Клеефанерные балки. Область применения, конструкции, расчет, узлы

Общие сведения

Одним из путей снижения массы деревянных балок является применение клеефанерных балок. Вместе с тем клеефанерные балки имеют пониженную огнестойкость.

Клеефанерные ребристые балки (рис. 6.3) бывают коробчатого и двутаврового сечения. Первые отличаются от вторых повышеннойжесткостью 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 бывают постоянного и переменного сечения. Основным типом таких балок являются трапециевидныедвускатные. Их высоту в середине пролета определяют расчетом на изгиб, и она получается близкой к 1/10...1/2 пролета. Высоту сечения на опорах определяют расчетом стенок на срез и устойчивость, и она должна быть не меньше 0,4 высоты.

Балки переменного сечения сегментной формы требуют изготовления гнутого верхнего пояса, который не нуждается в устройстве стыка в середине длины. Односкатные прямоугольные балки являются наименее трудоемкими в изготовлении, но область их применения ограниченна.

Клеефанерные балки состоят из дощатых поясов и фанерной стенки. Для изготовления таких балок используются пиломатериалы хвойных пород 1-го и 2-го сортов и водостойкая фанера марок ФСФ и ФБС. Требования к качеству изготовления клеефанерных конструкций алогичны требованиям к изготовлению КДК. По длине доски поясов соединяются зубчатым шипом. В месте перелома двускатных балок в коньке верхний пояс соединяется по длине угловым зубчатым шипом. Нижние растянутые пояса балок должны изготовляться из досок первого сорта. Верхние сжатые пояса и ребра клеефанерных балок изготовляют из досок 2-го сорта. В коробчатых балках ребра располагаются в полости между двумя фанерными стенками, а в двутавровых — по обе стороны стенки. Их рекомендуется совмещать со стыками стенок и опорами прогонов.

Основные правила конструирования клеефанерных балок

- рекомендуемые пролеты 9÷12 м (за рубежом до 40 м);

- размерами поперечного сечения предварительно задаются исходя из проектируемых нагрузок /2 (1/10÷1/12)1,

- пояса балок выполняются из досок 6 ÷50 мм и шириной не более 100 мм, при большей ширине в поясах делаются пропилы для снижения напряжений в клеевом шве между древесиной и фанерой;

- фанерная стенка должна быть толщиной более 8 мм, стыки фанерной стенки по длине выполняются “на ус” или в стык с накладками;

- для лучшего использования несущей способности фанерной стенки, листы фанеры располагаются так, чтобы волокна ее рубашек были направлены вдоль оси балки;

- устойчивость вертикальной стенки обеспечивается постановкой ребер жесткости через 1/10l, в крайних панелях сечение усиливается дополнительным листом фанеры и подкосом жесткости;

- внутренние полости коробчатых сечений обрабатываются комбинированными составами антисептиков и антипиренов.

Порядок расчета клеефанерных балок тот же, что и клееных деревянных балок.

Особенности расчета клеефанерных балок с плоской стенкой.

Ввиду неодинаковых модулей упругости древесины и фанеры, в расчетные формулы вводятся геометрические характеристики сечения, приведенные к наиболее напряженному материалу— древесине:

где h - высота балок в расчетном сечении.

Расчет клеефанерных балок с плоской стенкой (см. рис. 6.3,а) ведется с учетом работы фанерной стенки на нормальные напряжения, однако основная доля нормальных напряжений в клеефанерных балках воспринимается древесиной поясов, поэтому нижний пояс балок проверяется по формуле

Верхний пояс клеефанерных балок проверяется по формуле

где 𝛶- коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба для верхнего пояса.

Проверка прочности клеевого шва между шпонами фанеры на скалывание (в пределах ширины пояса балки) или проверка клеевого юна

между фанерной стенкой и поясами производится по формуле

где R_ф,ск— расчетное сопротивление скалыванию фанеры вдоль волокон наружных слоев, для фанеры марки ФБС - 1,8 МПа, для марки ФСФ - 0,8 МПа;

Q - максимальная поперечная сила на опоре;

I_пр- приведенный момент инерции балки на опоре;

S_п - статический момент пояса относительно нейтральной оси,

S_п=F_пh_c/ 2, где h_c— расстояние между центрами поясов на опоре,

F_п- площадь сечения пояса балки;

h_п - суммарная ширина приклейки пояса к фанерной стенке с обеих сторон.

Проверка прочности фанерной стенки на срез выполняется по формуле

где R_ф,ср - расчетное сопротивление фанеры на срез перпендикулярно плоскости листа, для фанеры марки ФБС - 12 МПа, для марки ФСФ -6 МПа;

I_пр - приведенный статический момент половины сечения балки относительно нейтральной оси, S_пр - приведенный момент инерции балки на опоре;

∑δ— суммарная толщина фанерных стенок.

Рис. 6.3. Клеефанерные балки

а - с плоской фанерной стенкой и типы поперечных сечений; б - с волнистой стенкой; в -

типы поперечных сечений клеефанерных балокв зарубежном строительстве.