Расчёт консольно-балочных прогонов

Консольно-балочные прогоны рассчитываются как неразрезные балки

Рисунок 5 - Схема консольно-балочного прогона со встречным расположением шарниров

При Х=0, 15консольно-балочные прогоны рассчитывают по равномоментной схеме, по которой максимальные изгибающие моменты на опорах равны по абсолютному значению изгибающим моментам в пролётах:

(5)При Х=0, 21 консольно-балочные прогоны рассчитывают по равнопрогибной схеме. По этой схеме максимальные изгибающие моменты возникают на промежуточных опорах:

(6)При одинаковых пролётах по всей длине прогона изгибающий момент и опорная реакция первой промежуточной опоры будут больше остальных, что потребует усиления крайнего пролёта прогона и опорной конструкции (ригеля).

Для выравнивания изгибающих моментов и опорных реакций в крайних пролётах надо уменьшить величину этих пролётов на 15% и принимать , где - крайний пролёт и - пролёт в средней части прогона, что не требует дополнительного усиления крайнего пролёта прогона и первой промежуточной опорной конструкции.

Расчёт консольно-балочных прогонов на прочность производят по формуле (3), в которой максимальный изгибающий момент принимают по формулам (5) или (6).

Прогибы консольно-балочных прогонов определяют по формула (7) и (8):

(7)для равномоментной схемы (Х=0, 15);

(8)для равнопрогибной схемы (Х=0, 21);

Консольно-балочные прогоны представляют собой неразрезную многопролётную балку. Их применение целесообразно в случаях действия равномерно-распределённой нагрузки по всей длине прогона.

· Стыки консольно-балочных прогонов располагают по два через пролёт, образуя схему со встречным расположением шарниров (рис. 3).

·

· Рисунок 3 - Схема консольно-балочного прогона со встречным расположением шарниров

· ностью

21Общая устойчивость остову деревянного здания мо­жет быть придана следующими способами.

Рис. 1. Поперечное сечение деревянного каркасного здания с защемленными в земле стойками, 1-подкосы; 2-пасынки.

имеющими на концах пасынки (деревянные антисептированные, железобетонные или металлические):
Рис. 2. Каркас здания с кансольно защемленными в фундаментах стойками сплошной или сквозной конструкции
^ Первый способ. Поперечную и продольную устойчи­вость здания создают пространственным защемлением каждой из стоек каркаса в грунте. Верхние концы стоек связывают через обвязку с элементами покрытия (рис. 1). Во избежание возможного в некоторых случаях перекашивания зданий в связи с деформациями грунта в местах защемления стоек в крайних пролетах продоль­ных и торцовых стен, а также в промежуточных проле­тах целесообразно устанавливать связи с интервалом 20 - 30 м. Для увеличения срока службы такого здания необходимо нижнюю часть стоек, зарытую в землю, антисептировать, чтобы не было быст­рого загнивания. Предпочтительнее нижние концы стоек располагать выше уровня пола и прикреплять их болтами или хомутами к сменяемым деревянным, а еще луч­ше - железобетонным пасынкам. Этот способ получил широкое распространение в строительстве временных зданий.

^ Второй способ. Поперечная устойчивость здания обеспечивается защемлением в фундаментах плоских деревянных стоек, решетчатых или клееных (см. рис. 2).

Решетчатые стойки защемляют натяжными анкерами. Прикрепление клееных стоек к фундаменту показано на рис. 3.

Рис. 3. Способ защемления деревянных клееных стоек.

Анкерами служат стальные полосы, заделываемые в фундамент и рассчитываемые на максимальное отрывающее усилие N_а, определяемое при наиневыгоднейшем сочетании нагрузок. К анкерным полоскам приварены равнобокие уголки. В опорной части клееная стойка на длине l_ск, определяемой по расчету на скалывание с при­жимом, имеет увеличенную высоту сечения для образо­вания наклонных площадок смятия под углом 30 - 45°, на которые укладывают уголки. Сквозь консольные час­ти уголков с двух сторон стойки проходят перекрестные тяжи с нарезкой на обоих концах. В месте пересечения они приварены к стальным пластинкам, прилегающим вплотную к боковым граням клееной стойки.
Усилие в тяже определяют по формуле
Усилие, воспринимаемое площадкой смятия
Площадка скалывания воспринимает усилие

Продольную устойчивость здания с плоскими стойка­ми создают постановкой связей по продольным стенам и между внутренними стойками, если таковые имеются, в продольном направлении. Для неизменяемости каркас­ных торцовых стен в их крайних пролетах также ставят аналогичные связи.

^ Третий способ. Поперечную устойчивость здания обеспечивают, применяя простейшие комбинированные и подкосные системы, рамные системы или арочные конструкции, передающие распор непосред­ственно на фундаменты.

Продольная устойчивость здания может быть созда­на постановкой связей по продольным линиям стоек (рис. 4).

Рис. 4. Схема каркасного здания при шарнирном опирании стоек на

фундаменты и шарнирном примыкании к элементам кровельного покрытия.

Стеновые щиты при этом располагают с наружной стороны стоек. Продольную устойчивость зда­нию с арочными конструкциями, опертыми непосредст­венно на фундаменты, придают связи, расположенные в конструкции кровельного покрытия, а пространственную устойчивость нижним поясам - поперечные связи, соеди­няющие арки попарно.

^ Четвертый способ. Устойчивость каркасного здания при шарнирном опирании стоек на фундаменты и шар­нирном примыкании их к элементам покрытия можно создать лишь в том случае, если конструктивные элемен­ты покрытия и стен не только будут достаточно прочны­ми, жесткими и устойчивыми для восприятия всех дейст­вующих на них нагрузок, но и создадут неизменяемые, жесткие и устойчивые диафрагмы, образуя тем самым неизменяемую, жесткую и устойчивую пространственную коробку. Для этого в плоскости покрытия можно исполь­зовать применяемый в качестве основы под рулонную кровлю щитовой настил, связанный гвоздями с прогона­ми; в стенах могут быть использованы косые обшивки или специальные связи между стойками каркаса (см. рис. 2 и 4).

Участие ограждающих частей здания в обеспечении его пространственной устойчивости, которую устанавли­вают поверочным расчетом, возможно только при отно­сительно малых размерах здания.

Устойчивость и жесткость зданий, собираемых из го­товых щитов дощато-гвоздевой или клеефанерной конст­рукции заводского изготовления, перекос которых предотвращается устройством внутренних раскосов, диа­гональной обшивкой или оклейкой фанерой, может быть обеспечена, как и в предыдущем случае, жесткой горизон­тальной диафрагмой чердачного перекрытия или наклон­ным кровельным покрытием, надежно сопротивляющим­ся перекосу стен. Для этого необходимо, чтобы жесткость и устойчивость поперечных стен была доста­точной для восприятия в своей плоскости горизонталь­ных сил от ветра, передающихся от продольных стен через горизонтальную диафрагму (рис. 5). При этом щиты продольных стен, непосредственно восприни­мающих ветровую нагрузку, работают как однопролет­ная плита, опертая внизу на фундамент, а вверху на горизонтальную диафрагму. Щиты поперечных стен, па­раллельных направлению ветра, работают в своей плос­кости на перекос и опрокидывание.

Рассматривая устойчивость поперечной стены как суммарную устойчивость составляющих ее щитов, свя­занных между собой нащельниками на гвоздях, опреде­ляем расчетное ветровое давление, воспринимаемое по­перечной стеной

Рис. 5. Расчетная схема работы стеновых щитов на ветровую нагрузку:

1-щиты чердачного покрытия; 2-стеновые щиты.

22 К основным конструктивным типам пространственных деревянных конструкций относятся: распорные своды при прямоугольном плане и опирании на продольные стены; складки и своды оболочки, опёртые в основном только на поперечные торцевые стены, а также оболочки двоякой положительной или отрицательной кривизны; купола, опёртые по контуру круглого или многоугольного здания Указанные типы деревянных конструкций могут быть выполнены в виде: тонкостенных оболочек; ребристых складок и оболочек, в которых для увеличения жёсткости тонкостенные элементы усиленны рёбрами, сетчатых систем

Применение перечисленных пространственных деревянных конструкций целесообразно в следующих случаях: когда необходимо использовать внутренний габарит при малой строительной высоте конструкций (область применения сводов-оболочек и куполов); если в продольных стенах необходимы большие проёмы для ворот (например в ангарах) и опирание должно осуществляться на торцевые стены (это область применения сводов-оболочек и складок); в покрытиях над круглыми, овальными, квадратными и многоугольными помещениями в плане (область применения куполов).

Существует два основных вида распорных сводов: тонкостенный клеефанерный свод стрельчатого или круглого очертания с затяжкой или с передачей распора непосредственно опорам Конструкция сборная из клеефанерных полотнищ заводского изготовления. кружально-сетчатый свод кругового или стрельчатого очертания с затяжкой или с передачей распора на стены – для сводов круговых; – для стрельчатых сводов. Кружально-сетчатые своды являются наиболее распространёнными пространственными конструкциями.
Расчёт сетчатого свода. Для этого выделяют расчётную полосу свода, соответствующую шагу решётки. Затем определяют продольные силы N_a и изгибающие моменты M_a, как в арке постоянной жёсткости с соответствующей схемой опирания.

Если угол между образующей свода и сквозным косяком – α, то изгибающий момент, воспринимаемый косяком при шарнирном соединении косяков, когда момент воспринимается только одним сквозным косяком, будет:

;

А для косяков сводов с бесшарнирными узлами, когда набегающий косяк тоже воспринимает изгибающий момент:

;

Сжимающее усилие, приходящееся на один косяк, определяется аналогично:

;

Проверку прочности косяка производят как сжато-изогнутого элемента по формуле:

;

Расчёт куполов-оболочек с достаточной точностью ведётся по безмоментной теории оболочек

При расчёте принимается, что меридианные элементы и рёбра куполов воспринимают меридианальные усилия Т₁, кольцевые настилы – кольцевые усилия Т₂, а косые настилы – сдвигающие усилия S.

Усилия Т₁, Т₂ и S находят при трёх схемах загружения:

· 1 схема – собственный вес купола. Усилия в рёбрах Т₁ в левой точке А определится по формуле:

,

где: Q_φ – вес всей вышележащей части купола;

m – число рёбер.

Усилия Т₂ в кольцевом настиле на единицу ширины определится по формуле:

,

где: z – проекция на нормаль равномерно распределённой нагрузки

(кровля, косой и кольцевой настилы) и веса рёбер;

R – радиус сферы купола;

Т₁ – меридиональное усилие в рассматриваемой точке А;

а – расстояние между рёбрами.

Сдвигающее усилие S при симметричной нагрузке равно нулю (S=0)

· 2 схема – снеговая нагрузка на всём пролёте. Она принимается с учётом изменения интенсивности по поверхности купола по закону косинуса, что даёт равномерную нагрузку по плану интенсивностью р₀. Меридианные усилия:

, Кольцевые усилия: , Сдвигающие усилия: 3 схема – ветровая нагрузка. Действительная эпюра давления ветра (а) заменяется более простыми эпюрами: симметричной и кососимметричной.

Усилия от симметричной эпюры определяется по следующим формулам:

1. меридианальные усилия:

,

2. кольцевые усилия:

,

3. сдвигающие усилия:

Усилия от кососимметричной эпюры определяются по таблицам книги Дишингера «Оболочки, тонкостенные железобетонные купола и своды», М. 1971г.

Кососимметрическая нагрузка даёт сдвигающие усилия, на который рассчитывается косой настил.