Деревянные балки в покрытиях и перекрытиях

1. ЛЕКЦИЯ

Деревянные балки в
покрытиях и перекрытиях

2.

1. Классификация.
2. Конструирование и расчет.

3. Классификация балок

из цельной древесины
oцельная древесины
oсоставные балки на податливых связях
из клееной древесины
oДощатоклееные (состоящие из пакетов досок,
склееных между собой в основном по пласти)
oТонкостенные, состоящие из дощатых поясов и
приклеенных к ним стенок,
Клеефанерные – стенки из фанеры);
стенок из LVL
стенки OSB.

4. Составные балки

Составные
балки
на деревянных
вкладышах
на пластинчатых
нагелях
на шпонках и
колодках

5. Составные балки на деревянных вкладышах

0.2 L
из двух брусьев
0.2 L
из трёх брусьев
из двух брёвен, используя
естественный сгон бревна

6. Составные балки на пластинчатых нагелях

г)
b
b
b
b
д)
d
s
s
s
b
s
b
s
s
е)
h
0.3 lпл
h
б)
h
s
b
Составные
балки
на
пластинчатых
нагелях
в)
h
а)
b/2
b
b/2
b/2
b>15 см

7.

Составные балки
на шпонках и колодках

8. Классификация клееных балок

Клееные балки
Дощатоклееные
прямолинейные
криволинейные
Клееные тонкостенные балки
С плоской стенкой
С волнистой стенкой
Коробчатого сечения
Двутаврового сечения

9. Балки клеедощатые прямолинейные

Дощатоклееные балки делятся на:
Прямолинейные
постоянной высоты
двухскатные
односкатные
криволинейные
o полностью изготовленные из тонких досок — гнуто-клееные)
o или с криволинейными участками.
Прямолинейные и гнуто-клееные балки могут быть постоянной (односкатные)
высоты или переменной (односкатные, двускатные)

10. Клеедощатые балки криволинейные

11. Варианты компоновки поперечного сечения

12. Клеефанерные балки

13.

Пояса клееных балок с плоской фанерной стенкой
следует выполнять из вертикально составленных слоев
(досок). Если высота сечения поясов превышает 100 мм,
в них следует предусматривать горизонтальные
пропилы со стороны стенок.
Для стенок балок следует применять фанеру, LVL или
OSB толщиной не менее 8 мм.
В клеефанерных балках фанеру стенок целесообразно
располагать так, чтобы волокна наружных листов
шпона были направлены вдоль оси балки, соединение
фанерных листов осуществляют «на ус».
Клеефанерные балки с плоской стенкой рекомендуется
использовать для пролетов до 15 м.
Высоту поперечного сечения таких балок принимают
от 1/5 до 1/12 пролета.

14. Клеефанерные балки

балки с плоской стенкой

15. Двухскатная балка коробчатого сечения

16. Балка двутаврового сечения

17.

Клеефанерные балки с волнистой стенкой
l
k

18. Балка с волнистой стенкой, вклеенной в прямолинейный паз

19. Расчет дощатоклееных балок

Для изгибаемого элемента, обеспеченного от потери
устойчивости плоской формы деформирования, т. е.
если уменьшения прочности вследствие потери
устойчивости в поперечном направлении не происходит,
расчетная прочность будет определяться прочностью
материала при изгибе.
Потеря
устойчивости
элемента,
изгибаемого
относительно оси у-у произойдет в случае, если его
сжатая зона не полностью раскреплена от поперечного
смещения и относительная гибкость при изгибе по
отношению к этой оси гибкость при изгибе по
отношению к этой оси λ rel,m > 0,75.

20. Для балки с относительной гибкостью λ rel,m ≤ 0,75

m,d
fm,d
m,d
Md
Wd
fm,d
1
bh
Wd
6
2
kmod ksis k h fm,k
m

21. Расчет односкатных клееных балок

Расчет
заключается
при
предельных
состояний
способности в определении:
проверке
несущей
максимальных значений сдвигающих
напряжений
максимальных значений нормальных
напряжений от изгиба
при проверке предельных состояний
эксплуатационной пригодности
прогибов

22. расчетное значение напряжения сдвига

v . d f
v . d
1,5Vd
kcr bhs
v .d
f v.d
kmod ksys
m
f v.g.k
kcr - поправочный коэффициент, значение которого зависит
от материала балки; принимают по ТКП EN 1995-1-1
(6.1.7(2)): 0,67 — для цельной и клееной древесины, 1 —
для других материалов на основе древесины.

