Виды деревянных арок и рам. Очертание. Пролеты. Назначение. Принципы расчета.

АРКИ:

Деревянные арки широко используют в качестве основных несущих конструкций зданий различного назначения. Их применяют в покрытиях промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий пролетом от 12 до 70 м. Применяют деревянные арки пролетом до 100 м и более.

Схемы деревянных арок:

а — арки без затяжек; б — арки с затяжками; в — сквозные арки; 1 — треугольная; 2— пятиугольная; 3 — стрельчатая; 4 — сегментная.

По статической схеме арки разделяют на трехшарнирные и двухшарнирные без ключевого шарнира. По схеме опирания их делят на арки без затяжек, распор которых передается на опоры, и арки с затяжками, воспринимающими распор, который в данном случае на опоры не передается. По форме оси арки делят на треугольные из прямых полуарок, сегментные, оси которых располагаются на общей окружности, и стрельчатые, состоящие из полуарок, оси которых располагаются на двух окружностях, смыкающихся в ключе под углом. По конструкции они делятся на цельные, клееные и арки из ферм.

Арки без затяжек применяют в покрытиях помещений значительной высоты, как правило, без вертикальных стеновых ограждений, например в покрытиях складов сыпучих материалов, спортивных и зрелищных помещений. Арки с затяжками применяют в покрытиях общего типа втом же качестве, что балки и фермы, и опирают на несущие стены.

Арки из клееных элементов заводского изготовления имеют наиболее широкую область применения, поскольку их форма, размеры и несущая способность могут отвечать требованиям сооружения покрытий самого различного назначения, в том числе уникальных по своим размерам. Арки из цельных элементов построечного изготовления могут в ряде случаев найти эффективное применение, однако их форма, пролеты и несущая способность строго ограничены сортаментом лесоматериалов.

Дощатоклееные арки, склеенные из досок плашмя в условиях заводского изготовления. Элементы таких арок имеют прямоугольные сечения. Клееные арки могут иметь любую из указанных выше форм и применяются в покрытиях с пролетами от 12 до 60 м.

Треугольные клееные арки имеют трехшарнирную схему и применяются в покрытиях пролетом до 24 м. Затяжки из арматурной или профильной стали. Отличаются простотой изготовления, не требуя гнутья досок при склеивании. Однако они требуют повышенного расхода древесины, поскольку в их поясах возникают значительные изгибающие моменты. Полуарки крепятся в узлах, как правило, с некоторым эксцентриситетом относительно их действительных осей.

Сегментные клееные арки могут быть трехшарнирными и двухшарнирными схемы. Применение двухшарнирных арок целесообразно при малых пролетах, допускающих транспортирование поясов или арок целиком, а также при больших пролетах, когда необходимо иметь несколько монтажных жестких узлов по длине пояса и шарнир лишается монтажного значения. Применяются в покрытиях пролетом до 60 м и более. Затяжки арок больших пролетов проектируются, как правило, из профильной стали. В арках малых пролетов при­еняются затяжки из арматурной стали или из клеенной древесины.

Стрельчатые клееные арки имеют трехшарнирную схему и сегментное очертание полуарок без затяжек в покрытиях пролетом до 50 м. Пятиугольные арки имеют те же параметры, что и стрельчатые.

Клеефанерные арки имеют перспективы применения в легких покрытиях. Они имеют треугольную форму и состоят из коробчатых клеефанерных полуарок. Такие арки имеют малую массу и позволяют получать существенную экономию древесины.

Арки из цельных элементов могут быть только треугольной формы. Они в большинстве случаев имеют затяжки и изготовляются в построечных условиях из бревен, брусьев или толстых досок. Их размеры и несущая способность, ограниченные сортаментом лесоматериалов и поэтому они имеют пролеты не более 12 м и ставятся в покрытия с шагом до 3 м

Арки на податливых соединениях имеют треугольную форму. Их образуют полуарки из брусчатых балок на податливых соединениях — деревянных вкладышах, в большинстве случаев — дубовых пластинках.

Сквозные арки без затяжек и с затяжками находили применение в большепролетных покрытиях. Такие арки являются трудоемкими в изготовлении, требуют закрепления сжатых нижних поясов от потери устойчивости и в настоящее время почти не применяются.

Статический расчет деревянных арок производят общими методами строительной механики, как статически определимых трехшарнирных систем

6. РАМЫ:

Рамы являются одним из наиболее распространенных типов несущих деревянных конструкций. Главной особенностью рам при двух- и трехшарнирной схеме и шарнирных опорах является развитие в карнизном узле (в месте примыкания ригеля к стойке) значительных изгибающих моментов, для воспринятая которых требуются специальные узловые соединения.

Деревянные рамы применяют обычно однопролетными при пролетах 12—30 м (в мировой практике до 60 м), и их можно классифицировать по нескольким признакам.

По статической схеме рамы могут быть статически определимыми и статически неопределимыми. Наиболее распространенной для цельнодеревянных рам является трехшарнирная схема.

Рамы заводского изготовления — это, как правило, рамы дощатоклееные и клеефанерные. Дощатоклееные трехшарнирные рамы из элементов прямоугольного сечения являются основным типом рамы, получившим в последние годы наибольшее распространение. Они различаются прежде всего вариантами карнизного узла.

Статические схемы деревянных рам:

а — трехшарнирная; б — двухшарнирная, жестко опертая; в — двухшарнирная шарнирно

опертая

Конструкции трехшарнирных клееных рам:

а — гнутая дощатоклееная; б — дощатоклееная из Г-образных полурам; в — клеефа. нерная; г — дощатоклееная с угловыми подкосами; д — е — то же, с опорными подко­сами; / — Дощатоклееные элементы; 2 — расчетные оси; 3 — зубчатый стык; 4 — фа­нерная стевка; 5 — Дощатоклееные пояса; 6 — стальная накладка; 7 —ригель; 8 —под­косы; 9 — стойки

Карнизный узел может быть выполнен путем изгиба досок (рис. 14.2, а), путем устройства зубчатого стыка (рис. 14.2, б

Другой вариант карнизного узла с подкосом (рис. 14.2, г, д_> е) в карнизном или опорном узле.

Конструкции рам из цельных элементов:

а — сплошная с опорными подкосами; б — с решетчатыми стойками; в — решетчатая; _г — трапециевидно-подносная система; д — ригельно-подкосная система; / — стоика; г ригель; 3 — подкос; 4 — стержни решетки;

Рамы заводского изготовления на строительной площадке про­ходят только сборку. Необходимые для рам стальные детали из­готовляют тоже на заводе, и они поступают на сборку в комплек­те с деревянными клееными элементами.

Ригель и стойки таких рам могут иметь сплошное сечение (рис. 14.3, а) или выполнены в виде решетчатых систем (рис. 14.3, е). В одной раме могут также сочетаться решетчатые стойки с ригелем сплошного сечения (рис. 14.3, б) или решетчатый ригель со стойками сплошного сечения.