9.1. Кружально-сітчасті склепіння

Кружально-сітчасті склепіння являють собою просторову конструкцію, що складається з окремих поставлених на ребро стандартних елементів -косяків, які йдуть по двох пересічних напрямках і утворюють ламані гвинтові лінії (рис. 9.1).

У кружально-сітчастих конструкціях сполучаються індустріальність виготовлення елементів з перевагами просторових конструкцій: міцність і надійність склепіння визначається середньою міцністю багатьох елементів, і вплив якості деревини окремих елементів має менше значення, ніж у площинних конструкціях.

Кружально-сітчасті склепіння в поперечному перерізі мають зовні круговий або правильний багатокутний обрис. Виникаючий розпір


сприймається металевими затяжками або безпосередньо опорами. Відношення стріли підйому склепіння f до його прольоту l приймають > 1.

Характерними рисами кружально-сітчастих склепінь є:

уніфікація форми і розмірів косяків, що дає змогу заготовлювати їх заводським способом;

транспортабельність елементів;

простота і швидкість зборки конструкції;

можливість улаштування покрівельного настилу безпосередньо по несучій конструкції (без прогонів і допоміжних кроквяних ніг).

Застосування кружально-сітчастих склепінь у багаторядових покриттях не рекомендується, тому що в місцях примикання склепінь можуть виникати

«снігові мішки», які створюють великі бічні тиски, що призводить до значних деформацій склепіння.

Кружально-сітчасті склепіння бувають:

з вузлами на шипах (безметальні) системи С.І.Песельника (рис. 9.1);

з вузлами на болтах системи Цольбау.

Обидва ці варіанти склепінь можуть бути виконані або з косяків суцільного перерізу, що обмежені розмірами сортаменту пиломатеріалів, або з клеєфанерних косяків. Суцільними косяками можна перекривати прольоти до 20 м, клеєфанерними - до 100 м.

У конструкціях покриттів усіх систем розрізняють три типи вузлів: основні (середні) (рис. 9.1,г); опорні (рис. 9.1,д), в яких косяки сполучаються з настінними брусами (мауерлатами) і торцеві (рис. 9.1,е), в яких косяки сполучаються з фронтонними арками.

Основні вузли сітки склепінь утворюються з трьох косяків, один з яких є «наскрізним» і проходить через вузол не перериваючись, а два інших «набіжних» косяків примикають до наскрізного косяка.

Розглянемо більш докладно конструкцію і розрахунок кружально-сітчастих склепінь системи С.І.Песельника (рис. 9.1). Склепіння цієї системи виготовляють з косяків суцільного перерізу, що мають на кінцях шипи, а в центрі наскрізне прямокутне гніздо (рис. 9.1,г), осі якого розташовуються відповідно посередині довжини і висоти косяка: ширина гнізда дорівнює двом товщинам косяка мінус 2 мм, а висота - одній чверті висоти косяка.

Для зручності монтажу склепіння, що ведуть від опор до шалиги, рекомендується вирішувати вузли так, щоб шип вищерозміщеного косяка, що набігає, розташовувався в гнізді над шипом нижчерозміщеного косяка. Таке рішення викликається також необхідністю забезпечити в гнізді взаємний упор набіжних косяків для сприйняття однієї з діючих у вузлі сил, спрямованої нормально до їхньої осі.

Косяки в склепінні крім поздовжньої сили стиску і згинального моменту сприймають також поперечні сили, що можуть викликати їхнє

розколювання. Однак, чим більше довжина косяка, тим менше поперечна сила, що викликає цю небезпеку. Тому встановлені такі конструктивні

вимоги до розмірів косяків: lk / hk > 13; bk > 2,5 см; hk / bk £ 4,5; hk > l,

де lk - довжина косяка; bk - товщина косяка; hk - висота косяка в його

середині довжини; l - прольот склепіння.

Вузли склепіння бажано виконувати центрованими, тому що в нецентрованому вузлі виникає додатковий згинальний момент у напрямку меншого моменту інерції косяка від поздовжніх зусиль у набіжних косяках.

Від значення кроку сітки С уздовж твірної склепіння і кроку DS уздовж дуги його поперечного перерізу (рис. 9.1,б) залежить геометрія склепіння. Довжина твірної склепіння В (відстань між внутрішніми гранями фронтонних арок) повинна бути кратною кроку С, а довжина дуги Sd

поперечного перерізу склепіння повинна бути кратною кроку AS. Це забезпечує стандартність опорних вузлів з однієї і з іншої сторони склепіння, а також стандартність торцевих вузлів.

Від величини кроку С також залежить значення зусиль, що сприймаються косяками: чим більше С, тим більші згинальний момент і нормальна сила, що ними сприймаються.

Сталеві затяжки (круглого перерізу), що сприймають розпір, повинні розміщуватися так, щоб забезпечити центрування опорного вузла. Крок затяжок призначають кратним кроку С сітки.

У торцях склепіння замикається дво- чи тришаровими кружальними арками, що виготовляються з косяків, але без шипів. При стандартному вирішенні торцевого вузла косяки склепіння примикають до торцевої арки по лінії, що проходить між центрами вузлів і з'єднуються з аркою цвяхами.

У зв'язку з тим, що кружально-сітчасте склепіння представляє просторову систему з великою кількістю стержнів (косяків), то його точний розрахунок дуже складний. Розглянемо наближений метод розрахунку склепіння.

Зі склепіння нормально до його осі виділяється розрахункова смуга шириною, рівною С. Виділена смуга розглядається як плоска дво- чи тришарнірна арка постійної жорсткості, навантажена навантаженням, що приходиться на цю смугу. Площа перерізу такої арки береться рівною площі перерізу двох косяків, а момент інерції - моменту інерції одного косяка. Після розрахунку цієї арки з прийнятими допущеннями за правилами будівельної механіки одержуємо величини згинального моменту Ма і нормальної сили Na, що діють на арку.

У кожному вузлі сітки склепіння згинальний момент сприймається повністю тільки одним косяком. Отриманий з розрахунку арки згинальний момент а дає складові, що проходять через наскрізний косяк 1 і через

де a - кут між віссю косяка і твірною склепіння.

Друга складова моменту М2 викликає в косяках крутіння, що

погашається настилом, прибитим до косяків.

Завдяки просторовій роботі покриття на значення згинальних косяки моментів впливають жорсткі фронтони, що збільшують жорсткість покриття і зменшують згинальні моменти в косяках. Розвантажувальна дія жорстких

фронтонів враховується коефіцієнтом К

відстань між

фронтонними арками, Sд - довжина дуги склепіння. Коефіцієнт Кф визначається з таблиці:

 

В / S д

1 і менше

1,5

2

2,5 і більше

Кф

2

1,4

1,1

1

 

З урахуванням сказаного розрахунковий згинальний момент у косяку буде таким:

М =     Ма       , (9.2)

у д-Кф - sma

де X - коефіцієнт, що враховує збільшення згинального моменту від дії поздовжньої сили.

У виділеній арковій смузі нормальна сила Na сприймається однаково

обома косяками. Тому на один косяк передається зусилля

Прийнятий за конструктивними вимогами переріз косяка перевіряється

як стиснуто-вигинний елемент:

де 0,75 - емпіричний коефіцієнт, що враховує просторову роботу сітки склепіння; , Jбр - площа і момент інерції брутто косяка в середині його довжини; /0 - розрахункова довжина дуги склепіння, приймається:

при симетричному навантаженні для двошарнірних склепінь /0 = 0,35 Sd ,

для тришарнірних склепінь /0 = 0,58 Sд ;

- при несиметричному навантаженні для дво- і тришарнірних склепінь

Слід зазначити, що у формулі (9.6) розрахункова довжина дуги склепіння збільшена діленням на sin a, що враховує косий напрямок косяків склепінь, бо при цьому відбувається нагромадження елементарних деформацій вузлів склепіння під впливом згинального моменту.

При невеликих напруженнях вигину, що не перевищують 10% від напружень стиску, переріз косяків перевіряється на стійкість без урахування згинального моменту:

У вузлах кружально-сітчастих склепінь слід перевіряти бічні грані наскрізного косяка на зім'яття поперек волокон торцями набіжних косяків. Силу зім'яття N3iM знаходять за формулою

Зусилля стиску в косяках, що примикають до торцевої арки, дають рівнодіючу Np в напрямку твірної склепіння:

Np = Na - ctga. (9.9)

Щоб уникнути передачі цих рівнодіючих зусиль Np на торцеві арки,

вони сприймаються дошками поздовжнього настилу (латами), що прикріплюються цвяхами до їхнього верхнього пояса.

Необхідну кількість цвяхів пцв для кріплення однієї дошки

поздовжнього настилу шириною b до торцевої арки знаходять за формулою

Розрахунок поздовжнього настилу ведуть на спільну дію вигину від зовнішнього навантаження на прольоті між косяками і на розтягання від дії сили Np.

Якщо розглядати косяки кружально-сітчастого склепіння як самостійні елементи, то вони працюють як однопрольотні балки з навантаженнями від набіжних косяків зосередженими в середині прольоту (рис. 9.2). Опорна реакція Q сприймається шипами і передається на відповідні грані гнізда. Передача у вузлах поперечних сил Q відбувається зосереджено на грані гнізда косяка, що підвищує небезпеку його розколювання. Для зменшення цієї небезпеки, як уже зазначалося раніше, рекомендується збільшувати


довжину косяків (їк / кк > 13 ), бо при цьому зменшується поперечна сила. З

Настінні бруси (мауерлати) кружально-сітчастого склепіння розраховують на вигин. Залежно від схеми обпирання їх розраховують:

а)         при обпиранні на окремі стояки - на косий вигин від дії
вертикального і горизонтального (розпір) навантаження склепіння;

б)         при обпиранні склепіння на стіни - на вигин у горизонтальній
площині від дії розпору.

Розрахунковим прольотом є: при розрахунку на вертикальні й горизонтальні навантаження - відстань між стояками; при розрахунку тільки на горизонтальні навантаження - відстань між затяжками склепіння.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я