Клеефанерные балки с плоской стенкой

Клеефанерные балки такого типа состоят из фанерных стенок и дощатых поясов (рис.5.6). Поперечное сечение балки – двутавровое или коробчатое.

Клеефанерные балки могут быть постоянной высоты, двухскатными, а также с криволинейным верхним поясом. Достоинством клеефанерных балок с криволинейным верхним поясом по сравнению с двухскатными в том, что они не имеют стыка в коньке и поэтому могут быть выполнены без использования металлических элементов.

Для лучшего использования несущей способности фанерной стенки листы фанеры располагаются так, чтобы волокна ее рубашки были параллельны оси балки. Толщина стенки должна быть больше 8 мм, стыки фанерное стенки по длине выполняются ну ус или притык с накладками.

Рис.5.6 Клеефанерные балки с плоской стенкой: а - общий вид; б - двутавровое сечение; в - коробчатое сечение; г - полка из досок плашмя

Рекомендуемые пролеты рассматриваемых балок 9…18 м. Высота балки h принимается в пределах (1/8 – 1/12)l , где l – пролет балки. Высота поясов балки h_п=(1/6 -1/8)h. Пояса изготавливают из досок толщиной δ≤ 50мм и шириной не более 100мм. При большой высоте поясов примыкающий к фанерной стенке слой выполняется из двух досок шириной не более 100 мм каждая, с зазором между ними 5мм для снижения напряжений в клеевом шве меду древесиной и фанерой.

Для обеспечения устойчивости фанерной стенки ставятся дощатые ребра жесткости с шагом (1/8 – 1/10)l : в двутавровых балках – снаружи, в коробчатых – внутри. В крайних панелях, где стенка напряжена сдвигающими усилиями, может быть поставлен диагональный подкос жесткости. Стыки фанерных листов рекомендуется выполнять в местах постановки ребер жесткости.

Расчет клеефанерных балок выполняется по приведенным геометрическим характеристикам.

При приведении геометрических характеристик сечения, приведенных к древесине, используют формулы:

(5.20)

где Е_ф и Е_др – соответственно модули упругости фанеры и древесины; h – высота балки в расчетном сечении.

В двухскатных балках опасное сечение не совпадает с сечением, где возникает наибольший изгибающий момент. Опасное (расчетное) сечение находится от опоры на расстоянии х₀, равном

(5.21)

где h₀ - высота балки на опоре между центрами поясов; α – угол наклона верхнего пояса.

Значение расчетного изгибающего момента M_x0 в опасном сечении балки равно

(5.22)

Расчет клеефанерных балок с плоской стенкой ведется с учетом работы фанерной стенки на изгиб. Однако основная доля нормальных напряжений воспринимается поясами, где возникают либо растягивающие, либо сжимающие напряжения. Поэтому верхний пояс (сжатый) рассчитываем как центрально сжатый стержень по формуле

(5.23)

а нижний (растянутый) пояс рассчитываем как растянутый элемент по формуле

(5.24)

В формулах: М – расчетный изгибающий момент; – приведенный к древесине момент сопротивления сечения; φ – коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба верхнего пояса; R_c и R_p– расчетные сопротивления древесины на сжатие и растяжение вдоль волокон.

Прочность стенки в опасном сечении проверяется по главным растягивающим напряжениям по формуле

(5.25)

где σ_cm – нормальное напряжение в стенке на уровне внутренней кромке поясов; τ_cm – касательное напряжение в стенке на уровне внутренней кромки поясов; R_ф.р.α– расчетное сопротивление фанеры растяжению, определяемое по графику рис.17. Прил.5 СНиП [1].

Угол α определяется по зависимости tg2α=2τ_cm/σ_cm.

Проверка прочности по касательным напряжениям в швах между поясом и стенкой выполняются по формуле

(5.26)

где – статический момент пояса относительно нейтральной оси, умноженный на Е_ф/Е_др;

– приведенный к фанере момент инерции опорного сечения; Σh_п=nh_п , где h_п - высота пояса, n – число вертикальных швов; R_ф.ск – расчетное сопротивление фанеры скалыванию.

Фанерная стенка проверяется на срез в опорном сечении в уровне нейтральной оси:

(5.27)

где – приведенный к фанере статический момент половины сечения относительно нейтральной оси; R_ф.ср – расчетное сопротивление фанеры срезу.

Если h_cт/ , то следует выполнять проверку на устойчивость фанерной стенки по формуле

(5.27)

где h_cт – высота стенки между внутренними кромками полок; k_u и k_τ– коэффициенты определяемые по графикам рис.18,19 прил.5 СНиП [1]; h_расч- расчетная высота стенки, принимается равной h_ст при расстоянии между осями ребер жесткости а≥h_ст и равной а при а<h_ст.

Прогиб клеефанерной балки определяется как для клеедощатой балки, принимая жесткость сечения, равной 0,7Е_др .