Клееные балки

Клееные балки из досок и фанеры, склеенные синтетическим кле­ем являются основным видом составных балок заводского изготов­ления. Размеры и форма сечений клееных балок могут быть практи­чески любыми независимо от сортамента пиломатериалов и фанеры. Древесина клееных балок после искусственной сушки и фанера дольше сопротивляются загниванию, чем древесина прочих конст­рукций. Клеевые соединения, жесткие 'и стойкие против увлажне­ния, обеспечивают монолитность балок. Клееные сплошные балки крупных сечений имеют, как правило, достаточный предел огне­стойкости.

Рис. 11.3. Дощатоклееные балки:

а — типы балок; б — типы сечений; в — размещение стыков; г — размещение досок по качеству; / — односкатная балка; 2 — двускатная; 3 — ломаная; 4 — гнутая; 5 — пря­моугольное сечение из цельных досок; 6 — то же, из стыкованных по ширине досок; 7 — рельсовидное сечение; S — двутавровое сечение; 9 — зубчатые стыки; /—/// — ка­тегории качества

Дощатоклееные балки (рис. 11.3) прямоугольного сечения, скле­енные из досок плашмя, изготовляют заводы клееных конструкций в наибольших объемах. Их применяют главным образом в качестве основных несущих конструкций покрытий сельских, общественных и промышленных зданий. Используют их также в виде прогонов, пролеты и нагрузки которых не позволяют применить прогоны цель­ного сечения, а также в виде главных балок перекрытий, мостов и Других сооружений. В отечественном строительстве Дощатоклееные ' балки находят применение в покрытиях пролетом до 18м. За рубе­жом имеются примеры эффективного применения дощатоклееных балок в покрытиях пролетом до 30 м. ₍

Сечения дощатоклееных балок принимают в большинстве случа­ев шириной не более 17 см, что позволяет изготовлять их из цельных по ширине досок. Балки большей ширины изготовляют из менее ши­роких досок, склеенных между собой кромками с расположением этих стыков в разбежку по высоте, что увеличивает трудоемкость их изготовления. Ширину сечения клееных балок нашими нормами рекомендуется принимать не менее Ye их высоты. В зарубежной практике этого ограничения нет. Высота сечения балок определяет­ся расчетом и находится в пределах от Yio До Yis пролета, она увя­зывается с толщиной досок после фрезерования.

Форма дощатоклееных балок по длине (рис. 11.3) может быть прямоугольной односкатной, сегментной и двускатной, постоянной и переменной высоты. Прямоугольные и сегментные балки-имеют, как правило, постоянную по длине высоту. Двускатные трапецие­видные балки имеют переменную высоту, получаемую при склеива­нии досок уменьшающейся кверху длины. Двускатные ломаные бал­ки собирают из двух прямых элементов, соединенных в коньке зуб­чатым соединением. Двускатные гнутые балки имеют выгиб в зоне конька и двускатную коньковую наклейку. Они могут быть постоян--ного и переменного сечения. Высота балок переменного сечения на опорах должна быть не менее 0, 4 высоты сечения в середине длины.

Балки склеивают из досок толщиной не более 50 мм. Примене­ние более тонких досок несколько увеличивает несущую способ­ность балок за счет меньшего влияния их коробления, но приводит к повышению трудоемкости изготовления и расхода клея. Доски перед склеиванием фрезеруются по пластям на 2, 5—3, 5 мм, а после склеивания кромки балок фрезеруются в среднем на 5 мм.

Доски располагаются по высоте сечения балок таким образом, чтрбы древесина наиболее высокого качества размещалась в наибо­лее напряженных нижней и верхней зонах. В балках с высотой се­чения более 50 см доски растянутой нижней зоны (0, 17 высоты сечения балки) относятся к I категории качества. Доски сжатой и следующей по высоте растянутой и сжатой зон такой же толщины относятся к II категории и доски средней зоны — к III категории ка­чества. В балках высотой до 50 см доски растянутой и сжатой зон относятся к II категории качества, поскольку эти зоны имеют отно­сительно меньшую высоту.

По длине все доски дощатоклееных балок стыкуются на зубча­тое соединение, имеющее равную прочность с древесиной элементов I категории. Стыки должны располагаться на расстояниях не менее 30 см по длине и вразбежку — в соседних слоях. Практически при заводском изготовлении балок все эти требования соблюдаются ав­томатически.

