Клеедощатые балки

Клееные деревянные балки изготавливаются в заводских условиях, специализированных цехах при качественной сушке пиломатериалов. Дощатоклееные балки в настоящее время являются основным видом деревянных балок, рекомендуемых к применению в зданиях различного назначения.

Основные преимущества клееных деревянных балок

· работают как монолитные, т.е. под нагрузкой ведут себя как элементы цельного сечения;

· возможность получения путем склеивания досок балок большого поперечного сечения и длины;

· использование при изготовлении балок маломерных материалов, при длине элемента более 6 м отдельные доски стыкуются по длине с помощью зубчатого шипа и, следовательно, балки не имеют стыка, ослабляющего сечение;

· за счет рационального размещения пиломатериалов можно существенно снизить стоимость балки; слоя из досок первого и второго сорта укладывают в наиболее напряженные зоны балки, а слои из досок второго или третьего сорта - в менее напряженные места; можно использовать балки комбинированной конструкции: в напряженных зонах сечения используется, например, лиственница или сосна, а в средних - менее напряженных зонах, размещается менее прочная древесина (например кедр, пихта или даже лиственные породы.

Клеедощатые балки имеют пролеты от 6 до 24 м. Основные виды балок (рис.5.3): балка постоянного сечения, двухскатная балка, гнутоклееная балка. Поперечное сечение балок может быть прямоугольным или двутавровым (см.рис.5.3). Высоту балок принимают в пределах (1/8-1/12) l, l - пролет балки. Балки получают склеиванием остроженных досок по пласти. Толщина слоя с учетом острожки δ_сл≤33 мм для балок криволинейного очертания и δ_сл≤42 мм для балок прямолинейного очертания.

Рис. 5.3. Клееные деревянные балки:

а- схема приложения нагрузки; б- основные типы балок; в- типы поперечных сечений

(1 – сплошное, 2- спаренное, 3- тавровое, 4- двутавровое, 5-коробчатое)

Ширину балок принимают исходя из условия опирания на балку прогонов или плит покрытия и обеспечения монтажной жесткости. При конструировании балок двутаврового сечения, ширина стенки принимается не менее половины ширины полки b_ст/b_п≤ 1/2 но не менее 80 мм, отношение высоты стенки h_ст к ее ширине h_ст/ b_ст≤ 6.

Расчет клееных балок по нормальным напряжениям выполняется по формуле

(5.7)

где М- расчетный изгибающий момент; W_нт - момент сопротивления сечения нетто; R_и - расчетное сопротивление древесины изгибу; m_б,m_сл,m_гн - коэффициенты, учитывающие соответственно влияние высоты сечения, толщину слоев, кривизну балки.

Значения коэффициентов m_б,m_сл,m_гн приводятся в таблицах СНиП [1].

Для расчета прямолинейных балок значения коэффициентов m_б,m_сл приведены в таблице 5.2, 5.3.

Значения коэффициентов m_б

Таблица 5.2

Значения коэффициентов m_сл

Таблица 5.3

В двухскатных балках опасное сечение (где возникает максимальное напряжение от изгиба) не совпадает с сечением, где возникает наибольший изгибающий момент, находится на расстоянии x₀ от опоры.

При равномерно распределенной нагрузке по всей длине балки расстояние х₀ находится по формулам:

а) для балок прямоугольного сечения

(5.8)

где l - пролет балки; h_оn - высота балки на опоре; h - высота балки в середине пролета;

б) для балок двутаврового сечения

(5.9)

где

h₁ - высота на опоре между осями поясов к горизонтали.

Дощатоклееные балки прямоугольное сечение, особенно с большим отношением высоты к ширине поперечного сечения, следует проверять на устойчивость плоской форме деформирования по формуле

(5.10)

где М - максимальный изгибающий момент на рассчитываемом участке l_p; W_бр - максимальный момент сопротивления сечения брутто на рассматриваемом участке l_p; - коэффициент устойчивости при изгибе элемента.

Коэффициент определяется по выражению

где b - ширина поперечного сечения; h - максимальная высота поперечного сечения на длине l_p; l_p - максимальное расстояние между точками закрепления сжатой кромки балки; k_ф - коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l_p, определяемый по таблице 2 приложения 4 СНиП [1].

Проверку устойчивости плоской формы деформирования балок двутаврового сечения следует выполнять при условии l_p > 7b, где b - ширина поперечного сечения.

Расчет на устойчивость выполняется по формуле

(5.11)

где - коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба сжатого пояса; R_c - расчетное сопротивление древесины сжатию.

Выполняется проверка прочности клеевого шва на скалывание в сечении с максимальной поперечной силой Q:

(5.12)

где Q - расчетная поперечная сила; S_бр - момент инерции брутто поперечного сечения; R_ск - расчетное сопротивление скалыванию при изгибе для клееных элементов.

Расчет балок по второй группе предельных состояний выполняется по условию

(5.13)

где f - максимальный прогиб балки; f_u - предельно допустимый прогиб.

Максимальный прогиб балки равен

(5.14)

где f₀ - прогиб балки постоянного сечения h без учета деформации сдвига от нормативной нагрузки; h - наибольшая высота сечения; k - коэффициент, учитывающий изменение высоты балки (для балок с h=const по всей длине k=1); c - коэффициент, учитывающий влияние деформации сдвига от поперечной силы.

Значения коэффициентов k и с приведены в табл.3 Приложения 4 [1].

Для балок постоянного сечения при действии равнораспределенной нагрузки

k=1, c=19,2.