Деревянные прогоны

На косой изгиб рассчитываются конструкции, изгибаемые в двух плоскостях. К таким конструкциям обычно относятся прогоны кровли с уклоном при опирании их на стропильные фермы.

Уклон кровли относительно невелик и скатная составляющая нагрузки qy в 3 – 6 раз меньше qx, однако жесткость прогона в плоскости ската мала (соотношение Wy/Wx составляет 1/6 – 1/8), следовательно, напряжения от скатной составляющей получаются большие, а суммируясь с напряжением от qx могут превысить расчетное сопротивление стали.

Общая устойчивость прогонов обеспечивается элементами крепления кровельных плит или настила к прогонам и силами трения между ними. Однако на практике силы трения при свободном опирании кровельных элементов могут оказаться недостаточными, тогда возможна потеря устойчивости прогона.

Прогон с сечением из швеллера следует устанавливать стенкой по направлению ската (рис. 3.6), чтобы уравновесить крутящий момент от составляющей qy, приложенной на верхнем поясе.

Рис. 3.6. К расчету прогона

Определяем вертикальные погонные нагрузки на прогон:

– нормативную

qn = gnb = 1,17 × 3 = 3,51 кН/м;

– расчетную

q = qb = 1,43 × 3 = 4,29 кН/м.

Раскладываем вертикальную расчетную нагрузку на составляющие, действующие в двух плоскостях изгиба:

qx = q сosα = 4,29 × 0,986 = 4,23 кН/м;

qy = q sinα = 1,29 × 0,165 = 0,71 кН/м.

где сosα = сos 9,5º = 0,986; sin 9,5º = 0,165.

Расчетные изгибающие моменты:

Mx = qxl2/8 = 4,23 × 62 / 8 = 19,04 кН·м;

My = qyl2/8 = 0,71 × 62 / 8 = 3,2 кН·м.

Подбор сечения прогона выполняем по упругой стадии работы материала.

Несущую способность прогона при изгибе в двух плоскостях проверяем по прочности (наиболее напряженная точка А).

Нормальное напряжение

где My/Mx = tga = tg 9,5о = 0,167;

Wx/Wy ≈ 6 – 8 – отношение моментов сопротивления сечения для прокатных швеллеров (предварительно принимаем Wx/Wy = 7).

Условие прочности

s = (Mx/Wx)(1 + 7tgα) £ Rygc,

откуда определяем требуемый момент сопротивления:

Wx,min = Mx(1 + 7 × 0,167)/(Rygc) = 1904 × 2,17 / (24 × 1) = 172,15 см3.

Учитывая собственный вес прогона (qn,пр = 0,21 кН/м), уточняем нагрузку:

qn = 3,51 + qn,пр = 3,51 + 0,21 = 3,72 кН/м;

q = 4,29 + qn,прγt = 4,29 + 0,21 × 1,05 = 4,51 кН/м;

qx = q сosα = 4,51 × 0,986 = 4,45 кН/м;

qy = q sinα = 4,51 × 0,165 = 0,74 кН/м.

Изгибающие моменты:

Mx = qxl2/8= 4,45 × 62/8 = 20,03 кН·м;

My = qyl2/8 = 0,74 × 62/8 = 3,33 кН·м.

Проверка прочности прогона:

Прочность прогона обеспечена.

Проверка общей устойчивости прогона. Условие устойчивости

где gc = 0,95 – коэффициент условий работы при проверке общей устойчивости (см. табл. 1.3);

jb – коэффициент устойчивости при изгибе, определяемый по . Значение jb определяют с учетом влияния возможного развития пластических деформаций при совместном действии косого изгиба и кручения в момент потери устойчивости.

Для определения коэффициента jb предварительно вычисляем коэффициент j1. Для балок двутаврового сечения с двумя осями симметрии он определяется по формуле

,

где значение y следует принимать по табл. 3.6 в зависимости от характера нагрузки и параметра α;

h = 22 см – полная высота сечения;

lef – расчетная длина балки, равная расстоянию между точками закреплений сжатого пояса от поперечных смещений (в примере lef = l = 6 м – при отсутствии связей).

Для балок швеллерного сечения коэффициент jb следует определять как для балок симметричного двутаврового сечения, при этом значения α необходимо вычислять по формуле

здесь It – момент инерции сечения при кручении.

Вычисленные значения j1 необходимо умножить на 0,7. Значения Ix, Iy, и It в формулах следует принимать для швеллера.

Определяем параметр α:

Конструкции прогонов.

Конструкции покрытия

Покрытие производственных зданий состоит из:

— кровельных конструкций (слоев)

— несущих элементов – прогонов, ферм

— связей

В зависимости от технологических особенностей

производства кровельные покрытия бывают

Теплыми

Холодными.

В зависимости от конструктивного решения кровельные покрытия разделяют на:

Покрытия по прогонам

Беспрогонные покрытия

Выбор конструкции кровли должен производиться на основании технико-экономической оценки вариантов с учетом:

− стоимости материалов

− стоимости изготовления конструкций

− стоимости монтажа конструкций

− стоимости перевозки.

Кроме того должны учитываться

— назначение здания;

— технологические особенности производства

— температурно-влажностный режим среды

— район строительства и наличие в районе производственных мощностей по выпуску конструкций;

— условия транспортировки;

— обеспечение монтажными механизмами.

Состав покрытия

№ пп Слои покрытия Материал
Защитный слой Бикрост, филиизол
Водоизоляционный слой. Унифлекс,
Выравнивающий слой. Цементно-песчанная стяжка, асфальтно-песчанная стяжка
Утеплитель. Минероловатные плиты, пенобетон, пенополистирол, пеносиликат, газосиликат, керамзитобетон
Пароизоляция. Фольгоизол 1 слой
Несущие элементы кровли
6.1. Кровля по прогонам -прогон сплошной -прогон сквозной -профилированный стальной настил -плоский стальной лист -волнистые стальные листы -асбоцементные волнистые листы
6.2. Беспрогонные кровли -каркасы стальных панелей — керамзитобетонные плиты — железобетонные плиты
Стропильные фермы и связи по покрытию

Кровля по прогонам

Прогоны устанавливают с шагом 1,5 или 3 м

на верхний пояс ферм в их узлах

или на верхний пояс балок.

Кровля по прогонамзначительно легче, экономична по расходу металла, но более трудоемка при монтаже.

Обычно в качестве прогонов применяют

При шаге 6 м прокатные или гнутые профили.

При шаге 12 м целесообразнее применять сквозные конструкции.

По прогонам укладывается стальной профилированный настил или мелкоразмерные армоцементные, керамзитобетонные, асбоцементные плиты.

Опирание прогонов на ферму

Профилированный настил укладывают на прогоны расположенные через 3 м.

При шаге стропильных ферм 4 м- настил может укладываться между фермами.

Профилированный лист

Профилированный настил изготавливается из тонкой оцинкованной рулонной стали толщиной t=0,8-1 мм

Листы типа «Н» предназначены для настилов покрытий. Листы типа «С» предназначены для обшивки стен.

В обозначении профилированного листа первая цифра – высота гофры – h; вторая – ширина листа – B1; третья – толщина листа. Например –Н 57-750-0,7– настил покрытия, у которого высота фибры – 57 мм; ширина листа без учета нахлеста – 750 мм; толщина листа – 0,7 мм.

Длина профилированного листа до 12 м.

Конструкции прогонов.

Прогоны воспринимают нагрузку от кровли и передают ее на стропильные фермы.

Прогоны бывают сплошного сечения и решетчатые.

Сплошные прогоны применяются при шаге стропильных ферм- 6м. Они тяжелее решетчатых, но проще в изготовлении.

В качестве прогонов при шаге ферм 6 м используют прокатные балки, гнутые профили (С-образные или Z-образные). z- образные сечения очень удобны в перевозке.

Гнутые профили можно применять и при шаге ферм 12 м., но в случае небольших снеговых нагрузок они не допустимы

В качестве прогонов могут применять двутавры с перфорированной стенкой.

При шаге ферм 12 м используют сквозные решетчатые прогоны (небольшие фермы пролетом 12 м)

Верхний пояс решетчатых прогонов выполняют из двух гнутых или прокатных швеллеров.

Сечение решетки принимают из одиночного гнутого или прокатного швеллера.

Могут быть и другие конструктивные фермы решетчатых прогонов.

Расчет сплошных прогонов.

При малых уклонах кровли работа прогона ничем не отличается от работы обычной прокатной балки на двух опорах.

При кровле с большим уклоном прогоны работают на изгиб в двух плоскостях.

q=qкр+qсн+qпр

где qкр − расчетная нагрузка от веса кровли;

qсн;− расчетная нагрузка от снега

qпр− расчетная нагрузка от самого прогона

Хотя скатная составляющая мала, напряжения от нее в прогоне получаются большими вследствие малой жесткости прогона относительно оси Y.

Поэтому, чтобы уменьшить изгибающий момент от скатной составляющей прогоны распределяют тяжами, из круглой стали диаметр 18-22 мм.

В панелях у конька тяжи крепятся к стропильной ферме или к коньковому прогону. В этом случае коньковый прогон должен иметь большую горизонтальную жесткость.

Узел крепления тяжа к прогону

В зависимости от технологических особенностей производства кровельные покрытия бывают теплыми и холодными.

В качестве утеплителя-

Применяют плиты из минеральной ваты, стеклоизолы,

В качестве теплоизоляции используют различные ячеистые плиты─ ячеистый бетон,пенобетон, пеносиликат, керамзитобетон,цементный фибролит.

Синтетические материалы- вспененный полиуретан- пенополиуретан; фенолформальдегидные пенопласты.

Теплоизоляционный слой- защищает внутреннее помещение от внешних температурных воздействий. Толщина утеплителя определяется теплотехническим расчетом.

Выравнивающий слой- цементная стяжка, асфальтовая стяжка ─ является основанием для гидроизоляционного ковра и создает необходимый уклон в случае плоской кровли.

Уклон кровли

В зависимости от принятого типа покрытия устанавливается необходимый уклон кровли для обеспечения водостока:

-в кровлях с гравийной защитой принимается уклон- 1,5%;

— при кровле из рулонных материалов без гравийной защиты-1/8-1/12;

-при кровле из асбестоцементных или армоцементных листов-1/4 -1/6.

-Пароизоляционный слой-

Пароизоляция препятствует проникновению паров воздуха из помещения в утеплитель.

Пароизоляция укладываемого на несущие элементы пред утеплителем.

Пароизоляция –фольгоизол, 1слой пергамина

Беспрогонные покрытия

Между фермами укладывают железобетонные или металлические панели или крупноразмерные плиты.

В последнее время наиболее широко стали применяться металлические панели. Ширина панелей -1.5 – 3 м.

Панели совмещают функции ограждающих и несущих конструкций

Панели покрытия полностью изготавливают на заводе.

Они просты в монтаже, однако они тяжелее кровли по прогонам, особенно если применять железобетонные панели.

Ж.б. панели приводят к повышенному расходу материалов на нижерасположенные несущие конструкции — фермы, колонны, фундаменты.

Продольные ребра плит опираются в узлах ферм на верхний пояс.

В том случае когда ширина плиты 1,5 м в фермах делают шпренгели, во избежание вне узловой передачи нагрузки.

Масса железобетонной плиты -2-2,5 кн/м.

Наиболее распространенными являются железобетонные ребристые плиты покрытия.

Длина плит 6 и 12 м.

Ширина 1,5 и 3 м.

Плиты укладывают на верхние пояса ферм и приваривают к фермам сваркой закладных деталей.

Узел опирания железобетонной панели на фермы

Снижение веса достигается путем предварительного напряжения железобетонных конструкций или при применении сводчатых покрытий.

Трехслойные панели покрытий «сэндвич»

Состоит из верхнего облицовочного слоя:

− профилированного настила с крупным профилем;

− оцинкованного железа t=1 мм;

Прогон — это несущий элемент конструкции здания. Прогон поддерживает кровлю или пол и передает нагрузку на стены, балки или стропильную ферму.

В данной статье мы рассмотрим прогоны в промышленных зданиях из прокатных профилей, алгоритм прочностного расчета погона и балки, ответим на вопрос: «Какой профиль применять эффективнее?».

В СНиП II-23-81* (Стальные конструкции) расчет прогонов производился без учета действия бимомента, в СП 16.13330.2011 (Актуализированной редакции СНиП II-23-81*) появилось требование учета бимомента. Давайте разберемся в чем заключается учет бимомента при расчете балок и прогонов. Хотя новый СП пока носит рекомендательный характер, но вскоре он будет обязателен к применению.

При нагрузке профиля, расположенного под углом или при не равномерной нагрузке на профиль образуется изгибно-крутящий момент, который называется бимомент.

Очень подробно о расчете балок и прогонов с учетом бимомента расписано в книге «Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций. Д.В.Бычков 1962.»

Расчет на изгиб согласно СНиП II-23-81*

Рассмотрим следующий вариант нагружения:

Расчет на прочность при изгибе в 2-х главных плоскостях рассчитывается по формуле 38 (СНиП II-23-81*)

где:

Mx и My — значения изгибающих моментов вокруг оси x-x и y-y;

Jxn и Jyn — момент инерции сечения нетто вокруг оси x-x и y-y;

x и y — расстояние от центра масс до рассматриваемой точки;

Ry — расчетное сопротивление стали изгибу;

γс — коэффициент условий работы.

Т.к. максимальное значение напряжение возникает при максимальных значениях x и y, тогда:

Переместив Ry и γс в левую часть уравнения, получим формулу для проверки прочности элемента конструкции:

Для равномерно-нагруженной балки максимальный момент равен:

Для прогона расположенного под наклоном формулы для определения моментов будут выглядеть следующим образом:

Wx и Wy — моменты сопротивления сечения, определяются согласно ГОСТ-у на прокат.

Ry — расчетное сопротивление стали определяется исходя из принятой марки стали согласно приложению 1 СНиП II-23-81*.

Коэффициент условий работы (γс) задается согласно таблице 6 СНиП II-23-81 и, в зависимости от назначения балки, равен от 0,9 до 1,1.

При угле наклона равной нулю My будет равен нулю, а Мx примет максимальное значение.

При увеличении угла наклона Mx уменьшается,а My увеличивается. В качестве прогона кровли обычно применяют швеллер, для него Wx имеет значение в несколько раз большее чем Wy. Для балки самым главным является значение Wx т.к. основной задачей балки является сопротивление изгибу в главной плоскости, но с увеличением угла изгибающий момент My увеличивается и это становится критическим фактором и необходимо увеличивать сечение. Для того, чтобы уменьшить момент My при больших уклонах применяют тяжи. Тяжи это элемент конструкции кровли, применяемый для уменьшения скатной составляющей момента. Схему расположения тяжей показана на следующих рисунках:

Верхний прогон тяжами не закрепляется т.к. нагрузка на него меньше, и покрытие кровли сможет обеспечить необходимую прочность. Тяжи делают из проката круглого сечения, в обычных ситуациях диаметр принимается 16 мм. Установка тяжей позволяет уменьшить изгибающий момент My.

Если тяжи делят прогон на 2-е части, то эпюра моментов будет соответствовать эпюре моментов 2-х пролетной балки, формула вычисления My будет выглядеть следующим образом:

Если тяжи делят прогон на 3-и части, то эпюра моментов будет соответсовать эпюре 3-х пролетной балки. Здесь есть интересный момент, при максимальном изгибающем моменте Mx изгибающий момент My не принимает своего максимального значения. В середине пролета My равен:

Максимальное значение My будет в точках крепления тяжей, здесь My принимает значение:

Изгибающий момент Mx в точке крепления тяжа примет значение :

Необходимо проверить оба условия.

Использование тяжей даже при угле 5 градусов дает прирост несущей способности 30 % по сравнению с прогоном без использования тяжей, поэтому их использование более чем оправданно. На более больших углах наклона использовать тяжи просто необходимо.

Расчет на изгиб согласно СП 16.133330.2011

Расчет на изгиб согласно СП 16.13330.2011 производится по формуле 43:

где:

Mx и My — значения изгибающих моментов вокруг оси x-x и y-y;

Jxn и Jyn — момент инерции сечения нетто вокруг оси x-x и y-y;

x и y — расстояние от центра масс до рассматриваемой точки;

Ry — расчетное сопротивление стали изгибу;

γс — коэффициент условий работы;

B — бимомент;

Jω-секториальный момент инерции;

ω-секториальная площадь;

1 — просто единица :).

Первые 2-а слагаемые мы уже разобрали, 3-е слагаемое это расчет напряжения в сечении при действии бимомента.

Бимомент возникает при скручивании профиля, но не обязательно необходимо прикладывать крутящий момент к профилю чтобы появился бимомент. При приложении нагрузки не через центр масс или при наклоне профиля возникают силы, скручивающие профиль. Если не учитывать эти силы, то профиль, особенно тонкостенный, может не выдержать нагрузки и закрутиться — это явление называют депланацией сечения. Мы разберем расчет прогона из швеллера при различных углах наклона.

Расчет бимомента B производим согласно методике, написанной в книге Д.В.Бычкова «Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций».

Бимомент при равномерно-распределенной нагрузке вычисляется согласно формуле в Приложении 12 Д.В.Бычкова «Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций»:

где:

α — это не угол, а коэффициент, определяемый согласно графика для определения расчетных изгибно-крутящих бимоментов (Приложение 12);

q — равномерно-распределенная нагрузка;

e — эксцентриситет приложения нагрузки относительно оси вращения;

l — длина стержня.

На следующем рисунке представлена схема нагружения швеллера:

Коэффициент α определяется согласно следующему графику:

где:

l — длина балки;

R — коэффициент, который можно найти в Приложении 3, таблице 4 Руководства по подбору сечений элементов строительных стальных конструкций, это значение равно:

Перемножаем эти 2-а значения и по графику определяем значение α.

Нагрузку q разлагать по оси х-х и у-у не нужно.

Эксцентриситет для варианта представленного на рисунке вычисляется по формуле:

Jω-секториальный момент инерции и ω-секториальная площадь определяются согласно Приложению 3, таблице 4 Руководства по подбору сечений элементов строительных стальных конструкций.

Точки расположения секториальных площадей показаны на следующем рисунке

Чтобы рассчитать балку на изгиб с учетом бимомента нам необходимо сделать расчет для 4-х точех. Для балки с равномерно-распределенной нагрузкой без тяжей знаки для составляющих формулы 43 СП 16.13330.2011 будут выглядеть следующим образом:

для точки 1:

для точки 2:

для точки 3:

для точки 4:

Стоит отметить, что в данном случае бимомент разгружает профиль, т.е. если расчитывать без учета бимомента, то несущая способность профиля будет ниже.

Расчет прогона с учетом бимомента с раскреплением тяжами не рассмотрен т.к. этой методики в книге Бычкова нет, но я постараюсь найти методику расчета.

Также необходимо проверить прогоны на прочность при поперечной силе, расчет на прочность при действии сосредоточенной силы, расчет на прочность в опорном сечении и проверить прогиб. Методику расчета вы можете найди в моей предыдущей статье Расчет балки, но, как правило, самым критическим фактором является расчет на изгиб.

Итог:

В итоге мы видим что учет бимомента разгружает профиль, но пока новый СП 16.13330.2011 носит лишь рекомендательный характер, поэтому прогон необходимо считать по СНиП II-23-81*.

Для расчета прогонов я сделал программку в Excel, которая позволяет подобрать необходимый прогон из швеллера для кровли, скачать ее можно

Деревянные прогоны. Их типы. Конструирование и расчет.

Стр 1 из 12

Прогоны являются несущими конструкциями покрытий, рабочих площадок, платформ и элементами ряда сооружений из дерева. Прогоны являются опорами настилов и укладываются на основные несущие конструкции с шагом от 1 до 3 м. Они бывают однопролетными, свободно опертыми и многопролетными неразрезными и консольно-балочными. Рассчитываются на изгиб от равномерно распределенной нагрузки q, которая состоит из собственной массы покрытия g и снега р, отнесенных к горизонтальной проекции покрытия. При угле наклона покрытия и шаге расстановки прогонов В нагрузку находят из выражения q=(g + p)B. Максимальный относительный прогиб прогонов покрытий не должен превышать 1/200 пролета.

Цельные прогоны покрытий:

1 — прогон; 2 — болт; 3 — гвозди; 4 — бобышки

Однопролетные прогоны представляют собой продольные ряды свободно опертых балок, установленных на основные несущие конструкции и поперечные стены крыши. Нейтральные оси их сечений получают при этом такой же уклон к горизонту, как и покрытие. Прогоны соединяются по длине на опорах при помощи косого прируба или дощатых накладок. От сползания по скату прогоны удерживаются отрезками толстых досок — бобышками, прибиваемыми к опорам гвоздями или металлическими уголками. Дощатыми прибоинами снизу к концам прогонов основные несущие конструкции закрепляются в покрытии от выхода из плоскости.

Прогоны рассчитывают на изгиб от действия только нормальной составляющей нагрузки от настила, определяемой с учетом шага прогонов qx=q cos а, если настил, как, например, двойной перекрестный, воспринимает скатные составляющие, и может при этом иметь любое, в том числе дощатое, сечение. Если такой настил отсутствует, прогоны работают и рассчитываются на косой изгиб от нормальной и скатной qy=qsin а составляющих нагрузки и изготовляются из брусьев или бревен, в которых косого изгиба не возникает.

Спаренные многопролетные прогоны располагаются поперек скатов крыши и опираются на основные несущие конструкции покрытия и поперечные стены, к которым крепятся так же, как однопролетные прогоны. Спаренный прогон состоит из двух рядов досок, соединенных гвоздями.

Спаренный неразрезной прогон:

а — общий вид; б — деталь стыка; в — расчетная схема; 1 — доски; 2 — гвозди

Продольные стыки соседних досок располагаются вразбежку на расстоянии 0,2 длины пролета от опор, где значения изгибающих моментов близки к нулю. В стыке прямо обрезанные концы соединяемых досок прибивают к соседней сплошной доске расчетными гвоздями. Между стыками доски соединяют конструктивными гвоздями через каждые 0,5 м. Крайние пролеты, где изгибающие моменты больше, усиливают третьей доской. Такие прогоны рекомендуется применять только в сочетании с настилами, воспринимающими скатные составляющие нагрузки и закрепляющими прогон от косого изгиба, при котором требуются доски значительной толщины и большое количество гвоздей. Эти прогоны требуют меньшего расхода древесины, чем однопролетные, но их изготовление более трудоемко.

