Клеефанерная балка коробчатого сечения. Статический расчет. Определение расчетных усилий

КЛЕЕФАНЕРНАЯ БАЛКА КОРОБЧАТОГО СЕЧЕНИЯ.

1. Статический расчет.

Для расчета балки коробчатого сечения необходимо подобрать конструкцию кровельных панелей. Их принимаем клеефанерные трехслойные общей толщиной (с обшивками) 208 мм. m = 31 кг/м²   с коэф. Надежности по нагрузке γ_f = 1,2

Сбор нагрузок.

    кН/м² собственный вес балки.

q_погон.= 1,79 ·6 = 10,74 м.п. нагрузка на один метр погонный.

 Определение расчетных усилий:

 кгс.

кгс·м.

1.2. Конструктивное решение балки. Принимаем балку покрытия двухскатной, трапецеидального очертания, поскольку более экономичное криволинейное очертание верхнего пояса не отвечает принятому панельному решению кровли. Высота клеефанерной балки в середине пролета назначается по условиям экономичности и жесткости в пределах

l, а на опорах - в пределах l - по условию прочности фанерной стенки на срез.

Принимаем полную высоту балки h в середине пролета и на опорах h_о при учете уклона кровли           i = 0,1:

Принимаем для стенки балки березовую фанеру марки ФСФ сорта В/ВВ (ГОСТ3916—69) с наибольшими размерами листов 1500 ´ 1400 мм. Стенку балки составляем с наибольшей высотой h = 1500 мм и длиной l = 15 000 мм из 11 листов фанеры с размерами после обрезки 1480 ´ 1384 мм. Конструкция клеефанерной балки двухстенчатая, обладающая повышенной боковой жесткостью и жесткостью при кручении; способствует меньшему скоплению пыли на поверхности, удобна при эксплуатации и окраске балки.

Пояса балки и все другие дощатые и брусчатые элементы выполняются из остроганных по четырем сторонам досок и брусков из древесины сосны с влажностью не более 12%.

Подбор сечений элементов балки. В предварительном расчете элементов сечения требуемую суммарную толщину фанерных стенок балки определяем из условия прочности их на срез по формуле

 см.

где Q — расчетная поперечная сила на опоре балки; k— коэффициент плеча внутренней пары сил в выражении  (h_i полная высота балки в i-м сечении), примерные значения которого равны 0,75 - 0,8  в опорных и 0,8 - 0,85 — в пролетных сечениях балки; R_ф.ср — расчетное сопротивление срезу семислойной фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной ≥ 8 мм поперек волокон наружных слоев по приложению 4.

Согласно сортаменту принимаем 8 мм.

Выбор сечения поясов. Предварительно требуемую площадь одного пояса двухскатной клеефанерной балки определим по приближенной формуле

 см.

где М и  h — расчетный изгибающий момент и полная высота сечения балки в середине пролета; k — коэффициент приведения усилия к расчетному сечению балки.

Проектирование балки. Принимаем сечения обоих поясов одинаковыми и постоянными по длине балки и составляем их из четырех вертикальных слоев досок. Наружные слои выполняем из досок 145 х 45 мм, а внутренние, примыкающие к фанерной стенке,— из двух узких досок 70 х 35 мм в каждом слое с зазором между досками 5 мм,  для снижения дополнительных внутренних напряжений в клеевом шве вследствие большей поперечной усушки досок поясов по сравнению с фанерной стенкой.

Площадь принятого сечения одного пояса

F_п = 2 ∙14,5 ∙4,5 + 4 ∙ 7 ∙ 3,5 = 228,5 > 218,4 см.

Верхний сжатый пояс проектируем с одним стыком досок впритык в середине пролета. Этот стык перекрывается парными дощатыми накладками для повышения боковой жесткости. Стыковые накладки сечением 200x75 мм. и длиной 660 мм крепятся с каждой стороны стыка четырьмя болтами d - 16 мм длиной 360 мм.                        

Доски нижнего пояса соединяются по длине зубчатыми стыками, располагаемыми вразбежку, причем в одном сечении допускается не более одного стыка, а расстояние между стыками принимается не менее 300 мм.

Стенка балки проектируется из двух листов семислойной березовой фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 9 мм с расположением волокон наружных слоев шпонов перпендикулярно к оси нижнего пояса балки. Листы фанеры соединяются по длине балки встык и перекрываются накладками шириной 150 мм по всей высоте стенки.

Фанерная стенка крепится основными ребрами жесткости, установленными на расстоянии 1500 мм друг от друга в местах опирания продольных ребер кровельных панелей, совпадающих с местами расположения стыков фанерных листов стенки. В промежутках между основными ребрами размещаем дополнительные ребра жесткости. При принятом размещении ребер с шагом a = 750 мм удовлетворяется требование по обеспечению устойчивости фанерных стенок балок, поскольку при этом соблюдается условие

 м.

Основные и дополнительные ребра жесткости выполняются из пакета сосновых досок шириной b_p= 95 мм. Опорные сечения балки усиливаются над опорами спаренными ребрами жесткости тех же размеров.

Проверка принятого сечения.

Характеристики приведенных сечений. При определении приведенных к древесине геометрических характеристик расчетных сечений балки площади фанерных элементов умножаем на отношение , а рабочую высоту фанерной стенки принимаем равной полной высоте стенки - при отсутствии в рассматриваемом сечении стыков фанеры и равной части высоты стенки., перекрытой стыковыми накладками (расстояние между поясами в свету) — при наличии вертикальных стыков фанеры. В i-м поперечном сечении балки приняты следующие обозначения: