КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА

ЛЕКЦИЯ

Подкосные системы

Подкосные системы относятся к простейшим комбинированным системам, которые увеличивают несущую способность деревянной балки (клееной или брусчатой) с помощью дополнительных опор.

Несущую способность балок при больших нагрузках можно значительно увеличить введением снизу подкосов и ригелей. Кроме того при шарнирном опирании стоек на фундаменты подкосы создают поперечную устойчивость сооружения, связывая стойки и ригель в единую рамную конструкцию.

Основным преимуществом подкосных систем являются: простота конструкции, возможность изготовления их из круглого местного леса, а также из брусьев без привлечения высококвалифицированных исполнителей, эффективное использованиеработы бревен на сжатие с изгибом и сравнительно небольшой расход стали на скобы и болты.

Подкосные системы применяются в несущих конструкциях временных и вспомогательных сооружений, в строительных конструкциях с/х зданий, в мостах и эстакадах. Этими конструкциями перекрываются пролеты 4 – 9 м.

Основные типы подкосных систем:

- одноподкосная

- ригельно – подкосная

- трапециевидно-подкосная

Особенностью этих систем является работа при односторонней вертикальной нагрузке на поперечный изгиб от распора не только их ригелей, но и стоек.

При постановке затяжек по стойкам можно воспринять этот распор.

Увеличение жесткости стоек достигается установкой решетчатых опор

При горизонтальной ветровой нагрузке стойки всех систем работают на поперечный изгиб.

Для деревянных каркасов одноэтажных зданий наиболее широко применяются трапециевидно-подкосные системы, у которых подкосы упираются своими верхними концами в прогон. Верхние концы подкосов обычно располагаются в третях пролета прогона, а нижние – на высоте не менее 2,25 м от уровня пола. Угол наклона подкосов составляет от 30 до 45°.

Основные схемы трапециевидно-подкосных схем:

Подкосы соединяют со стойками и прогоном лобовыми врубками и скобами, так как при обычных значениях постоянной и временной нагрузок в подкосах многопролетных схем возникают только сжимающие усилия. В крайних подкосах двухпролетных схем могут возникнуть растягивающие усилия от воздействия ветровой нагрузки или снеговой, если она действует на одном из скатов кровли и более чем в два раза превосходит постоянную нагрузку. В этом случае подкос прикрепляется к стойке и прогону парными накладками на болтах.

Стыки прогона в зависимости от сортамента бревен могут быть расположены над стойками (а, б, в) или в средней части ригеля недалеко от мест примыкания подкоса (г) ( на расстоянии 1/4-1/5 пролета между врубками средних подкосов), за исключением конька, в котором стык неизбежен.

При проектировании трапециевидно-подкосных систем следует учитывать сбег бревен, располагая их в стойках тонким концом вверх, а в крайних пролетах прогонов тонким концом к наружной стойке.

Концы стоек могут шарнирно опираться непосредственно на каменный фундамент или их частично защемляют путем устройства зарытых в грунт ж/б коротышей, прикрепленных выше уровня земли к стойкам болтами.

Расчет трапециевидно-подкосных систем

Статический расчет производят упрощенными способами. Большая точность расчета не нужна в связи с тем, что на работе такой рамы сльно сказываются неточности изготовления, усушечные деформации и тому подобные факторы, трудно учитываемые в расчете.

Для упрощенного расчета при действии вертикальной q, кН/м и снеговой р, кН/м нагрузки при соблюдении условий конструирования, могут служить следующие приближенные формулы.

1. Расчетный изгибающий момент в прогоне:

( для схем а, в);

( для схемы б).

2. Расчетные изгибающие моменты в стойках:

крайних ;

промежуточных ( для схемы б);

( для схемы в);

средних ( для схемы а);

( для схем в).

2. Расчетные сжимающие усилия:

в стойках ; ;

в подкосах ;

( для схем а, в);

( для схемы б).

Воздействие горизонтальной ветровой нагрузки W= W_давл+ W_отсос, приложенной в левом и правом карнизном узлах, следует учитывать только в расчете стоек на воздействие изгибающего момента M_w=H_wh_1,

где H_w определяется по следующим приближенным формулам:

для крайних стоек

,

где n_ср – число промежуточных и средних стоек.

для промежуточных и средних стоек

По найденным изгибающим моментам и усилиям проводят подбор сечений всех элементов трапециевидно-подкосной системы. Стойки подкосных систем рассчитывают на продольный изгиб из плоскости системы со свободной длиной l₀=h и на сжатие с изгибом в плоскости системы со свободной длиной, равной 2,5h₁, в предположении, что нижний участок стойки является консолью, упруго закрепленной в точках примыкания подкоса и прогона к стойке.

Заготовка всех многократно повторяющихся элементов трапециевидно-подкосных систем и сборка монтажных блоков должны производиться с помощью шаблонов и кондукторов, без чего не могут быть обеспечены ни требуемое качество сооружения, ни достаточно высокие темпы строительства.

Монтаж трапециевидно-подкосных систем, собираемых в горизонтальном положении, как правило, выполняется их окантованием по линии опирания на фундаменты.