Расчет дощатоклееных балок покрытий производят на изгиб в большинстве случаев по схеме однопррлетной свободно опертой балки на равномерную нагрузку q от собственной массы по­крытия, балки и массы снега. Расчетное сечение, где действуют мак­симальные нормальные напряжения, в балках переменной высоты трапециевидной и ломаной формы не совпадает, как в балках постоянной высоты, с местом действия максимального изгибающего мо­мента, поскольку момент сопротивления сечений уменьшается у них от середины балки быстрее, чем изгибающий момент. Расстоя­ние расчетных сечений от опор х определяется путем отыскания ми­нимума эпюры нормальных напряжений по длине балки

Сечения дощатоклееных балок в результате жесткости клеевых соединений считаются монолитными, и их геометрические характе­ристики определяются как для цельных сечений. Несущая способ­ность балок повышается с увеличением их высоты в меньшей степе­ни, чем момент сопротивления, так как при этом возрастает высота зон максимальных нормальных напряжений. Это учитывается сни­жением момента сопротивления сечений коэффициентом условий работы т₅ при высоте более 70 см и увеличением при высоте менее 70 см. Этот коэффициент принимает следующие значения (но при ширине стечения менее 14 см он не должен быть более 1):

h, см... до 50 60 70 80 100 120 и более т_б..... 1, 151, 051, 00, 90, 850, 82

Дощатоклееные балки двутаврового и рельсовидного сечения. Двутавровые Дощатоклееные балки из досок плашмя состоят из стенки шириной не менее 80 мм и двух полок шириной не более двойной ширины стенки. Их применяют при тех же пролетах, что и балки прямоугольного сечения. По условиям технологии изготовле­ния они имеют постоянное по длине сечение.

^ Малогабаритные Дощатоклееные балки состоят из стенки из од­ной или двух досок на ребро и двух- полок одинаковой или раз­ной ширины из досок плашмя. Они применяются при пролетах До 7 ад-Расчет двутавровых балок производят с учетом влияния двутав-. ровой формы сечения на их несущую способность и жесткость. При расчете по прочности момент сопротивления их сечения W снижает­ся дополнительно коэффициентом формы сечения т_ф, который за­висит от отношения ширины стенки Ь_ст к ширине полки Ь_п и колеб­лется от 0, 9 (при отношении 0, 5) до 0, 75 (при отношении 0, 25).

Применение дощатоклееных балок двутаврового сечения огра­ничивается тем, что технология их изготовления существенно слож­нее, чем балок прямоугольного сечения, что экономически не оправ­дывается получаемой некоторой экономией материалов.

Клеефанерные балки состоят из-фанерных стенок, дощатых по­лок и ребер, скленных между собой. Они имеют ту же область при­менения, что- и Дощатоклееные балки, но отличаются от них сущест­венно меньшей массой и меньшим расходом древесины, требуемым при их изготовлении, благодаря тому что древесина сконцентриро­вана в зонах действия максимальных нормальных напряжений при изгибе. Фанерные стенки этих балок работают на срез надежнее, чем древесина на скалывание. Однако применение этих балок сдер­живается временной дефицитностью строительной фанеры, большей трудоемкостью их изготовления и меньшим пределом огнестойкости тонких фанерных стенок. По типу конструкции клеефанерные балки разделяют на ребристые и с волнистыми стенками.

Клеефанерные ребристые балки (рис. 11.4) по фор­ме сечений бывают коробчатыми и двутавровыми. Коробчатые балки отличаются от двутавровых повышенной жесткостью из плоско­сти изгиба и гладкими боковыми поверхностями. Двутавровые бал­ки имеют обычно одинарные фанерные стенки и не обладают пре­имуществами коробчатых, но требуют вдвое меньшего расхода фа­неры. По длине клеефанерные балки могут иметь постоянное и пе­ременное сечение. Основным типом таких балок являются трапецие­видные двускатные. Их высоту в середине пролета определяют рас­четом на изгиб, и она получается близкой к Vio— '/12 пролета. Высо­ту сечения на опорах определяют расчетом стенок на срез и устой­чивость, и она должна быть не меньше 0, 4 пролета.

Рис. 11.4. Клеефанерная ребристая балка: