Дерев’яні стійки
Дерев'яні стійки
Зміст матеріалу
Навантаження, що сприймаються плоскими несучими конструкціями покриття (балки, арки покриття, ферми), передаються на фундамент через стійки або колони.
У будівлях з дерев'яними конструкціями, що несуть, покриття доцільно застосовувати дерев'яні стійки, хоча іноді виникає необхідність встановлення залізобетонні або металеві колони.
Дерев'яні стійки є стислими або стисло-згинальними конструкціями, що несуть, що спираються на фундаменти. Їх застосовують у вигляді вертикальних стрижнів, що підтримують покриття або перекриття, у вигляді стійок підкісних систем, у вигляді жорстко замурованих стояків однопрогонових або багатопрогонових рам.
За конструкцією їх можна поділити на стійки клеєні та стійки з цілісних елементів.
Дощатоклеєні та клеєфанерні стійки є елементами заводського виготовлення.
Малюнок 1 - Дощатоклеєні стійки
а) постійного прямокутного та квадратного перерізу;
б) змінного прямокутного перерізу
Малюнок 2 - Клеєфанерні стійки
Клеєні стійки можуть мати більший поперечний переріз і висоту до 8-10 м. Для їх виготовлення використовують деревину 2 та 3 сортів. Переваги таких стійок полягають у їхній індустріальності, простоті транспортування та монтажу.
Стійки з цілісних елементів
Поділяються на такі види:
1) у вигляді одиночного бруса чи колоди
Малюнок 3 - Стійки з одиночних колод та брусів
Такі стійки мають порівняно невелику несучу здатність. Їх висота та розмір поперечного перерізу обмежено сортаментом лісоматеріалів.
У цих стійках застосовують зазвичай шарнірне опирання нафундамент.
2) Стійки у вигляді елементів складеного перерізу набраного з двох або декількох брусів, дощок або колод, з'єднаних болтами або іншими податливими зв'язками
Малюнок 4 - Складові бруківки
а) суцільна; б) наскрізна з прокладками; 1 – бруси; 2 – болти; 3 - прокладки
Малюнок 5 – Складова стійка з дощок
Стійки складового перерізу так само мають висоту, обмежену сортаментом, однак їхня несуча здатність може істотно вище в порівнянні зі стійками з одиночного перерізу.
З'єднання, які застосовуються для згуртовування цих стійок (болти, цвяхи, шпонки) є податливими, що збільшує гнучкість стійок і має бути враховано під час розрахунку.
Застосовують найчастіше як стисло-вигнуті стійки рам. Вони можуть бути з паралельними поясами або одним похилим поясом. Різновидом останнього є трикутні стійки.
Малюнок 6 - Гратчасті стійки
а) прямокутна; б) трикутна
Елементи ґратчастих стійок з'єднуються у вузлах на болтах.
Малюнок 7 – Перетин решітчастої стійки
а) пояси з двох гілок, грати з одного; б) пояси та грати з однієї гілки
Якщо грати виконані з однієї гілки, а пояси – з двох (рис. 7а), то грати пропускаються між гілками поясів і кріпляться безпосередньо до останніх. Якщо пояси і грати виконуються одногілкими (рис. 7б), то з'єднання елементів грат з поясами виконується встик, і вузли конструюються зі сталевими накладками на болтах.
Стійки з паралельними поясами можуть бути ступінчастими. У цьому випадку більш високий зовнішній пояс спираються несучі конструкції покриття, а на внутрішній - підкранові балки.
Обчислення зусиль у стійках роблять з урахуванням прикладених до стійки навантажень.
Середні стійки каркасу будівлі працюють і розраховуються як центрально стислі елементи на дію найбільшого стискаючого зусилля N від власної ваги всіх конструкцій покриття (G) та снігового навантаження та снігового навантаження (Рсн).
Малюнок 8 – Навантаження на середню стійку
Розрахунок центрально стислих середніх стійок виробляють:
де - Розрахунковий опір деревини стиску вздовж волокон;
- Площа нетто поперечного перерізу елемента;
б) на стійкість
де - Коефіцієнт поздовжнього вигину;
- Розрахункова площа поперечного перерізу елемента;
Навантаження збираються із площі покриття за планом, що припадає на одну середню стійку ().
Малюнок 9 – Вантажні площі середньої та крайньої колон
Крайня стійка знаходиться під дією поздовжніх по відношенню до осі стійки навантажень (G і Рсн), які збираються з площі і поперечних, іХ.Крім цього від дії вітру виникає поздовжня сила.
Малюнок 10 – Навантаження на крайню стійку
G – навантаження від власної ваги конструкцій покриття;
Рсн- навантаження від ваги снігового покриву;
- вертикальне вітрове навантаження;
- вітрове навантаження від вітру зліва (напір вітру);
– вітрове навантаження (відсмоктування) при вітрі праворуч;
Х – горизонтальна зосереджена сила, прикладена у точці примикання ригеля до стойке.
У разі жорсткого закладення стійок для однопрогонової рами:
Малюнок 11 – Схема навантажень при жорсткому затисканні стійок у фундаменті
де - горизонтальні вітрові навантаження відповідно від вітру зліва таправоруч, прикладені до стійки у місці примикання до неї ригеля.
де - Висота опорного перерізу ригеля або балки.
Вплив сил буде суттєвим, якщо ригель на опорі має значну висоту.
У разі шарнірного спирання стійки на фундамент для однопрогонової рами:
Малюнок 12 – Схема навантажень при шарнірному спиранні стояків на фундаменті
Для багатопрогонових рамних конструкцій при вітрі зліва p2 і w2, а при вітрі праворуч p1 і w2 дорівнюватимуть нулю.
Крайні стійки розраховуються як стисло-згинальні елементи. Значення поздовжньої сили N і згинального моменту M приймаються для такого поєднання навантажень, при якому виникають найбільші напруги, що стискають.
Рекомендується визначати як max при наступних поєднаннях навантажень:
1) 0.9 (G + Pc + вітер зліва)
2) 0.9 (G + Pc + вітер праворуч)
Для стійки, що входить до складу рами, максимальний момент, що згинає, беруть як max з обчислених для випадку вітру зліва Мл і праворуч Мпр:
де е – ексцентриситет додатку поздовжньої сили N, що включає найбільш несприятливе поєднання навантажень G, Pc, Pb – кожна зі своїм знаком.
Ексцентриситет для стійок із постійною висотою перерізу дорівнює нулю (е = 0), а для стійок із змінною висотою перерізу береться як різниця між геометричною віссю опорного перерізу та віссю додатка поздовжньої сили.
Розрахунок стисло - вигнутих крайніх стійок проводиться:
б) на стійкість плоскої форми згину за відсутності закріплення або при розрахунковій довжині між точками закріплення lp; 70b 2 /n за формулою:
Геометричні характеристики, що входять до формул, обчислюються в опорному перерізі. З площини рами стійки розраховують як центрально стислий елемент.
Розрахунок стислих і стисло-вигнутих складеного перерізу проводиться за наведеними вище формулами, проте при обчисленні коефіцієнтів φ і ξ у цих формулах враховується збільшення гнучкості стійки за рахунок податливості зв'язків, що з'єднують гілки. Ця збільшена гнучкість названа наведеною гнучкістю n.
Розрахунок ґратчастих стійок можна звести до розрахунку ферм. При цьому вітрове рівномірно розподілене навантаження зводиться до зосереджених вантажів у вузлах ферми. Вважається, що вертикальні сили G, Pc, Pb сприймаються лише поясами стійки.
У верхньому вузлі, де на стійку спирається конструкція покриття, що несе, стійка відчуває зминання вздовж волокон.
Малюнок 13 – Вузол спирання балки на стійку
Цей вузол має однотипне рішення для стійок різних видів.
Для стійок з цілісних елементів та для клеєних стійок, що працюють на стиск, опорний вузол вирішується простим упором стійки у сталевий черевик, який прикріплений до фундаменту анкерними болтами. Стійки кріплять до черевика болтами, діаметр і кількість яких визначається з конструктивних міркувань.
У стисло-згинальних жорстко замурованих стійках вузол може бути здійснений у вигляді анкерних столиків, прикріплених до стійки болтами.
Вузол сприймає поздовжню силу N і момент М, що згинає.
Малюнок 14 – Вузол спирання стійки на фундамент
Розрахунок опорного кріплення виробляють при поєднанні навантажень, що викликають найбільше зусилля, що розтягує Nр в кріпильних елементах:
де N і M поздовжня сила і згинальний момент в опорному перерізі
- враховує додатковий згинальний момент від поздовжньої сили,
За найбільшим значенням Nр обчислюють кількість анкерних болтів, що розташовуються з одного боку стійки.
Сила N сприймається зминанням стійки вздовжволокон.