Расчет спаренного прогона производят по схеме многопролетной неразрезной балки на нормальную составляющую нагрузки. Максимальные изгибающие моменты возникают в прогоне над опорами— над второй опорой момент равен М=ql2/10 и над промежуточными M = q×l2/2. Сечение на второй опоре, усиленное третьей доской, как правило, работает с достаточным запасом прочности.

Гвоздевые соединения стыков рассчитываются на действующие в них поперечные силы Q в стыкуемых досках, определяемые в зависимости от величины опорного момента М и расстояния от опоры до ближайшей группы гвоздей хгв из выражения Q=M/2xrv.

В некоторых случаях имеется возможность сократить длину первых пролетов прогона до 0,8 /, уменьшив крайний шаг основных несущих конструкций. При этом изгибающие моменты на всех промежуточных опорах и прогибы всех пролетов могут считаться одинаковыми. Отпадает необходимость усиления прогона в первых пролетах и максимальные прогибы уменьшаются в 2,5 раза.

Консольно-балочные прогоны представляют собой продольные ряды брусьев или бревен со встречным расположением стыков за пределами опор. При этом более длинные брусья образуют в промежуточных пролетах две консоли, а в крайних — одну, на которые опираются более короткие брусья при помощи косого прируба, стянутого болтом. Такие прогоны применяют в покрытиях при шаге основных несущих конструкций не более 4,5 м, допускающем использование лесоматериалов стандартной длины.

2Дер балки; общ свед-я. (см. п. 6.12-6.16 СНиП II-25-80 «Дер. констр-ции»)

Прим-ся в кач-ве прогонов кровли, наслонных стропил, балок чердачных и м/уэт перекр-й, в покрытиях и перекр-х малоэт жил домов, в пром зд-х с агрессивн срелой и сельских производств зд-х. Пролеты 3-18 м, шаг 1-6 м. Рассчит-ся на прочность и жесткость как изгибаем эл-ты; балки дерев м/уэт перекр-й – на зыбкость расчетом на прогиб от сосредоточ силы 1 кН; при этом прогиб д.б. < 0,7 мм.

По типу поп сеч-я: балки цельного сеч-я; составные балки на податливых связях; клееные дерев; клеефанерн; армированные клееные дер.

Балки цельного сеч-я – изгот-ся из досок, брусьев, кругл лесомат-в. Пролет ≤6,5 м (ограниченность сортамента). Для < расч усилий исп-т разрезные балки, усиленные подбалками – уменьшают расч пролеты, подклад-ся под стыки балок и скрепл-ся с ними болтами. Длина консоли балки назнач-ся из усл-я, что общ касательная к упругим линиям балки и подбалки д. проходить в сеч-ии у конца консоли. Длну консоли приним-т: а2=0,17l+10см, l – пролет балки, 10 см – для обеспеч-я достаточн площади смятия.

Расч изг моменты: 1. в балках с макимальн изг мом при отсутств времен нагр в соседних пролетах: , а1 – дл консоли: ; 2. в подбалке при загружении пост и врем нагрузкой по всем пролетам: , а – теоретич вылет косоли: а=0,17·l. По найденным изг мом подбир сеч-я балок и подбалок.

Предпочтение – равнопрогибным (консольно-рамочные пролеты).

Стыки прогонов по длине осущ в местах расположения шарниров косым прирубом. Боковое смещение шарнира предотвращается установкой вертикального болта; осн. недостаток – м. устроить максимальн пролет 4,5 м.

По равнопрогибной схеме также вып-т спаренные неразрезные прогоны, сост. из 2 и > рядов досок, поставленных на ребро и соед-х м/у собой гвоздями. Шаг расстановки гв — 500 мм. Первый ряд досок не им. стыка в первом пролете, второй – в последнем. Стыки досок устр-ся в точках, где изг мом = 0.

Кол-во гв с 1 стороны стыка: , х – расст-е от опоры до центра гвоздевого забоя.

29. Балки цельного сеч-я – изгот-ся из досок, брусьев, кругл лесомат-в. Пролет ≤6,5 м (ограниченность сортамента). Для < расч усилий исп-т разрезные балки, усиленные подбалками – уменьшают расч пролеты, подклад-ся под стыки балок и скрепл-ся с ними болтами. Длина консоли балки назнач-ся из усл-я, что общ касательная к упругим линиям балки и подбалки д. проходить в сеч-ии у конца консоли. Длну консоли приним-т: а2=0,17l+10см, l – пролет балки, 10 см – для обеспеч-я достаточн площади смятия.

Расч изг моменты: 1. в балках с макимальн изг мом при отсутств времен нагр в соседних пролетах: , а1 – дл консоли: ; 2. в подбалке при загружении пост и врем нагрузкой по всем пролетам: , а – теоретич вылет косоли: а=0,17·l. По найденным изг мом подбир сеч-я балок и подбалок.

Если временная нагр постоянна и равномерно распределена по всем пролетам (продольные балки подвесных потолков, прогоны кровли), то прим-т системы многопролетных статически определимых шарнирно-стержневых систем. ; ; ; l1=0,8·l; q=qпост+qвр. Рекоменд-ся схема со встречным расположением шарниров: по 2 шарнира в пролете ч/з пролет, исключая крайние пролеты. 2 схемы: 1. равномоментная (Моп=Мпр); 2. равнопрогибная (fоп=fпр).

Предпочтение – равнопрогибным (консольно-рамочные пролеты).

Стыки прогонов по длине осущ в местах расположения шарниров косым прирубом. Боковое смещение шарнира предотвращается установкой вертикального болта; осн. недостаток – м. устроить максимальн пролет 4,5 м.

По равнопрогибной схеме также вып-т спаренные неразрезные прогоны, сост. из 2 и > рядов досок, поставленных на ребро и соед-х м/у собой гвоздями. Шаг расстановки гв — 500 мм. Первый ряд досок не им. стыка в первом пролете, второй – в последнем. Стыки досок устр-ся в точках, где изг мом = 0.

Кол-во гв с 1 стороны стыка: , х – расст-е от опоры до центра гвоздевого забоя.

Консольно-балочные и неразрезные прогоны

В конструкциях перекрытий с одинаковой интенсивностью нагрузки во всех пролетах можно применить консольно-балочные прогоны (рис. 54).

В этих системах, в зависимости от расположения шарниров в их пролетах, можно получить равномоментное или равнопрогибное решение.

Существуют в этих решениях две схемы расположения шарниров: с двумя шарнирами (стыками) через пролет (рис. 54, а) и с одним шарниром в пролете (рис. 54,6). Вторая схема плоха тем, что в случае разрушения одного из пролетов происходит последовательное разрушение прогонов во всех остальных пролетах. Поэтому она не может быть принята для отдельных прогонов, а пригодна только для спаренных прогонов.

Расчет консольно-балочных прогонов с равными пролетами ведется при равномерно распределенной нагрузке расчетный пролет равен

При расстоянии шарниров от опор во всех пролетах x = 0,146*l = 0,15*l изгибающие моменты в середине пролета и на опоре будут:

Наибольший прогиб в тех пролетах, где нет шарниров, будет равен

Стыки прогонов осуществляются косым прирубом. Боковое смещение в шарнире предотвращается установкой одного вертикального болта (рис. 54,в).

При использовании пиломатериалов с предельной длиной 6,5 м величина пролетов консольно — балочной системы не должна превышать 4,5 м.

Рис. Консольно — балочные п неразрезные системы прогонов: а — схема с двумя шарнирами через пролет; б — схема с одним шарниром d пролете; в — конструкция шарнира-стыка прогона; г — общий вид неразрезного прогона

Спаренные неразрезные прогоны проектируются по второй схеме путем соединения двух систем с противоположным расположением шарниров (рис. 54, г). При этом все стыки делаются с прямым упором на расстоянии 0,21*l вправо и влево от опор.

При равных пролетах момент от равномерно распределенной нагрузки будет ql2/10; на второй опоре тоже равен ql2/10, а на последующих ql2/12. При уменьшении крайнего пролета на 20% моменты на опорах выравниваются. В этом случае опорный момент будет M0 = ql2/l2, а пролетный Mn = ql2/24.

Уменьшение крайнего пролета на 20% полезно еще и потому, что при величине средних пролетов 6м крайний элемент прогона вместе с консолью будет иметь такую же длину. В противном случае потребовалось бы для крайних элементов применять длинномер или устраивать стык вблизи крайней опоры, что не рекомендуется.

Рис. Работа стыка в неразрезном прогоне

Стыки досок скрепляются гвоздями, рассчитанными на действие поперечной силы Q, определяемой из условия (рис. 55):

Число гвоздей при расчетной несущей способности на один срез гвоздя Тгв будет:

Полученное число гвоздей необходимо располагать по обеим сторонам стыка. На остальной части прогона ставится по одному гвоздю через 0,5 м.

Прогоны покрытий цельного сечения выполняют из до­сок на ребро, брусьев и бревен, окантованных с обеих сторон. Разрезные прогоны более просты в изготовлении и монтаже, но требуют большого расхо­да древесины. Они стыкуются на опорах, впритык, на накладках или в разбежку. В консольно-балочных неразрезных прогонах из спаренных досок стыки устраивают в пролете.

Консольно-балочные прогоны являются многопролет­ными статически определимыми системами. Их приме­нение целесообразно в том случае, когда временная на­грузка неподвижна и равномерно распределена по всем пролетам прогона.

Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,147l (l- пролет консольно-балочного прогона), то моменты на опорах будут равны по абсолютному значе­нию максимальным моментам в пролетах, и получается так называемое равномоментное решение прогона.

Для выравнивания моментов, в первом и последнем пролетах значение этих пролетов, надо уменьшить до 0,85l. Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,211l, то получится равнопрогибное решение, при ко­тором максимальные прогибы во всех пролетах, кроме крайних, будут одинаковыми. .

При уменьшении крайних пролетов до 0,79l прогибы в этих пролетах будут равны прогибам в остальных пролетах.

Если крайние пролеты равны остальным, т. е. l1=l, то изгибающий момент на первой промежуточной опоре будет Mоп=ql2/10, а прогиб прогона в крайнем пролете f1= 2,5qнl4/384EJ.

При этом сечение прогона в крайних пролетах долж­но быть усилено, а опорная реакция первой промежуточ­ной опоры будет больше остальных на 13 %, что потре­бует проверки и возможного усиления опорной конст­рукции.

Консольно-балочные прогоны выполняют из брусьев. По длине они соединяются в местах расположения шар­ниров косым прирубом. Во избежание сме­щений под действием случайных усилий в середине ко­сого прируба ставят болты. В случае равномоментного решения болты не должны быть затянуты, чтобы обеспе­чить перелом упругой линии прогона, образующийся в шарнире, между консолью и подвесной частью прогона. При равнопрогибном решении прогона в местах распо­ложения шарниров упругая линия проходит плавно и перелома не имеет, что позволяет плотно затягивать болты (болты принимают не менее 12мм).

К недостаткам консольно-балочных прогонов можно отнести то, что при обычной длине лесоматериала, рав­ной 6,5 м, перекрываемый пролет невелик и не превыша­ет 4,5 м. Кроме того, необходимо либо уменьшить край­ние пролеты, либо увеличить поперечное сечение прого­нов в этих пролетах. При этом следует иметь в виду, что давление на первую и последнюю промежуточные опоры при равных пролетах больше, чем на остальные опоры. Поэтому при пролетах более 4,5 м целесообразно приме­нять спаренные неразрезные прогоны.

Поэтому при необходимости перекрывать большие пролеты прогоны подкрепляют подкосами или устраивают в виде балки усиленной подбалкой.

Балки усиленные подбалкой представляют собой многопролетную статически определимую неразрезную систему. Подбалки уменьшают расчетный пролет балок на величину 2а – положение точки, в которой углы наклона косательных к упругим линиям балки и подбалки, одинаковы, зависит от соотношения жесткостей балки и подбалки.

Спаренные неразрезные прогоны состоят из двух рядов досок, поставленных на ребро и соеди­ненных гвоздями, забиваемыми конструктивно с шагом 50 см. Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков, но первый ряд не имеет стыка в первом пролете, а второй ряд досок — в последнем про­лете.

Доски одного ряда соединяют по длине без косого прируба. Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда, не имеющего в данном месте сты­ка. Гвоздевой забой стыка должен быть рассчитан на восприятие поперечной силы. Количество гвоздей с каж­дой стороны стыка определяют исходя из того, что по­перечная сила, приходящаяся на один ряд досок Q≈ М0П/2хГВ, в то же время равна Q=nГBTГВ, откуда nГВ = Моп/2хГВ ТГВ

гдехГВ — расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя, учиты­вая, что каждый гвоздь воспринимает одинаковое усилие, равное ТГВ. Т – несущая способность одного среза гвоздя из условия смятия древесины или изгиба.

Стыки досок устраивают в точках, где изгибающий момент в неразрезных балках, загруженных равномерно распределенной нагрузкой по всей их длине, меняет знак, т. е. на расстояниях от опор, равных 0,21l. При этом крайние пролеты l1 должны быть меньше или равны 0,8l.

Деревянные прогоны

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *