Деревянные стойки. Виды и характеристики

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Деревянные стойки

Нагрузки, воспринимаемые плоскими несущими конструкциями покрытия (балки, арки покрытия, фермы), передаются на фундамент через стойки или колонны.

Деревянные стойки являются сжатыми или сжато-изгибаемыми несущими конструкциями, опирающимися на фундаменты. Их применяют в виде вертикальных стержней, поддерживающих покрытие или перекрытие, в виде стоек подкосных систем, в виде жестко заделанных стоек однопролетных или многопролетных рам.

Деревянные стойки могут быть цельнодеревянными, составными, клеедеревянными и решетчатыми.

деревянный стойка сечение узел

2. Цельнодеревянные стойки

Представляют собой деревянные элементы -- брусья, толстые доски или бревна круглого или окантованного сечения. Они применяются в виде опор покрытии, элементов каркаса деревянных стен ограждений. Размеры цельнодеревянных стоек и их несущая способность ограничены сортаментом лесоматериалов. Длина их не должна превышать 6,4 м, а размеры сечений практически не превышают 20 см.

Подразделяются на следующие виды:

1) в виде одиночного бруса или бревна

Стойки из брусьев квадратного сечения и из круглых бревен применяются в основном в тех случаях, когда их концы закрепляются шарнирно и на них действуют только сжимающие нагрузки.

Стойки из брусьев прямоугольного сечения и из толстых досок с шарнирно закрепленными концами, применяются в случаях, если на них действуют не только вертикальные сжимающие нагрузки, но и горизонтальные, например ветровая, вызывающая в них изгиб, в направлении которой они ставятся большими размерами сечений.

Такие стойки обладают сравнительно небольшой несущей способностью.

Крепления цельнодеревянных стоек к опорам имеют различную конструкцию. Они могут крепиться к бетонным или железобетонным конструкциям при помощи стальных закладных частей.

3. Составные стойки

Состоят из цельных брусьев, досок или бревен, соединенных болтами или другими податливыми связями.

Стержни составных стоек соединяются пластами вплотную или имеют между ними зазоры, выполняемые при помощи коротких дощатых или брусчатых прокладок. Длины составных стоек, как и цельнодеревянных, не превышают 6,4 м.

Составные стойки применяются тогда, когда несущая способность цельнодеревянных стоек недостаточна для восприятия действующих нагрузок. Эти стойки обычно имеют шарнирно закрепленные концы и работают, как правило, только на продольные сжимающие силы от вертикальных нагрузок.

Составные брусчатые стойки

а) сплошная; б) сквозная с прокладками; 1 - брусья; 2 - болты; 3 - прокладки

Составная стойка из досок

Стойки составного сечения так же имеют высоту, ограниченную сортаментом.

Соединения, применяемые для сплачивания этих стоек (болты, гвозди, шпонки) являются податливыми, что увеличивает гибкость стоек и должно быть учтено при расчете.

4. Клееные стойки

Являются конструкциями исключительно заводского изготовления. Их формы и размеры могут быть любыми и определяются только назначением, величинами действующих нагрузок, расчетом и не зависят от ограничений сортамента досок, применяемых для их склеивания. Размеры сечений могут превышать 1 м, а их длины -- достигать 10 м.

Клеедеревянные стойки могут иметь сечения квадратные и прямоугольные, постоянные, переменные и ступенчатые по длине. Возможно, также изготовление клеедеревянных стоек круглого сечения.

Клееные стойки могут иметь больше поперечное сечение и высоту до 8-10 м. Для их изготовления используют древесину 2 и 3 сортов. Достоинства таких стоек состоят в их индустриальности, простоте транспортирования и монтажа.

В этих стойках применяют обычно шарнирное опирание на фундамент.

Клеедеревянные стойки постоянного квадратного сечения

применяются в качестве внутренних отдельно стоящих элементов каркаса зданий, несущих значительные нагрузки.

Эти стойки имеют, как правило, шарнирные закрепления концов. Они работают и рассчитываются на сжатие и устойчивость от действие только продольной сжимающей силы N и от расчетных нагрузок

Крепление этих стоек к опорам осуществляется с помощью закладных частей бетона или железобетона, а крепление к ним деревянных перекрытий -- с помощью стальных креплений.

Клеедеревянные стойки постоянного прямоугольного сечения применяются в качестве вертикальных стоек деревянных наружных стен значительной высоты, например торцевых фахверков.

Стойки обычно имеют шарнирно закрепленные концы и располагаются большими размерами сечений в направлении из плоскости стен.

Эти стойки работают и рассчитываются в направлении большего размера сечения h на сжатие с изгибом от действия сжимающих сил N от вертикальных нагрузок и изгибающего момента М от горизонтальной ветровой нагрузки.

Крепление этих стоек к опорам и несущим конструкциям выполняется аналогично креплению стоек квадратного сечения, однако они должны быть рассчитаны также на действие горизонтального ветрового давления.

Клеедеревянные стойки переменного прямоугольного сечения

обычно служат опорами основных несущих конструкций покрытий производственных однопролетных зданий значительной высоты.

Они имеют жесткое соединение с фундаментом и шарнирное с опорными узлами конструкций покрытия.

Сечения этих стоек имеют постоянную по длине ширину b и переменную высоту:

- максимальную h -- у нижнего опорного конца, где действуют наибольшие усилия, и минимальную

- hо - у верхнего конца, где изгибающие моменты отсутствуют.

5. Решетчатые стойки

Применяют чаще всего как сжато-изогнутые стойки рам, а также в качестве опор несущих конструкций покрытий и стен деревянных производственных зданий в районах, где нет возможности изготовить клеедеревянные стойки. Их высота может достигать 10 м и более. Они состоят обычно из брусьев, соединяемых в узлах болтами.

Они могут быть с параллельными поясами или с одним наклонным поясом. Разновидностью последней являются треугольные стойки.

Решетчатые стойки и их сечения

а) прямоугольная; б) треугольная

а) пояса из двух ветвей, решетка из одного; б) пояса и решетка из одной ветви

Элементы решетчатых стоек соединяются в узлах на болтах.

Узловые соединения стержней решетки с двухбрусчатыми поясами выполняются обычно путем введения их концов в зазоры между брусьями поясов и соединения их болтами. Условия расстановки болтов требуют некоторого смещения осей стержней с центра узлов. При этом возникает незначительный эксцентриситет усилий, действующих в стержнях решетки, и небольшой изгибающий момент в стойках, которым можно при расчете пренебрегать.

Верхний конец прямоугольной стойки выполняется обычно с помощью горизонтальной балки из стальных профилей, которая стальными фасонками и болтами крепится к поясам стойки, на середину длины этой балки опирается несущая конструкция покрытия. Верхний узел треугольной стойки крепится болтовым соединением концов вертикального и наклонного поясов стойки. При этом опорный узел основной несущей конструкции опирается непосредственно на торец вертикального пояса. Опорные узлы этих стоек могут также решаться с помощью стальных накладок, анкеруемых в бетоне фундамента.

Стойки с параллельными поясами могут быть ступенчатыми. В этом случае на более высокий наружный пояс опираются несущие конструкции покрытия, а на внутренний - подкрановые балки.

6. Расчет стоек

Средние стойки

Средние стойки каркаса здания работают и рассчитываются как центрально сжатые элементы на действие наибольшего сжимающего усилия N от собственного веса всех конструкций покрытия (g) и снеговой нагрузки (Рсн).

Нагрузки на среднюю стойку

Нагрузки собираются с площади покрытия по плану, приходящейся на одну среднюю стойку ().

Грузовые площади средней и крайней колонн

Расчет центрально сжатых средних стоек производят:

- на устойчивость

у = ,

где - коэффициент продольного изгиба, принимается в зависимости от гибкости и определяется по формулам:

а) при гибкости л?70

ц=3000/л2

б) при гибкости л<70

ц=1-0,8(л/100)2,

где л- гибкость стойки, определяемая по формуле

л=,

где - расчетная длина стойки,

=м(см.табл. 5.1.Сетков стр.89)

- радиус инерции сечения (см.табл. 5.2.Сетков стр.90)

л пред - предельно допустимая гибкость для основных элементов л пред=120,

- расчетная площадь поперечного сечения элемента, определяется в зависимости от вида ослаблений:

· если ослабления отсутствуют, принимают Fрасч = F;

· если Fосл / F ·100% ?25% то Fрасч = F;

· если Fосл / F ·100% ?25% то Fрасч = 4/3 Fнт

Rc - расчетное сопротивление древесины на сжатие, с учетом коэффициентов.

7. Подбор сечения стойки

1. Определяют требуемую площадь поперечного сечения из условия устойчивости:

Fрасч ? ,

где ц=0,5…0,7

2. По найденной площади назначают размеры поперечного сечения:

а) квадратное сечение:

а=;

б) требуемый диаметр для бревна

d=.

Полученные размеры округляют в большую сторону с учетом сортамента пиломатериалов.

Если размеры сечения отличаются от ранее принятых в=11…13, следует уточнить расчетное сопротивление Rc

3. Определяют радиусы инерции r и проверяют условие ограничивающее гибкость:

л=

4. Определяют коэффициент продольного изгиба ц и фактическое значение расчетной площади Fрасч и проверяют устойчивость по условию

у = ,

8. Узлы стоек

В верхнем узле, где на стойку опирается несущая конструкция покрытия, стойка испытывает смятие вдоль волокон.

Рисунок 13 - Узел опирания балки на стойку

Этот узел имеет однотипное решение для стоек различных видов.

9. Опорный узел

Для стоек из цельных элементов и для клееных стоек, работающих на сжатие, опорный узел решается простым упором стойки в стальной башмак, который прикреплен к фундаменту анкерными болтами. Стойки крепят к башмаку болтами, диаметр и число которых определяется по конструктивным соображениям.

В сжато-изгибаемых жестко заделанных стойках узел может быть осуществлен в виде анкерных столиков, прикрепленных к стойке болтами.

Узел воспринимает продольную силу N и изгибающий момент М.

Рисунок 14 - Узел опирания стойки на фундамент

Расчет опорного крепления производят при сочетании нагрузок, вызывающих наибольшее растягивающее усилие Nр в крепежных элементах:

где N и M продольная сила и изгибающий момент в опорном сечении

- учитывающий дополнительный изгибающий момент от продольной силы, е - плечо сил Nр и Nе.

По наибольшему значению Nр вычисляют число анкерных болтов, располагаемых с одной стороны стойки.

Сила N воспринимается смятием стойки вдоль волокон.

Размещено на Allbest.ru