Дерев'яні стойки. - Реферати онлайн

Дерев’яні стойки.

Навантаження, що сприймаються плоскими несучими конструкціями покриття (балки, арки покриття, ферми), передаються на фундамент через стійки або колони.

У будівлях з дерев’яними конструкціями покриття доцільно застосовувати дерев’яні стійки, хоча іноді виникає необхідність установки залізобетонні або металеві колони.

Дерев’яні стійки є стислими або стисло-згинальними конструкціями, що несуть, що спираються на фундаменти. Їх застосовують у вигляді вертикальних стрижнів, що підтримують покриття або перекриття, у вигляді стійок підкісних систем, у вигляді жорстко замурованих стійок однопрогонових або багатопрогонових рам.

За конструкцією їх можна поділити на стійки клеєні та стійки з цілісних елементів.

Клеєні стійки

Дощатоклеєні та клеєфанерні стійки є елементами заводського виготовлення.

Рисунок 1 – Дощатоклеєні стійки

а) постійного прямокутного та квадратного перерізу;

б) змінного прямокутного перерізу

Рисунок 2 – Клеєфанерні стійки

Клеєні стійки можуть мати більший поперечний переріз і висоту до 8-10 м. Для їх виготовлення використовують деревину 2 та 3 сортів. Переваги таких стійок полягають у їхній індустріальності, простоті транспортування та монтажу.

Стійки із цілісних елементів

Поділяються на такі види:

1) у вигляді одиночного бруса або колоди

Рисунок 3 – Стійки з одиночних колод та брусів

Такі стійки мають порівняно невелику несучу здатність. Їх висота та розмір поперечного перерізу обмежено сортаментом лісоматеріалів.

У цих стійках зазвичай застосовують шарнірне опирання на фундамент.

2) Стійки у вигляді елементів складеного перерізу набраного з двох або декількох брусів, дощок або колод, з’єднаних болтами або іншими податливими зв’язками

Рисунок 4 – Складові брущаті стійки

а) суцільна; б) наскрізна із прокладками; 1 – бруси; 2 – болти; 3 – прокладки

Рисунок 5 – Складова стійка із дощок

Стійки складового перерізу так само мають висоту, обмежену сортаментом, однак їхня несуча здатність може істотно вище в порівнянні зі стійками з одиночного перерізу.

З’єднання, що застосовуються для згуртовування цих стійок (болти, цвяхи, шпонки) є податливими, що збільшує гнучкість стійок і має бути враховано під час розрахунку.

Гратчасті стійки

Застосовують найчастіше як стисло-зігнуті стійки рам. Вони можуть бути з паралельними поясами або одним похилим поясом. Різновидом останнього є трикутні стійки.

Рисунок 6 – Гратчасті стійки

а) прямокутна; б) трикутна

Елементи решітчастих стояків з’єднуються у вузлах на болтах.

Рисунок 7 – Перетин решітчастої стійки

а) пояси з двох гілок, грати з одного; б) пояси та грати з однієї гілки

Якщо грати виконані з однієї гілки, а пояси – з двох (рис. 7а), то грати пропускаються між гілками поясів і кріпляться безпосередньо до останніх. Якщо пояси і грати виконуються одногілкими (рис. 7б), то з’єднання елементів грат з поясами виконується встик, і вузли конструюються зі сталевими накладками на болтах.

Стійки з паралельними поясами можуть бути східчастими. У цьому випадку більш високий зовнішній пояс спираються несучі конструкції покриття, а на внутрішній — підкранові балки.

Розрахунок стійок

Обчислення зусиль у стійках виробляють з урахуванням прикладених до стійки навантажень.

Середні стійки

Середні стійки каркасу будівлі працюють і розраховуються як центрально стислі елементи на дію найбільшого стискаючого зусилля N від власної ваги всіх конструкцій покриття (G) та снігового навантаження та снігового навантаження (Рсн).

Рисунок 8 – Навантаження на середню стійку

Розрахунок центрально стислих середніх стійок виробляють:

а) на міцність

де — Розрахунковий опір деревини стиску вздовж волокон;

— Площа нетто поперечного перерізу елемента;

б) на стійкість

де — Коефіцієнт поздовжнього вигину;

— Розрахункова площа поперечного перерізу елемента;

Навантаження збираються з площі покриття за планом, що припадає на одну середню стійку ().

