона касательных к горизонтальной
оси;
e – расстояния
правой опоры.
от среднего радиуса до центра

12.

Лекция 16
№16/ 2
2f
tg
l
s r 0
lx
sin
2 2l
f
lx
sin
0 90
c r cos 0
2
y r (c x) b
c x
sin n
r
2
2
lx
e l cos
2
b r sin 0
z x2 y 2

13.

Лекция 16
№16/13
Ключевой узел стрельчатой арки
небольшого пролета
Опорный узел стрельчатой арки

14.

Лекция 16
№16/14

15.

Лекция 16
№16/15
1.2 Распорные системы треугольного
очертания
Характерный
пример распорной
системы
треугольного
очертания

16.

Лекция 16
№16/16
Пример
деревометаллической арки

17.

Лекция 16
№16/17
Распорные системы треугольного
очертания проектируют с применением
клеедощатых элементов пролетом
12…24 м. Их опирают непосредственно
на фундаменты или при наличии
затяжки на колонны.
Стрела подъема систем
f= (1/2…1/7)l.
С целью уменьшения изгибающего
момента опорный и коньковый узлы
конструируют с разгружающим
эксцентриситетом
e≤h/4.
М рас М q М N M q N e
Мq
МN
- момент от поперечной нагрузки;
- разгружающий момент от продольной
силы
N;
е
- эксцентриситет.

18.

Лекция 16
№16/18
Арки рассчитывают на следующие сочетания нагрузок:
1) постоянная нагрузка распределена по всему пролету и
временная нагрузка распределена по закону косинуса по
всему пролету:
2) Постоянная нагрузка распределена по всему пролету и
временная нагрузка распределена по треугольнику.
Расчет арки на прочность производят как для сжато-изгибаемого элемента по
формулам:
Mд
N
с
Rс
Fрасч Wрасч
где
Mд
M
N
1
Rc Fбр
A
2
Расчетную длину элементов l0 следует принимать:
а) при расчете на прочность по деформированной схеме:
- для двухшарнирных арок и сводов при симметричной нагрузке l0
= 0,35S;
- для трехшарнирных арок и сводов при симметричной нагрузке l0 = 0,58S;

19.

Лекция 16
№16/19
- для двух- и трехшарнирных арок и сводов при
кососимметричной нагрузке - по формуле
l0
S
2 2 2
где - центральный угол полуарки, рад; S - полная длина дуги арки или свода.
При расчете трехшарнирных арок на несимметричную нагрузку расчетную
длину допускается принимать равной l0
= 0,58S.
Для трехшарнирных стрельчатых арок с углом перелома в ключе более
при всех видах нагрузки расчетная длина l0
= 0,5S
Проверку клееной арки на скалывание выполняют по формуле
QSбр
I брb рас
Rск
10°

20.

Лекция 16
№16/20
Устойчивость арки из плоскости производят по формуле
n
Мд
N
1
Rc Fбр М RиWбр
при расчете на устойчивость в плоскости кривизны для двух- и
трехшарнирных арок и сводов
l0 = 0,58S.
Схемы работы и вид эпюр
изгибающих моментов в
круговых (сегментных) арках
N x ( RA qx ) sin H cos
Qx ( RA qx ) cos H sin

21.

Лекция 16
№16/21
Конструирование и расчет узлов распорных систем
1. Проверка смятия
древесины по площадке
а-а от распора Н под
углом α к направлению
волокон;
2. То же по площадке u-u
от реакции R под углом
90°-α;
3. Проверка анкера на срез
от распора H.
1. Проверка смятия древесины
вдоль волокон по площадке а-а
от усилия N;
2. Проверка нагелей при действии
Q с учетом передачи усилия под
углом 90° к направлению
волокон древесины; проверка
анкера.

22.

Лекция 16
КДиП-И
Лекция 17
№16/22
При больших значениях Q
рекомендуется площадку а-а
располагать
перпендикулярно не
продольной оси, а –
равнодействующему усилию
(N->Q).
1.3 Примеры зданий и сооружений с применением клееных
арок

23.

Лекция 16
КДиП-И
Лекция 17
№16/23
При возведении арочных сооружений как правило используют технологию
блочного монтажа.

24.

Лекция 16
КДиП-И
Лекция 17
№16/24

25.

Лекция 16
КДиП-И
Лекция 17
№16/25
Выполнение
жесткого стыка
фрагментов
арочной
конструкции.

26.

Лекция 16
КДиП-И
Лекция 17
№16/26
Внешний вид
клеедеревянных арок
покрытия пролетом 36
м, балок связи и
прогонов
Конструкция опорного
узла
Стальная затяжка из
4 стержней и подвес
Высота сечения
клеедеревянной арки
1400 мм
Верхняя часть подвеса
Фрагмент деревянного
настила

27.

Лекция 16
КДиП-И
Лекция 17
№16/27
Мосты.

28.

Лекция 16
КДиП-И
Лекция 17
№16/28
Узлы здания со стрельчатой аркой

29.

Лекция 16
КДиП-И
Лекция 17
№16/29