23. Распределение нормальных напряжений в односкатной клееной балке при изгибе

m,0,d m, ,d
6Md
2
bh

24. Расстояние х от опоры до расчетного сечения в односкатной шарнирно-опертой балке, где нормальные напряжения от изгиба достигают

максимального значения (из ТКП 45-5.05275-2012)

25.

m. .d km. fm,d ,
для напряжений сжатия, действующих по скатной стороне
балки
f с.90.d
kmod ksys
m
fс.90.g.k
f v.d
kmod ksys
m
f v.g.k
f t.90.d
kmod ksys
m
f t.90.g.k

26. проверка напряжений сжатия с учетом потери устойчивости плоской формы деформирования

m.0.d kсrit fm,d ,
m. .d kсrit km. fm,d ,
kcrit — коэффициент, учитывающий понижение прочности
при изгибе вследствие поперечного кручения с изгибом
rel.
rel.dd
f mm..kk
mm..crit
crit

27.

rel.d
f m.k
m.crit
балок сплошного прямоугольного сечения из мягких пород древесины
m,crit
2
0,78b
E0.05
hlef
из твердых пород древесины, LVL или многослойной клееной
древесины
m,crit
b
b
E0.05G0.05 (1 0,63 )
hlef
h
2

28. Расчет двускатных клееных балок, гнуто-клееных и гнуто-клееных балок с прямолинейными скатами

Расчетные
проверки
такие же, как и для
односкатных балок
Дополнительная
проверка напряженного
состояния в зоне конька с
учетом:
остаточных
напряжений,
возникших
при
изготовлении
балок;
распределения
напряжений и
объемных эффектов;
совместного действия напряжений
сдвига и радиальных напряжений
растяжения поперек слоев,
вызванных изгибом.

29.

максимальное напряжение изгиба σm,0,d
m,0,d к1
6Mар,d
bhар
максимальное
k1 1 1,4tan( ар ) 5,4tan ( ар )
2
2
радиальное
растягивающее
действующее
поперек
волокон
напряжение,
древесины, σ t,90,d
t,90,d к p
где kp — коэффициент; для двускатных балок
k p = 0,2tan(αap).
6Mар,d
bhар
2

30.

f t.90.d
kmod ksys
где
m
f t.90.g.k kdis kvol
— коэффициент, учитывающий
распределения напряжений в коньковой зоне;
kdis
влияние
— для двускатных и гнуто-клееных балок;
1,7
— для гнуто-клееных балок с прямолинейными
скатами;
1,4
k
—
объемный
коэффициент;
vol
для сплошных элементов k vol = 1,
для клееных
kvol
V0
V
0,2

31. Определение прогиба

Значение мгновенного прогиба с учётом сдвига древесины (по ТКП
45-5.05-275-2012, таблица 8.5)

32.

Значение общего прогиба с учетом деформаций ползучести
под воздействием постоянной нагрузки определяют по формуле:
Значение
общего
прогиба
от
практически
постоянного
воздействия:
Значение
общего прогиба от постоянного и практически
постоянного воздействия:

33. ТКП 45-5.05-275-2012, таблица 8.4

Предельный прогиб

34. Расчёт тонкостенных балок

35.

f
,
f
,
c
.max.
d
m
,
d
расчетное сжимающее напряжение на крайней кромке полки
расчетное напряжение растяжения на крайней кромке полки; f ,t.max.d fm,d ,
среднее расчетное напряжение растяжения в полке;
среднее расчетное напряжение сжатия в полке;
f ,t.d ft .0.d ,
f ,с.d kc fc .0.d ,
Kс — коэффициент продольного изгиба, допускается определять:
lc
kc 12 ,
b
lс — расстояние между сечениями, где предотвращена потеря местной
устойчивости полки при сжатии;
b — ширина сечения.

36. Нормальные напряжения в стенке балки

расчетные напряжения сжатия и растяжения в стенке
балки:
w ,c .d fw ,с,d ,
w ,t.d fw ,t.d ,
До того, как будет проведен детальный
устойчивость, необходимо убедиться в том, что
расчет
на

37. Клеевые швы