Рисунок 9 – Вантажні площі середньої та крайньої колон

Крайні стійки

Крайня стійка знаходиться під дією поздовжніх до осі стійки навантажень (G і Рсн), які збираються із площі та поперечних , і Х. Крім цього від дії вітру виникає поздовжня сила .

Рисунок 10 – Навантаження на крайню стійку

G – навантаження від власної ваги конструкцій покриття;

Рсн — Навантаження від ваги снігового покриву;

– вертикальне вітрове навантаження;

— вітрове навантаження від вітру зліва (напір вітру);

– вітрове навантаження (відсмоктування) при вітрі праворуч;

Х – горизонтальна зосереджена сила, прикладена у точці примикання ригеля до стійки.

У разі жорсткого закладення стійок для однопрогонової рами:

Рисунок 11 – Схема навантажень при жорсткому затисканні стійок у фундаменті

де – горизонтальні вітрові навантаження відповідно від вітру ліворуч і праворуч, прикладені до стійки у місці примикання до неї ригеля.

де — Висота опорного перерізу ригеля або балки.

Вплив сил буде суттєво, якщо ригель на опорі має значну висоту.

У разі шарнірного спирання стійки на фундамент для однопрогонової рами:

Рисунок 12 – Схема навантажень при шарнірному спиранні стійок на фундаменті

Для багатопрогонових рамних конструкцій при вітрі зліва p₂ і w₂, а при вітрі справа p₁ і w₂ дорівнюватимуть нулю.

Крайні стійки розраховуються як стисло-згинальні елементи. Значення поздовжньої сили N і згинального моменту M приймаються для такого поєднання навантажень, при якому виникають найбільші напруги, що стискають.

Ексцентриситет дорівнює:

Рекомендується визначати як max при наступних поєднаннях навантажень:

1) 0.9 (G + P_c + вітер зліва)

2) 0.9 (G + P_c + вітер праворуч)

3) G+P_c

Для стійки, що входить до складу рами, максимальний момент, що згинає, беруть як max з обчислених для випадку вітру зліва М_л і справа М_пр:

де е – ексцентриситет додатку поздовжньої сили N, що включає найбільш несприятливе поєднання навантажень G, P_c, P_b — Кожна зі своїм знаком.

Ексцентриситет для стійок з постійною висотою перерізу дорівнює нулю (е = 0), а для стійок зі змінною висотою перерізу береться як різниця між геометричною віссю опорного перерізу та віссю додатка поздовжньої сили.

Розрахунок стисло — вигнутих крайніх стійок проводиться:

а) на міцність:

б) на стійкість плоскої форми згину за відсутності закріплення або за розрахункової довжини між точками закріплення l_p > 70b²/n за формулою:

Геометричні характеристики, що входять до формули, обчислюються в опорному перерізі. З площини рами стійки розраховують як центрально стислий елемент.

Розрахунок стислих і стисло-вигнутих складових перерізів проводиться за наведеними вище формулами, проте при обчисленні коефіцієнтів φ і ξ у цих формулах враховується збільшення гнучкості стійки за рахунок податливості зв’язків, що з’єднують гілки. Ця збільшена гнучкість названа наведеною гнучкістю λ_n.

Розрахунок решітчастих стійок можна звести до розрахунку ферм. При цьому вітрове рівномірно розподілене навантаження зводиться до зосереджених вантажів у вузлах ферми. Вважається, що вертикальні сили G, P_c, P_bсприймаються лише поясами стійки.

Вузли стійок

У верхньому вузлі, де на стійку спирається конструкція покриття, що несе, стійка відчуває зминання вздовж волокон.

Рисунок 13 – Вузол спирання балки на стійку

Цей вузол має однотипне рішення для стійок різних видів.

Опорний вузол

Для стійок з цілісних елементів та для клеєних стійок, що працюють на стиснення, опорний вузол вирішується простим упором стійки в сталевий черевик, який прикріплений до фундаменту анкерними болтами. Стійки кріплять до черевика болтами, діаметр і кількість яких визначається з конструктивних міркувань.

У стисло-згинальних жорстко замурованих стійках вузол може бути здійснений у вигляді анкерних столиків, прикріплених до стійки болтами.

Вузол приймає поздовжню силу N і згинальний момент М.