Сплошностенчатые колонны.

ЛЕКЦИЯ 10
6.4. Распорные системы
 Конструкции в которых от вертикальных нагрузок возникают
горизонтальные опорные реакции называют распорными:
q
q
R
R
R
R
q
H
H
R
R
 Наиболее распространенные распорные конструкции:
1. Треугольные и пятиугольные арки из прямолинейных элементов
2. Сегментные и стрельчатые арки
3. Трехшарнирные рамы
6.4.1. Деревянные арки
1) Арки из прямолинейных элементов
Распорную систему треугольного очертания проектируют со стальной затяжкой
или с опиранием непосредственно на фундаменты с применением прямолинейных
элементов:
цельнодеревянных,
составных,
дощатоклееных.
Узлы решают с эксцентриситетом, благодаря чему уменьшается расчетный
изгибающий момент
е
N

Клееный элемент проверяют на прочность и устойчивость плоской формы
деформирования как сжато-изгибаемый элемент.

К недостаткам эксцентричного решения узлов относится концентрация
скалывающих напряжений в зоне опирания, что учитывается введением
коэффициента 1/Кск к расчетному сопротивлению:

Значение эксцентриситета ограничивают, е  0,15 h.
2) Сегментные арки
 Сегментные арки проектируют со стальной затяжкой или с
опиранием непосредственно на фундаменты.
 Сечения арок составные на податливых связях, дощатоклееные
или клеефанерные.
 Сегментные арки составного сечения на податливых связях:
 кружальные – из нескольких рядов дощатых косяков с соединением на
гвоздях;

дощато-гвоздевые с перекрестной стенкой – из сегментных дощатогвоздевых балок
 Дощатоклееные и клеефанерные арки могут иметь пролеты более
100 м .
 Пролет ограничивается технологическими возможностями завода
изготовителя или условиями транспортировки.
 Арки склеивают из пакета досок. Сечение прямоугольное
постоянной высоты.
 При больших пролетах целесообразно применение арок с
переменной высотой сечения, принятой с учетом изменения
изгибающего момента по длине арки.
 Арки рассчитывают на следующие нагрузки.
Вертикальные:
 постоянные от веса покрытия и собственного веса;
 временные снеговые,
 временные от коммуникаций, размещаемых на покрытии.
Горизонтальные:
 временные ветровые.
 Расчет арок выполняется в следующем порядке:
1. геометрический расчет арки;
2. статический расчет;
3. подбор сечений и проверка напряжений;
4. расчет узлов арки.
 1. Геометрический расчет арки заключается в определении:
радиуса r,
центрального угла дуги полуарки
j,
длины оси полуарки S,
координат сечений х и у,
углов наклона касательных
an к оси в сечениях n
 2. Статический расчет выполняется обычными методами
строительной механики или в расчетных комплексах.

Определяются:

N,Q и M от расчетных нагрузок не менее чем в 5 сечениях на длине
полуарки,


N,Q и M в коньковом сечении арки,

опорные реакции в опорном сечении.
Составляют два расчетных сочетания усилий:
Mmax(+), Nсоотв, Qсоотв;
Mmax(–), Nсоотв, Qсоотв.
 При загружении вертикальной нагрузкой учитывают возможные
неблагоприятные сочетания при одностороннем нагружении (на
половину пролета)
 3. Расчет сечений арки производят по формулам расчета
прочности внецентренно сжатых элементов.
При определении коэффициента
N – сжимающая сила в коньковом сечении арки.
 Расчет на устойчивость плоской формы деформирования
выполняют дважды:
М(+) – сжатая верхняя кромка раскреплена из плоскости изгиба конструкциями
кровли, растянутая нижняя – раскреплений не имеет;
М(–) – сжатая нижняя кромка не имеет раскреплений из плоскости, растянутая
верхняя – раскреплена конструкциями кровли.
4. Решение узлов в большой степени зависит от пролета арки.
 Коньковый узел в трехшарнирных арках малых пролетов можно
выполнять с двусторонними деревянными накладками на болтах.
Коньковый узел треугольной арки
Коньковый узел сегментной арки
Расчетная схема накладки и нагельного соединения
Коньковый узел арок больших пролетов
 В опорных узлах арок проверяют древесину на смятие с учетом
угла между напряжениями смятия и волокнами древесины.
 Стальные детали узлов рассчитывают по правилам расчета
стальных конструкций.
Опорные узлы арок с передачей распора на фундамент:
Опорный узел треугольной арки
Опорный узел сегментной арки
Опорные узлы арок с передачей распора на затяжки:
Шарнирный опорный узел арки большого пролета
3) Стрельчатые арки
 Стрельчатая арка состоит из двух пологих двухшарнирных арок.
 Усилия в сечениях определяют из статического расчета.
 Дальнейший расчет выполняется для полуарки – как для пологой
сегментной арки.
6.4.2. Деревянные трехшарнирные рамы
 Деревянные трехшарнирные рамы применяют в одно- и
многопролетных зданиях различного назначения.
 По конструктивному решению, в зависимости от конструкции
карнизного узла, различают рамы:






а — гнутоклееная;
б — ломаноклееная;
в — четырехподкосная;
г — двухподкосная;
д — с внутренними опорными подкосами;
е — с наружными опорными раскосами.
 Наличие жесткого узла в месте сопряжения ригеля со стойкой
позволяет уменьшить положительный момент в ригеле по
сравнению с балкой.
 Поэтому рамной конструкцией можно перекрыть пролет до 60 м,
 Высота ригеля рамы может быть принята меньше высоты
стропильной фермы.
Эпюры моментов в гнутоклееной раме и раме ломаноклееной
 Расчет трехшарнирной рамы сводится, в основном, к расчету
жесткого карнизного узла на совместное действие M, N и Q по
биссектрисному сечению.
 Опорное сечение стойки и коньковое сечение ригеля назначаются
конструктивно исходя из расчетных размеров карнизного сечения.
 Сечение трехшарнирной рамы может быть дощатоклееным одно- и
двустенчатым, а также клеефанерным коробчатым
 Варианты решения карнизных узлов дощатоклееных балок из
прямолинейных элементов:
на зубчатом стыке;
с фанерными накладками;
на нагелях
 Варианты решения карнизных узлов дощатоклееных балок с
пятиугольной вставкой и гнутоклееной вставкой из тонких досок
или шпона:
 Рамы малых пролетов выполняют цельнодеревянными из брусьев
или бревен с подкосным решением карнизного узла:



а — трехшарнирная подкосная;
б — трехшарнирная подбалочно-подкосная;
в — двух-шарнирная ригельно-подкосная;
1 — стойка; 2 — ригель; 3 — подкос; 4 — подбалка; 5 — ригель.
 Коньковый узел работает аналогично узлу деревянных арок
На стальных накладках
На деревянных накладках
 В опорном узле древесина рассчитывается на смятие поперек
волокон от горизонтальной опорной реакции.
 Стальной башмак рассчитывается по правилам расчета стальных
конструкций.
 Решение опорного узла с подкосом: