Решетчатые стойки. Комбинированные системы

Лекция 12
7.2. Решетчатые стойки
Решетчатые стойки

Применяют для придания зданию поперечной жесткости и в
конструкциях торцовых стен.

Высота может достигать 10 м и более.

Решетчатые стойки состоят обычно из двух брусчатых
ветвей, соединяемых в узлах болтами.

Могут иметь прямоугольную форму с двумя вертикальными
ветвями (поясами) или треугольную с одной вертикальной и
другой наклонной ветвями.

Высота сечения прямоугольных стоек должна быть не менее
1/6 высоты стойки.

Прямоугольные стойки проще в изготовлении – размеры
стержней решетки не меняются по длине. Но два верхних
узла требуют закрепления из плоскости.

Высота максимального опорного сечения треугольных стоек
должна быть не менее четверти высоты стойки.

Треугольные стойки более экономичны по расходу
древесины и имеют только один верхний узел. Но более
трудоемки в изготовлении.

Пояса решетчатых стоек могут быть двух- и
однобрусчатыми.

Двухбрусчатые пояса имеют большую жесткость в
направлении из плоскости стойки.

Однобрусчатые пояса менее материалоемки и трудоемки в
изготовлении.


Конструкция решетчатой стойки:

две параллельные
двухбрусчатые ветви;

раскосная решетка;

опирание балки на одну
(крайнюю) ветвь.
При одиночном сечении ветви
применяется двойная решетка:
решетка
стойки
решетка
стойки

Узловые соединения стержней
решетки с двухбрусчатыми поясами
выполняются введением их концов
в зазоры между брусьями поясов и
соединения болтами.

Расстановка болтов требует
смещения осей стержней от центра
узлов.

Возникает незначительный
эксцентриситет и изгибающий
момент в стойках, которым при
расчете можно пренебречь.

Каждая из ветвей крепится к фундаменту анкерными
болтами, аналогично дощатоклееным колоннам.

Проектирование начинают с подбора сечений поясов
(ветвей) и решетки.

Рассчитывают сжимающее усилие N в поясах:

При расчете прямоугольной стойки вертикальную
составляющую нагрузки распределяют на две ветви с
учетом неравномерности распределения усилий:
N âåò âè 
P
.
0,85  2
Р
Р

В треугольной стойке считают, что нагрузка, приложенная к
одной ветви, передается этой ветвью непосредственно на
фундамент, не вызывая усилий во второй ветви.
Р
N=P
Р
N=0

При определении усилий от горизонтальных нагрузок
стойку рассматривают как консольную ферму защемленную
в фундаменте:


Пояса стойки рассчитывают:

в плоскости стойки (панель пояса) – как внецентренно сжатые
от вертикальной и горизонтальной нагрузок;

из плоскости – как центрально сжатые от вертикальной
нагрузки.
При этом расчетная длина ветви:

в плоскости стойки равна расстоянию между узлами решетки –
длине панели пояса.

из плоскости – расстоянию между продольными
горизонтальными связями каркаса.

Раскосы – сечение подбирают по максимальному усилию,
полученному из расчета на горизонтальную нагрузку.

Все раскосы принимают одинакового сечения.

Болты узловых соединений – рассчитывают как нагели на
максимальное усилие в раскосах.

После предварительного подбора сечений поясов и решетки
рассчитывают стойку целиком как составной стержень.

Усилия M и N в опорном сечении стойки находят из
статического расчета поперечной рамы.

На полученные усилия проверяют стойку в плоскости рамы
как внецентренно сжатый элемент составного сечения.
y
y
y

y
Из плоскости рамы рассматривают стойку как центрально
сжатый элемент

цельного сечения

или составного
х
х
х
х


Анкера крепления стойки к фундаменту рассчитывают на
максимальное растягивающее усилие в ветвях стойки при
действии:

минимально возможной вертикальной нагрузки;

максимально возможной горизонтальной нагрузки.
Конструкция, расчет усилий, подбор сечений – аналогичны
дощатоклееным колоннам.
7.3 Комбинированные системы

Позволяют значительно увеличить пролеты балок и ферм
без увеличения сечения.

Чаще всего комбинируются балка и арка.

И балка и арка могут быть как сплошностенчатыми, так и
сквозными. Балка может быть гнутоклееной.

Возможно применение комбинированных систем для
усиления.
7.4.1. Балка усиленная гибкой аркой

Система распорная, статически неопределимая
относительно опорных закреплений.

Узлы арки располагают по окружности r=(4f2+L2)/8f.

Участки между узлами арки спрямляются.

Требуется повышенное внимание к обеспечению
устойчивости из плоскости – плоские конструкции
компонуются в блоки. Ширина блока B=2…3 м; B1=6 м.

Для предварительного назначения сечений арки
принимают, что арка воспринимает 0,9 нагрузки:
q

Сечения элементов арки подбирают как центрально-сжатых
стержней с расчетной длиной Lo=d/Cosa.

Стойки также центрально-сжатые, приближенно Nст=0,9qd.

Предварительно проверяют узлы арки и стоек на смятие,
рассчитывая их как трехлобовой упор:

Расчетные сопротивления
древесины на смятие
определяют с учетом углов
между направлениями усилий
и волокон древесины:

Балка приближенно воспринимает 0,1 полной нагрузки.

Изгибающий момент в середине пролета M=0,1∙qL2/8.

Односторонняя нагрузка может вызвать значительный
изгибающий момент в четверти пролета:
q

После предварительного назначения размеров элементов
проводят статический расчет конструкции.

Расчетная схема:

Рассматривают два варианта загружения временной
нагрузкой:

на весь пролет;

на половину пролета.

При расчете деформаций – площади сжатых элементов определяют
с учетом деформаций в узлах:
d ñ

- сумма узловых деформаций для данного стержня.
Значения деформаций dc в узлах:

опирание торец в торец - dc =1,5 мм;

сжатие поперек волокон - dc=3 мм;

передача усилия через нагели - dc=2 мм.
7.4.2. Балка усиленная аркой сверху

Система безраспорная. Внешне статически определимая.

Принцип расчета такой же, как балки
усиленной аркой снизу.

Балка жесткости рассчитывается на
растяжение с изгибом.
7.4.3. Балка усиленная цепью снизу

Система безраспорная. Внешне статически определимая.

Опорный узел
7.4.4. Висячие системы с балкой жесткости

Особое внимание требуется уделять обеспечению устойчивости
сжатых пилонов
Неразрезная трехпролетная
балка жесткости
Распорная система
Система с двойной цепью
Вантовая система