close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

10496.Арочные и рамные конструкции из цельной и клееной древесины.

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
П.А.Дмитриев, В.И. Жаданов
АРОЧНЫЕ И РАМНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
ИЗ ЦЕЛЬНОЙ И КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Рекомендовано Ученым советом федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего
профессионального образования «Оренбургский
государственный университет» в качестве учебного пособия
для студентов, обучающихся по программам высшего
профессионального образования направления подготовки
270800.62 Строительство
Оренбург
2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 624.011
ББК 38.55
Д 53
Рецензенты
доктор технических наук, профессор, директор инженерно-строительного
института Сибирского федерального университета (г. Красноярск) И.С.
Инжутов;
доктор технических наук, профессор, исполнительный директор ООО «НТЦ
«Промбезопасность-Оренбург» (г. Оренбург) А.Ф. Колиниченко.
Дмитриев, П.А.
Д 53 Арочные и рамные конструкции из цельной и клееной древесины:
учебное пособие / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов; Оренбургский гос.ун-т.Оренбург: ОГУ, 2014. - 170 с.
ISBN 978-5-7410-0714-3
В учебном пособии рассмотрены пути развития и идеи совершенствования арочных и рамных конструкций на основе древесины и древесных
материалов. В книге собран обширный материал, отражающий особенности
конструктивных решений арок и рам, а также принципы расчета рассматриваемых конструктивных форм. Приведены новые типы арочных и рамных
конструкций, разработанные авторами и отличающиеся от известных аналогов более выгодными условиями работы составных элементов и улучшенными технико-экономическими показателями.
Предназначено для инженеров и техников, проектирующих деревянные конструкции. Оно может быть использовано бакалаврами, студентами, магистрантами и аспирантами строительных вузов и факультетов,
обучающихся по направлению «Строительство».
Охраняется Законом РФ об авторском праве. Воспроизведение всей книги или любой её части запрещается без письменного разрешения авторов.
УДК 624.011
ББК 38.55
Ж
3305000000
6Л9-07
ISBN 978-5-7410-0714-3
© Дмитриев П.А., Жаданов В.И., 2014
© ОГУ, 2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
Предисловие ................................................................................................................. 4
Введение ........................................................................................................................ 6
ЧАСТЬ 1 Арочные конструкции ..................................................................... 9
Глава 1 Общие сведения ........................................................................................ 9
Глава 2 Арки из цельной древесины ..................................................................... 28
§1 Кружальные арки ....................................................................................... 28
§2 Арки из гнутых досок с соединениями на механических
связях ............................................................................................................................. 31
§3 Дощатогвоздевые сплошностенчатые и решетчатые арки ..................... 33
Глава 3 Арки из клееной древесины ..................................................................... 41
Глава 4 Особенности расчета арочных конструкций .......................................... 64
ЧАСТЬ 2 Рамные конструкции .......................................................................... 73
Глава 1 Общие сведения ........................................................................................ 73
Глава 2 Рамы из цельной древесины ..................................................................... 80
Глава 3 Клееные рамы ................................................................................................. 90
Глава 4 Особенности расчета рамных конструкций .......................................... 127
ЧАСТЬ 3 Обеспечение пространственной неизменяемости каркасных
зданий с арочными и рамными несущими конструкциями ........................... 139
Глава 1 Основные принципы компоновки и пространственного
раскрепления ............................................................................................................... 139
Глава 2 Узловые сопряжения элементов связевых блоков с несущими конструкциями ..................................................................................................................... 153
Глава 3 Рекомендации по расчету связей .............................................................. 158
Заключение ................................................................................................................. 162
Список использованных источников .................................................................... 164
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Предисловие
Учебное пособие предназначено для бакалавров, студентов, магистрантов и
аспирантов строительных вузов и факультетов, обучающимися по направлению
«Строительство». Оно может быть использовано инженерами и техниками, проектирующими деревянные конструкции.
Настоящее издание посвящено рассмотрению плоских арочных и рамных
конструкций, что предопределено широчайшей номенклатурой рассматриваемых
конструктивных систем и обширным материалом по заявленной тематике. Пространственные арочные и рамные конструкции, особенности их конструкций и
расчета планируется рассмотреть в отдельной книге, которая будет логическим
продолжением настоящего издания.
В первой части учебного пособия приведены общие сведения об арочных
системах, пути их развития и идеи совершенствования. Освещены вопросы эволюции конструктивных решений арок на основе древесины и древесных материалов, прошедших путь от арок Эми и Делорма до сложных в техническом плане
большепролетных арочных конструкций на основе клееной древесины. Принципы
совершенствования арочных систем показаны на примере авторских разработок,
отличительной особенностью которых являются более выгодные условия работы
составных элементов и улучшенные технико-экономические показатели. Приведены особенности расчета арочных конструкций, позволяющие читателю освоить
как способы назначения основных геометрических размеров проектируемых арок,
так и правила конструирования и расчета узловых сопряжений.
Вторая часть посвящена рамным деревянным конструкциям. В ней приведены примеры конструктивных решений рам из цельной и клееной древесины, их
номенклатура и основные технико-экономические показатели, при этом основное
внимание авторов было уделено освещению новых конструкций, сочетающих в
себе преимущества известных рамных систем и достоинства современных конструкционных материалов. Многочисленные схемы и чертежи рассматриваемых
конструкций, их узлов и соединений позволяют четко представить суть техниче4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ского решения, оценить преимущества и недостатки каждой из конструкций.
Также во второй части рассмотрены вопросы особенностей расчета рамных систем.
В первой и второй частях книги авторы сочли целесообразным сказать и об
использовании в строительстве современных стальных и железобетонных арочных и рамных конструкций и привести примеры их применения.
Вопросам обеспечения пространственной неизменяемости каркасных зданий с арочными и рамными несущими конструкциями посвящена третья часть
учебного пособия. Рассмотрены способы раскрепления плоских конструкций в
зависимости от типа принятых в проектируемом здании ограждающих элементов.
Особое внимание уделено принципам размещения связевых блоков в покрытии и
по стенам, их конструктивным особенностям и типам. Рассмотрены варианты решения узловых сопряжений элементов связевых блоков с несущими конструкциями, выполненные на основе типовых соединительных элементов (врубки, упоры, гвозди, винты, нагельные болты, вклеенные стержни и т.п.). Кроме этого в
объеме третьей части предложены рекомендации по расчету связевых блоков и их
узловых сопряжений. Приведены алгоритмы таких расчетов и их особенности.
Авторы выражают благодарность техническим редакторам и научным рецензентам за благосклонное отношение к работе и ценные указания по улучшению её содержания.
Представленная работа не исчерпывает все возможности совершенствования арочных и рамных систем на основе древесины и древесных материалов, а дает импульс к развитию нового направления в строительных конструкциях. Конструкторские и расчетные положения монографии являются инструментом для работ по созданию новых технических решений, в том числе с применением современных материалов типа OSB, LVL, стекломагнезитов, углепластиков, конструкционных пластмасс и т.п., появляющихся в настоящее время на отечественном
строительном рынке.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
Отечественный и зарубежный опыт проектирования и эксплуатации деревянных конструкций свидетельствует о целесообразности широкого их применения в сельскохозяйственном, промышленном, гражданском и специальном строительстве. При этом, в большинстве случаев, проявляются такие их достоинства
как небольшая масса конструктивных элементов, транспортабельность, сборность, простота монтажа, высокая коррозионная стойкость, долговечность и надежность, архитектурная выразительность и экономичность в сравнении с конструкциями из традиционных материалов. Нельзя не отметить, что в России сосредоточена половина хвойных и пятая часть всех лесов мира. Запасы леса Сибири,
Алтая и Дальнего Востока исчисляются миллиардами кубометров.
Строительство зданий с применением деревянных клееных конструкций
свидетельствует о получении реального экономического эффекта от сокращения
сроков строительства на 20-30 %, трудоемкости на 45-50 %, расхода металла в 23 раза по сравнению со зданиями из сборного железобетона. В гражданских зданиях снижается вес конструкций в 4-5 раз, трудоемкость монтажа – до 20 %, расход стали – до 50 %. Нельзя не учитывать такой важный фактор, как эстетическое воздействие и биоклимат в помещении. Кроме этого, древесина является
единственным сырьем, регенерируемым на поверхности Земли. На изготовление
деревянных конструкций требуется в 4-126 раз меньше энергозатрат, чем на изготовление аналогичных стальных и железобетонных конструкций [45].
Из всех типов плоских деревянных конструкций арки и рамы получили
наибольшее распространение в мировой строительной практике [9, 12]. Эти распорные конструкции рациональны во многих областях строительства, имеют широкие диапазон использования в зданиях различного назначения [59].
По характеру напряженного состояния арки лучше других конструкций отвечают природным свойствам древесины, что предопределяет их рациональность
при средних и больших пролетах, а также тогда, когда необходимо подчеркнуть
пластические возможности этого уникального природного материала. С увеличе6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нием пролета эффективность арочных систем увеличивается, ими можно перекрывать пролеты 100 м и более. Арки позволяют уменьшить площадь стен или
вообще обойтись без них, получить рациональные решения каркасов с передачей
распора на низкие фундаменты.
Подобно аркам, рамные конструкции в составе каркасов зданий одновременно являются несущими элементами стен и покрытий. «Ломаное» очертание
рам, далекое от кривой давления, обусловливает возникновение больших изгибающих моментов в жестких рамных узлах, что является существенным недостатком этих конструкций. Вместе с тем именно такое очертание позволяет создавать рациональный поперечник здания, при котором легко решается вопрос обеспечения требуемой высоты у стен (физкультурно-оздоровительные залы, теннисные корты, складские здания и т.п.). Рамы считаются экономически целесообразными при пролетах от 15,0 до 70,0 м.
Кроме этого, арочные и рамные конструкции из-за их малого веса могут с
успехом применяться при реконструкции зданий городской застройки, например,
при надстройке этажей, что, несомненно, актуально для большинства городов
России. Легкие несущие конструкции на основе древесины позволяют вести надстройку без какого-либо усиления фундаментов.
С другой стороны, несмотря на вышеперечисленные преимущества объем
выпуска клееных деревянных конструкций в целом в России составляет не более
100 тыс.м3 в год, в то время как, например, только в одной Германии с ограниченными ресурсами леса объем КДК превышает 1 млн.м3 в год [59]. К сожалению,
богатая лесом Россия не может похвастаться разнообразными зданиями и сооружениями, построенными на основе современных деревянных конструкций. Положительным исключением в этом плане на сегодняшний день являются лишь уникальные по своей оригинальности арочные и рамные системы, разрабатываемые в
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко такими энтузиастами применения дерева в строительстве, как С.Б. Турковский, А.А. Погорельцев, И.П. Преображенская, Л.М. Ковальчук и другие сотрудники лаборатории деревянных конструкций [30, 32, 48, 60].
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Одной из причин отставания в этой отрасли является недостаточная информированность строителей и специалистов об опыте применения и эксплуатации
несущих деревянных конструкций. Создавшееся положение породило у части
специалистов неоправданно негативное отношение к деревянным конструкциям,
часто основанное просто на неосведомленности или полной некомпетентности. С
этим нельзя мириться, кризис в отечественном деревянном строительстве должен
быть преодолен, так как он наносит прямой ущерб нашему народному хозяйству и
сдерживает его развитие, а упущенные выгоды, получаемые при нормальном
функционировании индустрии производства деревянных конструкций, трудно даже определить.
В новых и переизданных в последние годы учебниках и технических изданиях, посвященных деревянным конструкциям, к сожалению, или полностью отсутствуют или недостаточно освещены вопросы истории развития строительной
техники вообще и арочных и рамных конструкций в частности, отсутствует беспристрастная оценка зарубежных и отечественных достижений (и неудач) в рассматриваемой области. Предлагаемая читателям книга должна в известной мере
восполнить этот пробел. Авторы исходили из убеждения, что настоящий специалист должен знать опыт, накопленный предшественниками, «знать прошлое, чтобы понять настоящее» (В.И. Вернадский) и успешно в нем работать. Для этого
уделено особое внимание тенденциям, выявившихся в развитии конструктивных
форм арочных и рамных конструкций, а также примерам реализации этих тенденций уже в осуществленных технических решениях и в современных разработках,
в том числе авторских.
Авторы учитывали также необходимость развития у студентов представления о многовариантности процесса проектирования рассматриваемых конструктивных форм. Приведенные в монографии конструкторские разработки следует
воспринимать как свидетельства возможного дальнейшего совершенствования и
расширения номенклатуры деревянных конструкций, благодаря которым достигается повышение их конкурентной способности.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЧАСТЬ 1
Арочные конструкции
Глава 1 Общие сведения
Строительная конструкция под наименованием «арка» соответствует латинскому термину «arcus» - дуга, изгиб, лук. Нельзя точно определить, где впервые
появилась арка, так как по своей сути арки были всегда. Сама природа создавала
удивительные арочные конструкции, начиная от обычных криволинейных входов
в пещеры и кончая большепролетными арочно-сводчатыми естественными конструкциями, до сих пор поражающими воображение людей, которые имеют возможность наблюдать их и в настоящее время в первозданном виде (рисунки 1.1 1.3).
Рисунок 1.1 - Пейзажная арка на территории штата Юта в Северной Америке
(пролет арки 63 м., самая тонкая часть составляет 1,8 м).
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.2 - Самая крупная в мире естественная арка - китайский мост
фей Сянрен, пролёт которого составляет 120 метров.
Рисунок 1.3 - Единственная в мире арка в Китае с водопадом
Tiansheng Qiao, пролет арки 73 метра.
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Арочные конструкции часто применяют в строительстве мостов – стальных
железобетонных и деревянных. Например, известны примеры грандиозных арочных
стальных мостов, вошедших в историю мирового мостостроения (рисунок 1.4, 1.5).
Рисунок 1.4 - Стальной мост Харбор-Бридж (Harbour Bridge), Австралия, Сидней, 1932 год
(самый большой мост в Австралии, пролет арки 503 м., ширина 49 м., общая длина - 1149 м.,
визитная карточка города. Строительство Харбор-Бридж, под руководством Брэдфилда, было
начато в 1926 году и продолжалось в течении шести лет. При возведении моста была использована консольная методика (движение от опор к центру), чтобы ни на минуту не прекращать
функционирование порта. Вес стальной арки составил 39 тыс. тонн. По мосту осуществляется
железнодорожное, автомобильное и пешеходное сообщение. Полный вес исполина составляет
52 800 тонн. После завершения строительства для испытаний на прочность на мост одновременно загнали 96 паровозов. Высшая точка моста возносится над уровнем моря на высоту 139
метров, под ним могут проходить самые современные морские суда (клиренс составляет 49
метров). Интересный факт: в самые жаркие дни (за счет расширения металла) арка моста становится выше на 18 см. Строительство моста обошлось в 20 млн. долларов.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.5 - Стальной мост инженера Иосифа Земана, Чехословакия, Орлик, 1967 год (общая
длина сооружения 542 м, пролет арки 330 м., ширина 13 м.). Основная несущая конструкция –
двухшарнирная арка со стрелой подъема 42,5 м. Высота коробчатого сечения 5,0 м. Верхний и
нижний пояса соединены ветровыми связями, что обеспечивает пространственную криволинейную коробчатую конструкцию, отличающуюся высоким сопротивлением кручению и способностью надежно выдерживать напоры ветра. Монтаж моста выполнен при помощи шести
вспомогательных опорных башен навесным методом при весе сборочной единицы до 40 тонн.
Вынос конструкции арок достигал 70 м. Вес стальных конструкций составил 4600 тонн при
удельной металлоемкости моста 640 кг/м2. При приемочных испытаниях мост был нагружен с
помощью шести прицепов-тяжеловозов с общей нагрузкой 360 тонн.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Высокие эстетические качества арок иногда используют при возведении
престижных мостов в ознаменование или в память каких-либо исторических событий или личностей, для демонстрации технологических возможностей и высокого инженерного уровня строительных фирм, как местные достопримечательности, часто посещаемые туристами (рисунок 1.6, 1.7).
Рисунок 1.6 – Стальной наклоняемый пешеходно-велосипедный Гейтсхедский мост Тысячелетия,
Великобритания, река Тайн, между Гейтсхедом и Ньюкаслом. Построен в честь нового тысячелетия, подъемно-поворотного типа, установлен на место уже в собранном виде. Пролет арок –
108 м, общая длина – 126 м. Основа моста — две стальные арки. Одна из них вздымается над
поверхностью воды на 50 м; по другой, расположенной горизонтально, движутся пешеходы и
велосипедисты, а под ней могут проходить суда небольшой высоты. Когда к мосту приближается высокое судно, неспособное пройти под горизонтальной частью, обе арки как единое целое
поворачиваются на 40° вокруг оси, соединяющей их концы: пешеходно-велосипедная палуба
моста поднимается, верхняя же арка, наоборот, опускается. Поворот длится не более 4,5 минут,
в зависимости от скорости ветра. Когда он завершается, две арки оказываются в «равновесноподнятом» положении, в котором верхние точки арок возвышаются над поверхностью воды на
25 метров. За этот манёвр мост получил прозвище «Подмигивающий глаз»
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.7 – Деревянный пешеходно-велосипедный мост Леонардо да Винчи, Норвегия, 2001
год (В 1996 году в записных книжках Леонардо да Винчи проект арочного моста пролетом 240
м обнаружил художник Вебъорн Санд, ставший инициатором его строительства в уменьшенном масштабе. В разработанном проекте полностью сохранен уникальный минималистичный
дизайн — три несущие арки, широкие в основании и тонкие в месте соединения с полотном перехода. Мост изготовлен по уникальной технологии «слоистой древесины» из клееной норвежской сосны.
До появления развитого сортамента прокатной стали мосты строили из
камня. Из истории известны уникальные примеры таких сооружений, например,
каменный Алькантарский мост через реку Тахо в испанском городе Алькантара,
акведук Пон-дю-Гар, построенный в 19 г. до н. э. неподалеку от французского города Нима (римский Немаус) или самый большой из сохранившихся в Германии
до наших дней каменный мост в Регенсбурге (рисунки 1.8 –1.10).
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.8 - Алькантарский мост через реку Тахо в испанском городе Алькантара, рядом с
португальской границей, построен по приказу римского императора Траяна и сравнительно хорошо сохранился до нашего времени. Состоит из шести равных по длине пролётов и имеет в
длину 194 метра. Высота 71 метр. Уцелела латинская надпись с именем зодчего — Юлий Лацер. Мост построен в 106 году нашей эры. Один из пролётов, разрушенный маврами, был отстроен в 1543 году. В прошлом мост имел большое стратегическое значение, и само название
города Алькантара переводится с арабского как «мост».
Рисунок 1.9 – Акведук Пон-дю-Гар, возведенный на высоту 49 м через долину реки Гардон для
снабжения водой римского города Немауса. Для обеспечения требуемой высоты римляне соорудили один над другим три ряда арочных мостов. Над нижнем рядом из 6 арок разной высоты (самая высокая 22 м) и разных пролетов: 24,5 м, 19,5 м и 15,5 м. расположен средний ряд
высотой 19,5 м, в котором 11 арок тех же пролетов, что в нижнем, и уже на нем расположен
верхний ряд высотой 7 м. В нем 35 одинаковых арок, каждая пролетом около 4,5 м. На последних и уложен водопровод. Только для арок было использовано более 4300 точно вытесанных
клинчатых камней, самые тяжелые из них весят до 6 т.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.10 – Каменный мост в германском городе Регенсбурге через Дунай общей длиной
300 м. Строительство начато в 1135 году, закончено через 11 лет. В состав моста входят 16
арок, установленных на больших искусственных каменных островах. Эти острова сузили русло
Дуная и затруднили судоходство. Однако, практичные местные жители для прохода судов построили небольшой обводной канал, а искусственно созданный усиленный напор воды использовали для вращения колес водяных мельниц, установленных между арками моста.
Но все же, чаще мосты возводили с деревянными пролетными строениями,
отличающимися легкостью и возможностью быстрого возведения. Характерными
примерами таких сооружений могут служить Траянов мост, самый длинный мост
античности, перекинутый в 103 – 105 годах по проекту Аполлодора Дамасского
через реку Истр (Дунай) поблизости от современных городов Дробета-ТурнуСеверин (Румыния) и Кладово (Сербия), а также мост Кинтай (Kintai Bridge) – деревянный арочный через реку Нишики (Nishiki) в западной части Японии, построенный в 1673 году. В этих мостовых сооружениях деревянные легкие пролетные
строения удачно сочетались с массивными каменными опорами, что можно считать примером применения в строительстве комбинированных конструкций, состоящих их разномодульных материалов (рисунки 1.11, 1.12).
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.11 – Общий вид Траянского моста (старинная гравюра), возведенного через Дунай по
приказу императора Траяна древнеримским инженером-строителем Аполлодором Дамасским.
Общая длина моста составляла 1071 м, он имел 20 бетонно-каменных опор и деревянные арочные пролетные строения. Построен мост в сжатые сроки, в преддверии готовившейся Траяном
войны с даками. Через 200 лет император Аврелиан, столкнувшись с нашествием готов, повелел
разрушить его, чтобы затруднить неприятелю переправу через Дунай.
Рисунок 1.12 – Арочный мост Кинтай с деревянными пролетными строениями, Япония, 1673
год. Пролет арок 35,0 м. Арки изготовлены без использования гвоздей и болтов из гнутых
брусьев, для чего их распаривали, выгибали, высушивали в изогнутом состоянии, затем собирали в арки, сплачивая брусья на болтах и хомутах и стыкуя их «в разбежку» с помощью металлических лент и зажимов.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Говоря о деревянных мостах, уместно вспомнить, что еще в 70-х годах XVIIIго столетия знаменитый механик Русской Академии наук И.П. Кулибин разработал
проект грандиозного деревянного арочного моста через реку Неву [55] пролетом
около 300 м (рисунок 1.13).
а)
б)
Рисунок 1.13 – Общий вид арочного моста многорешетчатой комбинированной системы
И.П. Кулибина (по старинной гравюре):
а – общий вид; б – конструктивная схема.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вот как позже оценил эту работу известный русский строитель деревянных
железнодорожных мостов Д.И. Журавский: «На ней печать гения; она построена
по системе, признаваемой новейшею наукою самой рациональною; мост поддерживает арка, изгиб ее предупреждает раскосная система, которая по неизвестности того, что делается в России, называется американской».
В 1776 году модель моста пролетом 30 м была испытана, при испытаниях
присутствовал среди прочих академик Л. Эйлер, подтвердивший правильность
расчетов И.П. Кулибина. Правильность этих расчетов подтверждена и результатами успешных испытаний модели моста.
Развернувшееся в XIX веке интенсивное строительство железных дорог в
Северной Америке и странах Старого Света оживило деревянное мостостроение.
Железнодорожные мосты строили из пиленого леса с пролетными строениями по
фермам (Гау, Тауна, Гау-Журавского, Лембке и т.п.) и аркам, часто большепролетным (рисунок 1.14).
В России многие арочные мосты в городах и на шоссейных дорогах строили
по аркам из выгнутых после пропаривания брусьев, сплачивая их на врубках
(прямых или с косым прирубом), позже на шпонках с использованием хомутов и
болтов. Самый большой однопролетный арочный мост был построен через реку
Вепрьж. Как видно из рисунке 1.15, мост имел ясную конструктивную схему,
свойственную современным мостам этого типа.
Из-за большой трудоемкости изготовления арок из гнутых брусьев русские
мостостроители от них отказались и уже при возведении моста пролетом
Рисунок 1.14 – Железнодорожный мост через «Каскэйд Глин» пролетом 84,0м, построенный в 1849
году.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.15 – Арочный однопролетный мост пролетом 76,8 м, построенный через
р. Вепржь в первой половине 40-х годов XIX века инженером Панцером. Арки моста имели прямоугольное сечение из выгнутых брусьев, сплоченных на цилиндрических дубовых шпонках и болтах.
47 м через реку Куру в 1851 г (Тифлис) его арки были изготовлены из гнутых
плашмя досок без предварительного пропаривания, сплоченных на дубовых нагелях.
С появлением железобетона арки (и своды) из этого нового для строителей
материала быстро нашли у них признание и стали широко применяться при возведении покрытий над зданиями различного назначения, а также в пролетных
строениях мостов, в том числе большепролетных. В России большепролетные железобетонные арочные мосты в XX веке были возведены на таких широких реках,
как Волга, Днепр, Енисей и т.д. (рисунок 1.16, 1.17).
Прежде чем возвести мост из монолитного железобетона через глубокое
ущелье, широкую реку, водоем и т.п. препятствия часто приходилось до этого построить большепролетный мост опалубку, обычно не менее значимую
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.16  Автомобильный железобетонный мост через р. Волгу (Ярославская область) –
визитная карточка г. Рыбинска. Общая длина 640 м. Количество пролетов – 6. Введен в эксплуатацию в 1963 г. При строительстве моста применен новый для тех лет метод – сочетание
сборного (пролетные строения) и монолитного (опоры) железобетона. Испытания моста показали высокую прочность монолитных железобетонных опор.
Рисунок 1.17  Автомобильно-пешеходный мост через р. Енисей (г. Красноярск), носит название Коммунального моста. Является одним из крупнейших в мире среди арочных железобетонных мостов. Введен в эксплуатацию в 1961 г. Ширина моста 23,4 м., высота 26 м. Общая длина
- 2300 м. Авторами проекта П. А. Егоровым и К. К. Ивашовым впервые применена технология
возведения сооружения с замыканием арок моста без подстраховочных опор, что позволило
существенно сократить сроки и стоимость строительства.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мостовую конструкцию в сравнении с мостом, для которого она строится (рисунки 1.18 - 1.20). При последовательном строительстве арочных однотипных железобетонных мостов с одинаковыми или даже различными пролетами применяют
сборно-разборные, в том числе инвентарные опалубки, пригодные для неоднократного использования.
Рисунок 1.18 – Арочные кружала многорешетчатой системы пролетом в свету 125,3 м для возведения железобетонного моста de la Сaille (Франция, 1928 г).
Рисунок 1.19 – Современный вид моста de la Сaille
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.20  Монтаж кружал железнодорожного моста через Днепр пролетом 53,5 м в 19311932 гг. (аналогичные схемы применены при строительстве железобетонных мостов в г Иркутске и г. Сочи).
Деревянные арки издавна использовали не только в мостостроении, но и в
гражданском строительстве в покрытиях зданий павильонного типа. Арки изготавливали из гнутых плашмя досок, используя для сплачивания гвозди и болты.
Такие арки в Европе получили известность как арки Эми (рисунок 1.21).
Из досок, поставленных на ребро (косяков), стали изготавливать кружальные арки, известные как арки системы Делорма (рисунок 1.22).
Ограниченная высота косяков в кружальных арках Делорма и, следовательно, ограниченная их несущая способность, повышенная гибкость арок Эми из гнутых
досок из-за нарастающей во времени податливости креплений, используемых при
сплачивании досок, существенно сузили область применения таких арок в строительстве, в частности, арки Делорма и Эми использовали в качестве несущих конструкций в легких покрытиях с пролетами, обычно, не более 18,0 м.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.21  Арки Эмми из гнутых досок, сплоченных между собой на болтах и хомутах, пролет 19,5 м. ( XIX век).
Рисунок 1.22  Кружальные арки системы Делорма в покрытии здания,
построенного в XVIII веке в Париже.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Однако, легкость выгиба досок и доступность средств сплачивания их в изогнутом состоянии, побуждали конструкторов к созданию новых дощатых конструкций арочного очертания, способных перекрывать большие пролеты и свободных от
недостатков арок Делорма и Эми. Например, часто между точками раскрепления в
двухветвевых сечениях арок располагали еще и доски, поставленные на ребро, скрепляя их с упомянутыми ветвями. Такой конструктивный прием позволял увеличить
пролеты арок из гнутых досок даже до 30,0 м.
В 1873 году в Вене на международной выставке был возведен павильон с
арочными несущими конструкциями, в каждой из которых сочетались арка Делорма
с аркой Эми. Такое сочетание в существенной мере избавляло использованную новую конструкцию от недостатков, свойственных упомянутым аркам. Арки имели
двутавровое сечение, в котором пояса были выполнены из арок Эми, а стенкой служила арка Делорма, выполняющая роль шаблона при наборе поясов, а под нагрузкой
работающая на усилия сдвига.
Это конструктивное решение оказалось удачной находкой, а заложенная в нем
идея плодотворной, оказавшей несомненное влияние на развитие дощатогвоздевых
сплошностенчатых и решетчатых арок с поясами из гнутых досок и брусков.
В России такие конструкции были созданы в виде двух и трехшарнирных дощатогвоздевых и решетчатых арочных ферм с поясами из гнутых досок и решеткой
из брусков для пролетов до 60,0 и более метров.
С появлением водостойких синтетических клеев и созданием заводов клееных деревянных конструкций конкурентная способность арок возросла, и область
их использования так расширилась, что клееные арки стали одной из конструктивных форм, наиболее востребованных в деревянном строительстве. Их стали
применять для перекрытия пролетов от 8,0 м до 100 и более метров, при этом
опыт проектирования и применения показал, что эффективность клееных арок
возрастает с увеличением перекрываемых пролетов. Наиболее широко клееные
арки используют в покрытиях общественных, сельскохозяйственных и ряде промышленных зданий, в транспортном строительстве в качестве пролетных строений мостов и мостовых сооружений (рисунок 1.23 - 1.25).
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.23  Футбольно-лёгкоатлетический манеж в г. Щёлково
на 1500 зрителей, пролет арок 42,0м [59]
Рисунок 1.24  Эллипсообразные клееные арки пролетом 18,0 м. теннисного
корта «Спартак» (г. Москва) [59].
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.25  Арочный автодорожный мост (Keystone Wye Bridge),
возведенный в 1968 году в штате Южная Дакота, США [63].
Арочные системы относятся к распорным конструкциям, т. е. для них характерно наличие горизонтальной составляющей опорной реакции (распора). В любом сечении арки с абсциссой «x» изгибающий момент будет равен:
Mx = Mбх – Н · у,
где
Mбх – балочный момент, кН·м;
Н – распор от расчетных нагрузок, м;
у – ордината, определенная в соответствии с очертанием арки, м.
Если очертание арки совпадает с очертанием балочной эпюры моментов, то
арка работает только на сжатие. В реальных конструкциях арок, имеющих очертание, отличное от параболы (например, при равномерно-распределенной нагрузке)
изгибающий момент присутствует. Поэтому древесина в арках работает на сжатие
с изгибом, т.е. используется самым выгодным образом (как и в растущем дереве).
Изгибающий момент в арках по величине значительно меньше балочного момента,
что и определяет эффективность арочных систем.
Классифицируются арочные конструкции по нескольким характерным признакам:
- по статической схеме: трехшарнирные и двухшарнирные;
- по схеме опирания: на арки с затяжками, воспринимающими распор и без
затяжек, распор которых передается на фундаменты;
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- по форме оси: по квадратной параболе или иного рационального для заданной нагрузки очертания, по дуге окружности, стрельчатые, состоящие из полуарок, оси которых располагаются на двух окружностях, смыкающихся в ключе под
углом, эллипсовидные и т.п.;
- по конструкции: из цельной древесины и клееные арки.
Трехшарнирные арки являются наиболее распространенными. Они статически определимы и усилия в их сечениях не зависят от осадок опор и деформаций
затяжек. Наличие конькового шарнира позволяет предусматривать монтажный
стык и перевозить арки к месту установки в виде транспортабельных полуарок.
Возможность применения двухшарнирных арок определяется технологическими
возможностями завода-изготовителя и условиями транспортировки арочных элементов увеличенной длины, не имеющих монтажных стыков.
Глава 2 Арки из цельной древесины
§1 Кружальные арки
Кружальные арки относятся к построечным, издавна известным конструкциям, ранее часто применявшимся в беспрогонных покрытиях зданий пролетом
до 18,0 метров, где их устанавливали с шагом не более 1,5 м (рисунок 1.22). В настоящее время кружальные арки используют в опалубках под монолитные железобетонные или кирпичные своды, при выполнении перемычек над арочными
проемами в кирпичных стенах, в теплицах, оранжереях и в так называемых постройках типа «пергола».
Арки собирают из досок-косяков, поставленных на ребро в два или более
слоя (рисунок 1.23, б, в). Высоту сечения косяков hк назначают не менее 1/80 L,
где L – пролет арки, а отношение стрелы подъема арки к пролету не менее 1/6 L.
Длину косяков lк рекомендуется принимать по возможности большей с тем, чтобы
уменьшить количество стыков косяков, усилия в стыковых связях, увеличить изгибную жесткость арки. Из опыта проектирования считается целесообразным
длину косяка lк принимать не менее 13 hк. При таком отношении практически ис28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ключается опасность раскалывания косяков от действия поперечных сил в стыковых связях. В качестве стыковых и промежуточных связей используют гвозди и
болты.
Из-за ограниченной несущей способности кружальных арок, даже с увеличенным количеством косяков в сечениях, их шаг рекомендуется принимать небольшим (как правило, не более 2,0 м), а также включать арки в совместную работу с балочными элементами кровельных конструкций, что позволит существенно ограничить гибкость арок в вертикальной плоскости. Заметим, что кружальные
арки можно выполнять из брусчатых элементов, сочетая их с дощатыми, например, при проектировании разного рода опалубки.
При расчете кружальных арок изгибающий момент и нормальные силы от
внешней нагрузки определяются по общим правилам строительной механики, при
этом максимальные значения моментов получаются обычно при загружении временной нагрузкой половины пролета.
Особенностью расчета кружальной арки является расчет связей, соединяющих ее слои, так как рассматриваемая арка представляет собой стержень, составной по длине, а не по высоте поперечного сечения. В каждом сечении арки, совпадающем со стыком косяков, изгибающий момент воспринимается только неперерезанным косяком, а в промежутках между стыками – соответствующим сечением обоих рядов косяков.
В случае, если косяки соединены между собой только на концах (рисунок
1.23, д), эпюра моментов в арке распределяется между косяками обоих рядов по
схеме рисунка 1.23, в, где каждый косяк работает как однопролетная балка с сосредоточенными грузами в середине пролета (в местах расположения связей). Под
действием расчетного изгибающего момента M / ξ концы косяков одного слоя
стремятся в стыке сдвинуться поперек другого слоя, чему препятствуют связи, соединяющие эти косяки. Усилие в связях Тсв из условия равновесия
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
.
.
.
.
.
.
Рисунок 1.26  Кружальные арки: а – конструктивные решения косяков;
б, в – к расчету косяков и соединительных связей
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
определится как Тсв = М / а ξ, где а – расстояние между центрами тяжести групп
связей. По найденному усилию определяют количество связей в зависимости от
их параметров.
Если связи распределены равномерно по всей длине косяка, то эпюра усилий в связях на половине длины косяка может быть представлена в виде двух треугольников (рисунок 1.23, д). Тогда требуемое количество связей может быть определено с учетом усилия в наиболее нагруженной крайней связи по формуле:
Ey 
12 М
l к  Т св  
,
(1.1)
где ξ – коэффициент, учитывающий дополнительный момент от действия
нормальной силы при деформации арки и определяемый с учетом гибкости арки,
которую вычисляют по формуле:

l0
J бр / Fбр
,
(1.2)
где J бр – момент инерции брутто неперерезанных в рассматриваемом сечении косяков;
Fбр – площадь поперечного сечения брутто всех косяков;
l0 – расчетная длина арки, определяемая по указаниям [54].
§2 Арки из гнутых досок с соединениями на механических
связях
Арки Эми из гнутых досок привлекали строителей простотой изготовления
с использованием при сплачивании досок гвоздей, болтов и хомутов, а также возможностью легко увеличивать высоту сечения арок с целью повышения их несущей способности и жесткости.
Характерным примером применения арок из гнутых досок является арочный
мост с ездой по верху, построенный в СССР в 1932 году (рисунок 1.24). Ширина проезжей части моста составляла 7,5 м, тротуаров – по 0,9 м, расчетный пролет
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
арок – 23,6 м при стреле подъема 3,37 м. В поперечном сечении мост имеет семь арок,
расположенных на расстоянии 1,5 м друг от друга.
Рисунок 1.27 - Мост с арками из дощатых пакетов пролетом 23,6 м, построенный в
СССР в 1932 году.
Арки имеют очертание по квадратной параболе и состоят из девяти уложенных
плашмя досок, соединенных гвоздями и стянутых хомутами из полосового железа.
Ширина досок – 26 см, толщина крайних – 6 см и средних – 8 см. Крайние доски приняты меньшей толщины для уменьшения влияния их стыков на ослабление сечения
арок при расчете их на изгиб. Доски для арок из-за большой их толщины (8 см) вначале пропаривали и затем выгибали при помощи клиньев. После просушки досок производили сборку арок.
В отличие от кружальных арок, в которых высота сечения, а, следовательно, и
несущая способность, ограничивается шириной одной доски, в гнутых арках высота
сечения не ограничена, так как путем послойного наращивания досок при помощи
механических связей можно получить сечение любой высоты. Но, как оказалось,
увеличение высоты сечения в этом случае не приводило к соответственному ожидаемому увеличению как несущей способности, так и жесткости. Это
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
теперь легко можно объяснить. Как известно [54], приведенная гибкость λпр составного элемента в таком случае равна (при часто расположенных связях):
пр  х  х  
,
где коэффициент μ увеличивается с увеличением высоты сечения h.
Поэтому с увеличением h гибкость λпр , несмотря на уменьшение λх-х , не уменьшается соответственно, как этого ошибочно можно ожидать.
Радикальным устранением этого противоречия является замена податливых
связей клеем, т.е. переход на клееные арки из гнутых досок (см. главу 3 части 1).
При конструировании арок Эми на гвоздях или нагелях толщина досок должна
назначаться в зависимости от радиуса кривизны арки в соответствии с рекомендациями [54]. Применение более толстых досок при тех же радиусах кривизны недопустимо, так как приводит к чрезмерной величине первоначальных напряжений от
выгиба досок; применение более тонких досок увеличивает количество швов и
влияние податливости связей.
Стыки досок располагают по длине арки вразбежку, причем расстояние между
стыками соседних досок принимается равным не менее 20 толщин доски. Крайние
по высоте сечения доски стыкуются в местах расположения наименьших моментов;
в этих же местах обязательно ставят стяжные болты.
Статический расчет арок Эми производится по правилам строительной механики, как и расчет арок Делорма. Проверку напряжений по формуле расчета сжатоизогнутых стержней производят в сечении с максимальным изгибающим моментом
с учетом податливости связей по формулам, приведенным в [54].
§3 Дощатогвоздевые сплошностенчатые и решетчатые арки
Оригинальные отечественные конструкции сплошностенчатых и решетчатых арок были разработаны в конце 20-х годов прошлого века и наряду с дощатогвоздевыми балками и сегментными фермами стали широко использоваться в
промышленном, гражданском и транспортном строительстве для перекры33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тия пролетов до 40 и более метров. Преимущественно применяли трехшарнирные
арки со сплошными стенками из перекрестных досок (рисунок 1.28), а также арки,
собираемые из сегментных ферм (рисунок 1.39), реже – двухшарнирные сплошностенчатые арки (рисунок 1.30) и решетчатые арочные фермы (рисунок 1.31).
Арки снабжали стальными затяжками или устанавливали на фундаменты, воспринимающие распор.
В отличие от арок, собираемых из кружал и гнутых досок, дощатогвоздевые
арки:
а)
б)
Рисунок 1.28 - Трехшарнирная арка со сплошной стенкой из перекрестных досок: а - общий
вид; б, в - конструкции опорного и конькового узлов
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в)
Рисунок 1.28, лист 2 - Трехшарнирная арка со сплошной стенкой из перекрестных досок: а общий вид; б, в - конструкции опорного и конькового узлов
Рисунок 1.29  Конструктивное решение узлов трехшарнирной арки
из двух сегментных ферм
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.30  Дощатогвоздевая двухшарнирная арка со схемой попарного раскрепления поперечными связями
Рисунок 1.31  Трехшарнирная арка пролетом 26,0м из брусчатых
многоугольных ферм
- имеют существенно большую изгибную жесткость вследствие большей
высоты сечения и меньшей податливости швов между поясами и стенкой, так как
их независимо от высоты сечения у каждого пояса всего лишь два;
- нижний пояс арок (рисунок 1.28 - 1.31) при загружении временной нагрузкой полупролета может оказаться сжатым и потерять устойчивость, поэтому их
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
следует раскреплять связевыми фермочками, попарно поставленными между арками (рисунок 1.28, 1.30);
- стыки нижних прямолинейных поясов трехшарнирных арок необходимо
располагать у мест постановки этих связей;
- с учетом знакопеременной работы нижних поясов конструируют опорные
и коньковые узлы арок с затяжками.
Реализованные в представленных на вышеприведенных рисунках пролетных строениях технические возможности дощато-гвоздевых арок убедительно
свидетельствуют об их превосходстве над мостовыми арками из гнутых досок, соединенных на механических связях, которые явились предшественниками дощатоклееных арок (смотри главу 3).
Решетчатые арки с поясами из гнутых досок, скрепленных гвоздями, в сравнении с дощатогвоздевыми арками со сплошными стенками, применяли реже. Известны, однако, яркие примеры использования таких арок с решетками по типу
ферм Гау-Журавского. Например, в тридцатых годах прошлого столетия в пригороде г. Новосибирска был построен четырехпролетный мост с такими арками (автор проекта Ю.А. Кнушевицкий). Через тридцать с лишним лет мост морально
устарел и в шестидесятых годах прошлого века был разобран (рисунок 1.32).
Рисунок 1.32 - Четырехпролетный мост с решетчатыми арками через р.Иню
в пригороде г. Новосибирска
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Не менее впечатляющим было использование аналогичных арок в купольном покрытии над цирком в г. Иваново (рисунок 1.33).
Рисунок 1.33 - Монтаж арочного купольного покрытия над цирком
в г. Иваново
Сибирский инженер Н.В. Никитин (впоследствии доктор технических наук,
профессор, автор конструкции Останкинской телебашни в Москве) предвосхитил
известную в наше время конструкцию клеефанерных арок, предложив и разработав дощатогвоздевые арки с фанерными стенками для покрытия спортивного зала
клуба «Динамо» в г. Новосибирске (рисунок 1.34).
С использованием дощатогвоздевых арок в СССР до Великой Отечественной
войны было построено много промышленных и других зданий, а после войны и
большепролетных автодорожных мостов (рисунки 1.35 – 1.37). В чрезвычайных обстоятельствах они могут быть применимы и в настоящее время.
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.34 - Дощатогвоздевые арки с фанерными стенками построечного
изготовления над игровым залом спортклуба «Динамо» в г. Новосибирске, пролет
арок 22 м, высота в коньке 11 м (автор проекта Н.В. Никитин).
Рисунок 1.35 – Общий вид ангара для гидросамолетов с покрытием из
дощатогвоздевых арок с затяжкой
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
б)
Рисунок 1.36 – Мост пролетом 61,0 м с гвоздевым арочным пролетным строением, построенный по проекту И.А. Столярской:
а – общий вид; б – опорная часть моста
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.37 – Деревянный арочный мост с трехшарнирными арками
пролетом 48 м для перекрытия глубокого ущелья на Карпатах
Глава 3 Арки из клееной древесины
Клееные арки изготавливают на заводах КДК по строго регламентируемой
технологии [49]. Помимо качеств, присущих конструкциям заводского производства, клееные арки имеют следующие достоинства:
- клееная древесина, хорошо работающая на сжатие с изгибом, в арках используется наивыгоднейшим образом;
- арки не имеют сильнонапряженных растянутых деревянных элементов и
соединений;
- количество основных узлов ограничено двумя или тремя соответственно
для двухшарнирных и трехшарнирных арок.
К недостаткам клееных арок следует отнести:
- несколько повышенную стоимость в сравнении со стоимостью прямолинейных клееных элементов из-за более продолжительной выдержки гнутых элементов в запрессованном состоянии и при больших давлениях в клееных швах;
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- изготовление клееных арок в горизонтальном положении (рисунок 1.38)
требует больших производственных площадей, что тоже влияет на производительность труда и стоимость конструкции;
- повышенная деформативность арок при действии односторонних временных нагрузок.
Наиболее широкое применение нашли дощатоклееные арки прямоугольного поперечного сечения для перекрытия как малых, так и больших пролетов в покрытиях зданий павильонного типа (спортивных, выставочных, торговых, манежей,
бассейнов и т.п.), складов (минеральных удобрений и химических средств защиты
растений, товарных и др.), сельскохозяйственных зданиях и постройках (рисунки
1.39 – 1.44), а также в пролетных строениях автодорожных и пешеходных мостов
[59].
Рисунок 1.38 – Процесс запрессовки большепролетной клееной арки
в горизонтальном положении
Одно из первых большепролетных покрытий по дощатоклееным аркам было
возведено в 1980 году над катком в г. Архангельске (рисунок 1.45). Арки пролетом 63,0 м устанавливали с шагом 6,0 м, сечение арок 320х1600 мм, а отношение
высоты сечения к пролету составило h\L = 1/39. Проект покрытия был разработан
в ЦНИИЭП им. Б.С. Мезенцева [10].
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Спортивное здание с арками еще большего пролета, построенное в Словакии, показано на рисунке 1.46.
Рисунок 1.39 – Трехшарнирные арки параболического очертания пролетом 18 м. в бассейне
санатория «Пушкино» (Московская обл., 1976 г.) – первое применение на территории России
клееных арок без гвоздевой запрессовки [59].
Рисунок 1.40 – Стрельчатые арки пролетом 24 м. прирельсовых складов минеральных удобрений в г. Волоколамске (Московская обл., 1975 г.) – первое применение на территории России
клееных стрельчатых арок [59].
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.41 – Циркульные арки боулинга и бассейна в п. Молоденово (Московская обл., 2005 г.), пролетом арок 50 м. [59].
Рисунок 1.42 – Арки кругового очертания с надстройкой из клееной древесины,
примененные для покрытия теннисного корта в г. Ростов-на-Дону (2005 г.), пролет арок 42 м. [59].
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.43 – Пергола в парке им. Горького диаметром от 6,0 м до 8,0 м длиной
70 м в Москве (2001 г.), шаг арок 2,5 м. [59].
Рисунок 1.44 – Монтаж арок пролетом 48 м. легкоатлетического манежа Московского государственного строительного университета (2012 г.) [59].
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
б)
Рисунок 1.45  Дворец спорта профсоюзов в г. Архангельске (1980 г.); пролет
клееных арок 64 м: а - главный фасад; б – общий вид внутреннего
пространства.
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
)
б)
Рисунок 1.46  Универсальное спортивное здание в г. Жилина (Словакия);
пролет клееных арок 104 м: а - вид с высоты птичьего полета;
б – общий вид внутреннего пространства
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приведенные на рисунках 1.39 – 1.46 примеры большепролетных покрытий
свидетельствуют о потенциальной возможности использовать клееные арки (дощатые или более легкие дощатофанерные и решетчатые) в качестве несущих конструкций для перекрытия еще больших пролетов, например, в покрытиях над
футбольными стадионами с целесообразным опиранием арок на железобетонные
рамы зрительских трибун. На рисунке 1.47 показаны арки двутаврового дощатофанерного сечения над строящимся складским зданием. Здесь заметим, что целесообразность двутаврового сечения, столь высокая для балок, в арках, работающих на сжатие с изгибом, снижается. Вероятно, более удачным решением в этом
случае (и в других с арками еще с большими пролетами) было бы использование
клеефанерных арок коробчатого двухстенчатого сечения. Соединение гнутоклееных поясов со стенкой (рисунок 1.47 б) конструктор предпочел выполнить на
стальных цилиндрических нагелях с тем, чтобы избежать технологических трудностей при изготовлении цельноклееной конструкции и повысить надежность соединений.
Дощатоклееные арки стреловидного очертания, благодаря которому они
оказались пригодными, прежде всего, для складов сыпучих материалов, возводимых как на промпредприятиях (рисунок 1.40), так и особенно широко в качестве
складов для минеральных удобрений и химических средств защиты растений, солей антиобледенителей, а также в других случаях, когда конструкции должны
эксплуатироваться в условиях воздействия агрессивных сред (рисунок 1.48). Архитектурно выразительными выглядят стрельчатые арки в случае их применения
в спортивных или общественных зданиях (рисунок 1.49).
В случаях, когда ширина поперечного сечения арок более 18 см приходится
в каждом слое стыковать доски по кромкам с перевязкой вертикальных швов, что
существенно затрудняет и замедляет изготовление арок. Поэтому в покрытии (рисунок 1.44) разработчики предпочли установить спаренные арки (рисунок 1.50),
т.е. изготовить две или три арки с шириной сечения b =14 см вместо одной с размером 28 см (рядовые арки) или 42 см (в зоне установки световых фонарей).
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а
)
б
)
Рисунок 1.47  Покрытие по аркам с фанерной стенкой; пролет арок 55 м:
а - общий вид; б - опорный узел (Словакия)
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.48  Стрельчатые арки склада минеральных удобрений
на ст. Соломинка Калиниградской области
Рисунок 1.49  Конноспортивный манеж в Каунасе с несущими конструкциями
в виде дощатоклееных арок (завершающий этап монтажа).
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.50  Опорный узел клеедощатой арки покрытия легкоатлетического манежа
МГСУ (поперечное сечение арки состоит из трех слоев размером 3х140х1600 мм, соединенных на вклеенных нагелях Ø20АIII длиной 380 мм с шагом 2,0 м по длине и 0,4 м по высоте.
Внутренние плоскости до сплачивания защищены от увлажнения [59].
Решетчатые клееные арки используют для перекрытия больших пролетов,
когда применение дощатоклееных арок с постоянной высотой сечения
(h ≈1/40
L) представляется сомнительным по экономическим и технологическим соображениям. Решетчатые трехшарнирные арки производят впечатление очень изящных несущих конструкций, особенно когда их полуарки имеют серповидное очертание (рисунок 1.51). Заметим, что успех применения таких арок зависит от правильного выбора креплений решетки к поясам и надежного пространственного
раскрепления арок связями. Также отметим, что серьезным конкурентом решетчатых арок являются клеефанерные арки коробчатого или двутаврового поперечного сечений.
Дощатоклееные арки стали все чаще использовать в пролетных строениях
автодорожных и пешеходных мостов. В городах, пригородах, парковых зонах
возводят арочные мосты обычно небольших пролетов, отвечающие высоким эсте51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тическим требованиям, предъявляемым к городским сооружениям (рисунок 1.52,
1.53).
Рисунок 1.51 Решетчатые арки купола диаметром 90 м аквапарка в
Парке 300-летия Санкт-Петербурга.
На автомобильных дорогах, независимо от их значимости, строят арочные
мосты средних и больших пролетов. При этом используют крупноблочный монтаж пролетных строений. Благодаря их легкости перевозимые блоки могут включать полуарки моста с надарочными строениями. На рисунке 1.54 показана схема
моста через р. Мур и картина монтажа его пролетного строения (Австрия). Мост
был возведен в 90-е годы прошлого столетия с использованием пиломатериалов
из лиственницы. Длина моста 85,0 м, пролет арок 45,0 м.
Дощатоклееные арки находят применение и в сооружениях мостового типа,
в транспортных галереях промпредприятий, портах и т.п.
Возможные варианты конструкций опорных и коньковых узлов арок показаны на рисунках 1.55 - 1.57, а на рисунке 1.58 даны примеры узлов ранее возведенных арок.
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При проектировании таких узлов учитывают не только величины осевых и
поперечных сил N и Q, но и условия эксплуатации арок и даже предполагаемый
способ их монтажа. Кроме того принимают во внимание возможные при
Рисунок 1.52  Мост на Московской объездной дороге.
Рисунок 1.53  Общий вид пешеходного моста в Остафьево, Подмосковье.
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
1 – арки; 2, 3 – подкосы; 4 – продольные балки; 5 – стойки надарочного строения; 6 – продольные связи между балками; 7 – связи между арками; 8, 9 – поперечные связи между подкосами;
10 – поперечные связи между стойками, продольными балками и арками.
б)
)
в)
)
Рисунок 1.54  Мост через р. Мур в Австрии: а – конструктивная схема моста;
б, в – общий вид моста в период монтажа.
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
изготовлении отклонения в размерах арок в пределах регламентируемых допусков.
При эксплуатации арок в агрессивных средах и в случаях, когда к конструкциям предъявляются требования безметальности, крепежные детали узлов изготовляют из стеклопластиков, древеснослоистых пластиков (ДСП-Б), стеклотекстолита или других подобных материалов. На рисунке 1.59 приведена фотография
опорного узла арки с крепежными деталями из стеклопластиковых пластин. Усилия распора и вертикальная опорная реакция воспринимаются раздельно. Такая
конструкция позволяет легко сгладить погрешности, допущенные при изготовлении полуарок (в длине) и при выполнении фундаментов (в отметках верха опорных площадок) за счет толщин вертикальных и горизонтальных пластин.
Простейшие узлы (рисунок 1.60) также можно выполнить как безметальные
конструкции, заменив стальные болты (шпильки) и другие детали:
стеклопла-
стиковые; из ДСП, или подобных им материалов. Заметим, что эти узлы пригодны лишь для арок с пролетом не более 24 – 30 м.
Даже при идеальной приторцовке полуарок в ключе (и на опорах) нормальные напряжения по плоскостям торцов при действии односторнних временных
нагрузок окажутся распределенными неравномерно и края торцов даже при их
относительно небольшой высоте неизбежно обомнутся. Если в результате погрешностей, допущенных при изготовлении, полуарки в ключе (или на опорах)
упрутся друг в друга (или на фундамент) не по всей площади торцов, а лишь их
частью, опасность расслоения древесины по клеевым швам возрастает и не раз такое расслоение наблюдалось при эксплуатации, особенно в арках с пролетами
более 30 м. Поэтому узлы (на рисунках 1.55 а, 1.56 а, 1.57 а) следует считать условно шарнирными с ограниченными возможностями применения при условии
ответственного контроля.
В этой связи заметим, что в результате небрежности монтажников арки могут быть установлены с зазорами между торцами в ключе, что приводит к из-
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
б)
в)
Рисунок 1.55  Опорные узлы арок:
а - с лобовым упором арки торцом
в устой;
б - с применением стальных шарниров;
в - с опиранием арки на горизонтальную и вертикальную площадки устоя
а)
б)
Рисунок 1.56  Опорные узлы решетчатых арок: а - с использованием
дощатоклееной вставки; б - с использованием сварного башмака
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
б)
Рисунок 1.57 Коньковые узлы арок: а - простейшего типа с упором полуарок
торцами друг в друга; б - с передачей усилий через стальные башмаки, притянутые к торцам вклеенными винтами (соединение имеет однотипные для полуарок
детали: приваренные к плитам башмака цилиндрические полуцапфы, болт-валик
и кольцевые шайбы, надеты на выступы цапф [60]).
гибу нагельных болтов и растрескиванию накладок при действии односторонних
временных нагрузок.
Монтаж трехшарнирных арок, устанавливаемых на фундаменты, обычно
производят, используя передвигаемую башню со специально оборудованной на
верху площадкой (рисунок 1.51) для рабочих, соединяющих полуарки в ключе. В
этом случае опорные и ключевые соединения могут быть любыми, без каких-либо
конструктивных особенностей, учитывающих предполагаемый способ монтажа.
Несомненно, что необходимость укладки прогонов и устройство кровли на крутых скатах осложняет монтажные работы.
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
б)
в)
)
Рисунок 1.58  Опорный и коньковые узлы: а – конструктивное решение узлов
большепролетной клеедощатой арки с монорельсом в середине пролета;
б, в – узлы арки покрытия легкоатлетического манежа МГСУ.
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.59  Безметальный опорный узел арки покрытия склада соли в Москве,
выполненный с использованием стеклопластика.
1 – клееные полуарки; 2 – анкерная пластина из листового стеклопластика;
3–
стеклопластиковые болты; 4 – фундамент, башмаки 5 и анкерные болты 6 из
прессматериалов; 7 – стеклоплдастиковые стержни, вклееные в 1; 8 – плиты из
ДСП.
Рисунок 1.60  Опорные и коньковый узел безметальных арок: а, б – простейших
конструкций с упором полуарок в фундаменты; в, г – выполненные с применением плит из ДСП.
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.61 иллюстрирует другой способ монтажа: полуарки, установленные на фундаменты, в горизонтальном положении спарены прогонами в блоки,
ключевые участки блоков уперты друг на друга. После подъема с поворотом на
опорах полуарки замыкают в ключе. Ясно, что конструкции опорных шарниров
должны допускать такой поворот, а конструкции ключевых – позволять рабочему
в люльке быстро их замкнуть.
В третьем случае (рисунок 1.62) скрепленные в ключе полуарки при подъеме подтягиваются концами к фундаментам, заводятся на них и закрепляются в
проектном положении. Конструкции шарниров и в этом случае должны разрешать
такие перемещения и повороты.
Как видно из приведенных примеров, сборка арочных конструкций может
быть осуществлена с использованием укрупненных монтажных блоков и со всеми
выгодами крупноблочного монтажа.
Известно, что под действием равномерно-распределенной нагрузки рационально очерченная арка работает только на сжатие, что и определяет минимальные размеры ее сечения. Под нагрузкой той же интенсивности, но приложенной
на полупролете (вдвое меньше суммарной, чем в первом случае!) арка разрушится, если не увеличить ее сечение. Этот парадокс является следствием работы арки
на сжатие с продольным изгибом (рисунок 1.63). Невыгодным случаем ее работы
является и случай распределения временной нагрузки по треугольнику. С целью
смягчить этот недостаток арок В.Г. Шухов предложил (и реализовал свою идею)
снабжать арочные конструкции системой тяжей (хорд), связывающих наиболее
напряженные от изгиба участки с опорными узлами (рисунок 1.64). Очевидными
недостатками арок с тяжами-хордами являются следующие их особенности: так и
вниз [43]. Для этого верхние части тяжей от узла их пересечения до арки заменены на жесткие стержни, способные воспринимать как усилия сжатия, так и растяжения. Такой же стержень связывает арку в ключе с узлом пересечения тяжей.
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.61  Способ монтажа арок при помощи объединения в блоки и поворота относительно опор.
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 – полуарки; 2 – связи и распорки; 3 - кровельные листы по прогонам; 4 – коньковый узел; 5 – подвесная галерея; 6 - подвижная опора; 7 – направляющая подвижной опоры; 8 – временная башня-подпорка; 9 – гидродомкрат, закрепленный
за фундамент посредством рамы; 10 – домкратные стержни.
Рисунок 1.62  Способ монтажа арок при помощи подтяжки опор к фундаментам
при помощи гидродомкратов.
Еще одно возможное решение задачи приведено на схеме на рисунке 1.66.
Как видно из схемы, арка снабжена:
- двумя жесткими стержнями, примыкающими к арке в местах, где при односторонней нагрузке возникают наибольшие положительные и отрицательные
изгибающие моменты, при этом нижние концы стержней скреплены с затяжками;
- двумя стержнями, скрепляющими нижние концы стержней с арками в местах, где при тех же нагрузках действуют наибольшие моменты.
Как правило, в практическом применении стержни и тяжи прикрепляют к
арке в одних узлах.
Другим эффективным конструктивным приемом, позволяющим существенно уменьшить высоту и ширину сечения арок, является включение в совместную
с ними работу элементов ограждающих конструкций, как это делают, проектируя
клееные балки, попарно объединяя их в качестве ребер в общую большепролетную конструкцию плиты П-образного поперечного сечения [22].
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.63  Пример эпюр изгибающих моментов в арке от расчетных нагрузок и от
их сочетаний: а – постоянной; б – снеговой, равномерно-распределенной по всему пролету; в снеговой, равномерно-распределенной на половине пролета; г - снеговой, распределенной по
треугольнику на половине пролета; 1 – сочетание а+б; 2 - сочетание а+в; 3 - сочетание а+г.
Рисунок 1.64 Деревянная арка, подкрепленная гибкими тяжами
по системе В.Г. Шухова.
1 – клеедощатая полуарка; 2 – затяжка; 3 – опорный узел;
тяжи; 5 – жесткие стержни.
4 – гибкие
Рисунок 1.65  Усовершенствованная конструктивная схема арки с гибкими
тяжами и жесткими стержнями.
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 1.66  Вариант конструктивной схемы арки с гибкими тяжами и жесткими стержнями (обозначение позиций по рисунку 1.65).
Глава 4 Особенности расчета арочных конструкций
Расчет арок сводится:
- к проверке наиболее опасного сечения по условию прочности;
- к проверке прочности конструктивных элементов (затяжек, фундаментов), воспринимающих усилия распора;
- к расчету опорных и ключевых узлов, а также других соединений
(клеевых, механических, например, монтажных) стыков по длине большепролетных арок, если такие есть.
При этом учитываются нагрузки (от собственного веса, снега и ветра) в соответствии с рекомендациями [53]. Максимальные усилия распора Н определяют
при действии постоянных нагрузок и снега по всему пролету, а максимальные
изгибающие моменты  М и поперечные силы Q в коньке - при действии односторонней снеговой нагрузки, распределенной равномерно или по треугольнику. В
арках с соотношением f/l >1/7 независимо от их очертания необходимо учитывать ветровую нагрузку, так как при легком покрытии наибольшие изгибающие
моменты в сечениях арок могут возникнуть в незагруженной снегом половине,
где ветровой отсос создаст дополнительные усилия.
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для трехшарнирных арок распор Hmax от нагрузок по всему пролету равен:
H max 
qс.в  Рсн   l 2
8 f
,
а изгибающие моменты при действии постоянных нагрузок и временных односторонних:
M x  M 0x  H  y ,
где
M0x – изгибающий момент как в простой балке, кН·м.
Двухшарнирные арки рассчитывают по правилам строительной механики
как один раз статически неопределимые системы. За неизвестную величину
обычно принимают распор H:
H
 1P
 11
.
Расчетную величину распора в двухшарнирных арках с соотношением f/l
<1/4 допускается определять как для трехшарнирных арок.
На предварительных стадиях проектирования (например, при разработке
вариантов конструктивных решений) целесообразно использовать
нижеприве-
денную справочную информацию и табличные формулы (таблица 1.1 – 1.4).
Определение геометрических величин и усилий в арках.
Формулы для определения геометрических величин арок
Схемы арок кругового (а) и стрельчатого (б) очертаний с обозначением
геометрических параметров по таблице 1.1
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1.1 – Формулы для определения геометрических параметров арок в зависимости их от очертания
Очертание круговое
(схема а)
Очертание
параболическое
Очертание стрельчатое
(схема б)
x  nl
x  nl
x  nl
f  ml
f  ml
f  ml
l2
8 f  cos 2 
R   p
R
1  4m 2
, p   l
8m
R
В четверти пролета:
l2  4 f 2
R
8f
R1 
4

1  4m 2
l
8m
R
l12  4 f12
3 f1
На опоре:
R
f
1  cos  / 2
R
l
R0 
 1  4m 2
4m
x0
sin  0
f  R  0,8 4 R 2  p 2
tg1  8m
f1  R  0,8 4 R 2  l12
−
l1  0,81 1  4m 2
у  4n1  n f
у  l  2    sin  0  n
l  2 f  (8R  f )

у


2
 1  4m 2 
1  4m 2

  n  n 2 
8m
 8m 

 l


2
Таблица 1.2Геометрические величины круговых и параболических арок
f=
l2
8f
tg1
x
l
0,5
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
1
l
2
1
l
2,5
1
l
3
1
l
4
1
l
5
1
l
6
1
l
7
0,250
0,3125
0,375
0,500
0,625
0,750
0,875
1,000
0,800
0,667
0,500
0,400
0,333
0,286
0,0347
0,0644
0,0896
0,1108
0,1283
0,1423
0,0290
0,0541
0,0757
0,0940
0,1092
0,1214
Ординаты круговых арок
Коэффициенты множить на l
0,2179
0,3000
0,3571
0,4000
0,4330
0,4583
0,1327
0,2079
0,2619
0,3030
0,3349
0,3594
0,0932
0,1569
0,2051
0,2427
0,2722
0,2951
0,0587
0,1052
0,1428
0,1733
0,1978
0,2171
0,0434
0,0797
0,1099
0,1350
0,1555
0,1719
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 1.2
1
1
l
f=
l
2,5
2
0,35
0,4770
0,3776
0,40
0,4899
0,3901
0,45
0,4975
0,3976
R
0,50000
0,51250
S
1,5708
1,38318

 0
9000
771910
2
sin  0 1,00000
0,97561
cos  0
tg 0
1
l
3
0,3122
0,3241
0,3311
0,54167
1,27357
1
l
4
0,2317
0,2419
0,2480
0,62300
1,15908
1
l
5
0,1843
0,1931
0,1983
0,72500
1,10339
1
l
6
0,1531
0,1607
0,1652
0,83333
1,07247
1
l
7
0,1308
0,1375
0,1415
0,94643
0,05352
672250
530750
433610
365210
315330
0,92308
0,80000
0,68966
0,60000
0,52830
0,00000
0,21952
0,38472
0,60000
0,72414
0,80000
0,84905

4,44438
2,40000
1,33333
0,95238
0,75000
0,82225
Ординаты параболических арок
Коэффициенты множить на l
x
l
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
R1
0,0950
0,1800
0,2550
0,3200
0,3750
0,4200
0,4550
0,4800
0,4950
0,0760
0,1440
0,2040
0,2560
0,3000
0,3360
0,3640
0,3840
0,3976
0,0633
0,1200
0,1700
0,2133
0,2500
0,2800
0,3033
0,3200
0,3300
0,0475
0,0900
0,1275
0,1600
0,1875
0,2100
0,2275
0,2400
0,2475
0,0380
0,0720
0,1020
0,1280
0,1500
0,1680
0,1820
0,1920
0,1988
0,0317
0,0600
0,0850
0,1067
0,1250
0,1400
0,1517
0,1600
0,1650
0,0273
0,0514
0,0729
0,0914
0,1071
0,1200
0,1300
0,1371
0,1414
0,500
0,513
0,542
0,625
0,725
0,833
0,946
S
sin  0
1,267
0,894
1,263
0,848
1,217
0,555
1,142
0,447
1,0965
0,371
1,069
0,316
1,051
0,275
cos  0
0,447
0,530
0,832
0,894
0,928
0,947
0,962
tg 0
2,000
1,600
0,667
0,500
0,400
0,333
0,286
4
Таблица 1.3  Ординаты стрельчатых круговых кривых
f=
R=
x
l
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,60 l
0,60 l
0,53 l
0,60 l
0,50 l
0,60 l
0,45 l
0,60 l
0,40 l
0,80 l
0,35 l
0,60 l
0,1083
0,1805
0,2352
0,2784
0,3132
0,3411
0,0890
0,1529
0,2024
0,2418
0,7736
0,2990
Коэффициенты множить на l
0,2315
0,3234
0,3886
0,4389
0,4790
0,5112
0,2012
0,2920
0,3567
0,4067
0,4465
0,4786
0,1629
0,2495
0,3103
0,3607
0,3996
0,4309
0,1325
0,2125
0,2717
0,3179
0,3552
0,3851
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 1.3
f=
0,60 l
0,60 l
0,53 l
0,60 l
0,50 l
0,60 l
0,45 l
0,60 l
0,40 l
0,80 l
0,35 l
0,60 l
R=
x
l
0,35
0,40
0,45
0,50
0,5311
0,5573
0,5726
0,6000
0,5042
0,5243
0,5395
0,5500
0,4559
0,4754
0,4899
0,5000
0,4089
0,4287
0,4409
0,4500
0,3632
0,3801
0,3923
0,4000
0,3188
0,3337
0,3440
0,3500
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,1796
0,2780
0,3507
0,4086
0,4564
0,4962
0,5297
0,5578
0,5811
0,6000
0,1530
0,2408
0,3098
0,3655
0,4113
0,4499
0,4822
0,5092
0,5322
0,5500
0,1238
0,2077
0,2725
0,3251
0,3687
0,4053
0,4361
0,4617
0,4815
0,5000
0,0886
0,1788
0,2383
0,2872
0,3279
0,3622
0,3909
0,4148
0,4344
0,4500
0,0870
0,1536
0,2074
0,2519
0,2893
0,3207
0,3471
0,3682
0,3863
0,4000
0,0731
0,1311
0,1791
0,2191
0,2497
0,2809
0,3043
0,3235
0,3387
0,3500
Коэффициенты множить на l
Таблица 1.4  Коэффициенты  ар
f =
1
l
2
1
l
2,5
1
l
3
1
l
4
1
l
5
1
l
6
1
l
7
1
l
8
−
H2=
0,2125
0,2824
0,3499
0,4813
0,6100
0,7375
0,8645
1,0094
ql
H3=
0,2500
0,3125
0,3750
0,3000
0,6250
0,7500
0,8750
1,0000
ql
 ap =
0,8500
0,9040
0,9330
0,9520
0,9760
0,9830
0,9880
0,9910
−
1
l
6
1
l
7
−
0,750
0,510
0,79
0,55
-0,0027
-0,0204
0,875
0,595
0,91
0,63
-0,0019
-0,0200
ql
pl
ql
pl
ql 2
pl 2
0,738
0,864
0,501
0,588
0,78
0,90
0,53
0,61
-0,00075 -0,00065
ql
pl
ql
pl
ql 2
Таблица 1.5 Формулы для статического расчета арок
1
l
2
1
l
2,5
Нq
Hp
Nq
Np
Mq
Mp
0,250
0,205
0,43
0,32
-0,0259
-0,0365
0,313
0,247
0,45
0,34
-0,0225
-0,0301
Нq
Hp
Nq
Np
Mq
0,213
0,174
0,40
0,30
-0,0123
0,283
0,223
0,43
0,32
-0,0078
f =
1
l
3
1
l
4
1
l
5
Круговые трехшарнирные
0,375
0,283
0,48
0,36
-0,0110
-0,0265
0,500
0,359
0,57
0,41
-0,0061
-0,0231
0,625
0,425
0,68
0,48
-0,0040
-0,0211
Круговые двухшарнирные
0,350
0,264
0,46
0,34
-0,0050
0,481
0,345
0,57
0,40
-0,0025
0,610
0,414
0,66
0,46
-0,0012
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 1.5
f
1
1
l
l
=
2
2,5
1
l
3
1
l
5
1
l
4
1
l
6
1
l
7
−
Круговые трехшарнирные
Mp
-0,0255
-0,0234
-0,0219
-0,0206
-0,0195
-0,0194
-0,0192
pl 2
b=
x=
0,700
0,15
0,675
0,175
0,650
0,20
0,625
0,22
0,600
0,25
0,600
0,25
0,600
0,25
l
l
Параболические двух – и трёхшарнирные
Нq
Hp
Nq
Np
Mq
Mp
0,250
0,170
0,35
0,25
0
-0,0188
0,313
0,213
0,40
0,30
0
-0,0188
0,375
0,255
0,45
0,32
0
-0,0188
0,500
0,340
0,56
0,39
0
-0,0188
0,625
0,425
0,67
0,48
0
-0,0188
0,750
0,510
0,70
0,54
0
-0,0188
0,875
0,595
0,91
0,62
0
-0,0188
ql
pl
ql
pl
−
pl 2
b=
x=
0,60
0,25
0,60
0,25
0,60
0,25
0,60
0,25
0,60
0,25
0,60
0,25
0,60
0,25
l
l
П р и м е ч а н и я.
1. Обозначение q - нагрузка по всему пролету; р - на участке длиной b; x - расстояние
сечения с M max от опоры.
2. Двухшарнирные арки можно рассчитывать как трехшарнирные с введением в расчетные формулы коэффициента  ap (см. таблицу 1.2 коэффициентов  ap ):
H   ap H 3 ;
H  H 3 cos   Qo sin  ;
M  M o   ap H 3 y.
Таблица 1.6  Изгибающие моменты в арках кругового очертания
при односторонней треугольной нагрузке
VA 
х
l
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
1/2
0,0001
0,0037
0,0082
0,0077
0,008
1/3
0,0034
0,0064
0,0083
0,0092
0,009
1/4
0,0043
0,0074
0,0092
0,0099
0,0096
P l ;
5Pl ;
VВ 
24
24
f/ l
1/5
0,0047
0,0079
0,0097
0,0103
0,0098
1/6
0,0049
0,0081
0,0099
0,0105
0,01
H
P l2
48 f
1/7
0,005
0,0083
0,0101
0,0106
0,0101
1/9
0,005
0,0084
0,0102
0,0107
0,0102
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 1.6
х
1/2
1/3
l
0,3
0,0074
0,0081
0,35
0,0061
0,0065
0,4
0,0042
0,0044
0,45
0,0021
0,0022
0,5
0
0
0,55
-0,002
-0,0019
0,6
-0,0037
-0,0036
0,65
-0,0053
-0,0049
0,70
-0,0066
-0,0059
0,75
-0,0076
-0,0066
0,8
-0,0083
-0,0068
0,85
-0,0086
-0,0066
0,9
-0,0083
-0,0056
0,95
-0,007
-0,0038
1
0
0
1/4
0,0084
0,0066
0,0045
0,0022
0
-0,0019
-0,0035
-0,0047
-0,0056
-0,0061
-0,0061
-0,0056
-0,0046
-0,0028
0
f/ l
1/5
0,0086
0,0067
0,0046
0,0022
0
-0,0019
-0,0034
-0,0046
-0,0054
-0,0058
-0,0057
-0,0052
-0,0041
-0,0024
0
1/6
0,0087
0,0068
0,0046
0,0022
0
-0,0019
-0,0034
-0,0045
-0,0053
-0,0056
-0,0055
-0,005
-0,0039
-0,0023
0
1/7
0,0088
0,0069
0,0046
0,0022
0
-0,0019
-0,0034
-0,0045
-0,0052
-0,0055
-0,0054
-0,0048
-0,0037
-0,0021
0
1/9
0,0088
0,0069
0,0046
0,0023
0
-0,0019
-0,0034
-0,0045
-0,0052
-0,0054
-0,0053
-0,0047
-0,0036
-0,0021
0
Коэффициенты множить на p  l 2 .
В статических расчетах следует учесть влияние податливости затяжек и
соединений по их концам на НДС арок.
При проектировании дощатоклееных арок – наиболее напряженное внецентренно сжатое сечение проверяется по формуле (при Rс  Rи ):
с 
где

N M max Rс


 Rc ,
F W   Rи
(1.3)
- коэффициент, равный:
  1
N 2
.
3000  Fбр  Rc
В соответствии с [54], определяя гибкость
(1.4)

арки в вертикальной плос-
кости при действии симметричной и кососимметричной нагрузок при расчете
на прочность по формуле (1.3) с учетом формулы (1.4) и на устойчивость расчетную длину элементов l0 следует принимать:
а) при расчете на прочность по деформированной схеме:
- для двухшарнирных арок при симметричной нагрузке l0 = 0,35S;
- для трехшарнирных арок при симметричной нагрузке l0 = 0,58S;
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- для двух- и трехшарнирных арок и сводов при кососимметричной нагрузке - по формуле:
l0 
где
S
2 2  
,
(1.5)
 - центральный угол полуарки, рад;
S - полная длина дуги арки или свода, м;
- для трехшарнирных стрельчатых арок с углом перелома в ключе более
10° при всех видах нагрузки l0 = 0,5S;
- при расчете трехшарнирных арок на несимметричную нагрузку расчетную длину допускается принимать равной l0 = 0,58S;
б) при расчете на устойчивость в плоскости кривизны для двух- и трехшарнирных арок l0 = 0,58S.
Расчет трехшарнирных арок на устойчивость плоской формы деформирования следует производить по формуле:
 Mд 
N

1 ,
 Rс Fбр   М RиWбр 
(1.6)
где все члены определяют в соответствии с рекомендациями [11].
При расчете арок на прочность по деформированной схеме и на устойчивость плоской формы деформирования величины N и Мд следует принимать в
сечении с максимальным моментом (для проверяемого случая нагружения), а
коэффициенты  или с и к следует определять по формуле (1.4) с подстановкой в нее значения сжимающей силы Nо в ключевом сечении арки; расчет арок
на устойчивость в плоскости кривизны следует производить по формуле (1.7)
на ту же сжимающую силу Nо :
N
 Rc
 Fрас
Заметим, что гибкость

(1.7)
арок в [54] не ограничивается, но высоту клее-
ного сечения h обычно назначают в пределах 1/30  1/50 от пролета l 0 .
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Опорные узлы рассчитывают на усилия, возникающие при действии
Hmax, а ключевые шарниры на Hmax, Qmax и соответствующее усилие H.
Например, расчет опорного узла по рисунку 1.55, а, б будет включать
следующие пункты:
- проверяют на смятие торец арки при опирании его в упорную плиту
башмака, при этом высоту упорной плиты рекомендуется принимать не менее
0,3 – 0,5 высоты поперечного сечения арки;
- рассчитывают на изгиб упорную плиту башмака на отпор торца арки;
- рассчитывают сварные швы или анкерные болты крепления башмака к
фундаменту;
- определяют количество и диаметр болтов крепления арки к щекам башмака из условия восприятия поперечной силы Q.
Цифровые примеры расчета арочных конструкций можно найти в многочисленной учебной, справочной и технической литературе, посвященной вопросам проектирования конструкций из дерева и пластмасс, например в [13, 16,
17, 23, 24, 44, 52, 66].
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Часть 2 Рамные конструкции
Глава 1 Общие сведения
Балки, опертые по концам на стойки, закопанные в землю, вероятно, явились когда-то первой деревянной рамой, подсказанной далекому от нас строителю самой природой.
Стремление подкреплять балку (ригель) в пролете и тем самым увеличивать её несущую способность, по возможности не затеснив перекрываемые
балкой пространства, привело в дальнейшем к введению в конструкцию подкосов, соединяющих балку со стойками в пределах их высоты, т.е. к появлению
подкосных рам. Это были исключительно бревенчатые конструкции с соединениями на врубках, наиболее доступных для строителей того времени. Простейшие бревенчатые подкосные рамы в дальнейшем были усовершенствованы, в
строительстве
стали использовать треугольно-подкосные, трапецеидально-
подкосные, ригельно-подкосные рамы, а затем и рамные конструкции, сочетающие в своих схемах эти разновидности рам, что позволило использовать их
для перекрытия пролетов до 18,0 м. Часто бревенчатые рамы снабжают затяжками, чтобы избавить стойки от работы на изгиб при воздействии распора.
Наибольшего совершенствования бревенчатые рамы достигли в пролетных
строениях мостов к концу первой половины 20 века [14].
В истории отечественного строительства можно найти примеры использования бревенчатых подкосных конструкций не только в большепролетных
автодорожных мостах, но и в уникальных зданиях гражданского или промышленного назначения. Таким примером может служить грандиозное здание зерносклада (емкость почти 10000 тонн) построенного в 1930г в г. Камень-на-Оби
(рисунок 2.1) инженером Ю.В.Кондратюком (о жизни, творчестве и судьбе гениального инженера и ученого Сибири, одного из пионеров космической эры,
можно прочесть в книге [19].
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.1 Зернохранилище «Мастодонт», построенное в г. Камень-на-Оби
(внутренний вид конструкций в главном пролете).
В СССР, еще до Великой Отечественной войны, в годы грандиозного
планового гражданского и военного строительства, широкое применение нашли
разнообразные дощатогвоздевые конструкции: балки с двухслойными стенками из досок, сегментные фермы, арки и, наконец, рамы.
Дощатогвоздевые конструкции в наибольшей мере отвечали условиям и
требованиям строительства того времени, с его масштабами, нехватками металла, бетоном и дефицитом квалифицированной рабочей силы.
В зданиях с пролетом до 12 м часто использовали подкосные рамы с ригелями из дощатогвоздевых балок (рисунок 2.4), а при пролетах до 18 м подкосные рамы с ригелями из треугольных ферм на врубках. Часто в таких зданиях использовали двух- и трехшарнирные рамы с жесткими карнизными узлами.
После войны с организацией производства клееных конструкции на зарубежных и отечественных заводах стали изготовлять для нужд строительства
разнообразные гнутоклееные рамы, в том числе для зданий с пролетами до 70 м
(рисунки 2.2, 2.3, 2.5), рамы с карнизными узлами на стальных нагелях (рису-
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нок 2.4), рамы подкосного типа с ригелями из дощатоклееных элементов, клеефанерные рамы, рамы с клееными вставками в карнизных жестких узлах и др.
Рисунок 2.2  Гнутоклееные рамы над залом заседаний парламентской
Ассамблеи совета Европы
Рисунок 2.3  Трехшарнирные гнутоклееные рамы с переменной высотой сечения в школьном спортивном павильоне (Венгрия)
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.4 Двухшарнирные рамы склада с карнизными узлами на стальных
цилиндрических нагельных болтах. Пролет рам 12 м (Словакия).
Рисунок 2.5 Большепролетные рамы (L=70 м, Н=22 м), поставленные по
радиусам окружности и образующие купол над складом солей антиобледенителей (г. Москва).
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.5, лист 2 Большепролетные рамы (L=70 м, Н=22 м), поставленные по радиусам окружности и образующие купол над складом солей антиобледенителей (г. Москва).
Клееные рамы в настоящее время вытеснили другие разновидности деревянных рам зданий со средними пролетами.
В настоящее время преимущественное применение находят разнообразные клееные рамы, сузившие использование рам из цельной древесины частными случаями в постройках и зданиях с пролетами от 9 до 12 (18) м.
В гражданском строительстве клееные рамы используют при возведении
объектов городской инфраструктуры: торговых павильонов, выставочных и
спортивных залов, например, школьных, в мансардных надстройках жилых
зданий и т.п. Есть примеры использования клееных рам в престижных общественных зданиях.
В сельскохозяйственном строительстве рамы используют в животноводческих и птицеводческих постройках, зерноскладах, складах минудобрений,
клубах, навесах и сараях для хранения сельхозтехники, ремонтных мастерских
и других объектах сельскохозяйственного назначения.
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В промышленном строительстве рамы находят применение в деревообрабатывающих и вспомогательных цехах, складах готовой продукции, пакгаузах,
эстакадах и других заводских объектах.
Большой конкурентной
способностью обладают легкие, сборно-
разборные рамы, например, клеефанерные, в строительстве в отдаленных и
труднодоступных районах, на островах, в горных местностях и т.п. случаях; в
военном строительстве при возведении объектов быстрого развертывания и
их обустройстве: складов, столовых, казарм и т.д.; в строительстве в сейсмических районах с использованиями легких рам (особенно снабженные демпферами, гасителями сейсмических воздействий).
Столь широкие возможности использования рам в строительстве
являются следствием их достоинств, в частности:
-
возможностью получить минимальные объемы перекрываемых ими
помещений при необходимых габаритах, определяемых их функциональным
назначением;
- включение рам в качестве основных несущих конструкций в каркас здания (сооружения) обеспечивает ему неизменяемость в поперечном направлении;
- повышенной доступностью рам из цельной древесины.
Схемы часто используемых рам приведены в таблицах 2.1 и 2.2 (смотри
главы 2 и 3 настоящей части), из которых видно, что деревянные рамы образуются:
- шарнирно опертыми на фундаменты стойками, жестко соединенными с
ригелем;
- защемленными в фундаментах стойками, связанными шарнирно с ригелем;
- путем введения в систему «стойки-ригель» дополнительных подкосов;
- шарнирно связанными с ригелем подкосными стержневыми элементами, опертыми на фундамент.
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Говоря о деревянных рамных конструкциях, нельзя не упомянуть и о рамах из других конструкционных материалов. Стальные и позже железобетонные рамы стали использовать в строительстве с появлением на рынке развитого
сортамента стальных профилей и арматурного железа. Область использования
стальных и железобетонных рам постепенно расширялась. Сначала рамы использовали в строительстве зданий и сооружений со средними, затем и с увеличенными пролетами и высотами. Это были здания павильонного типа, склады в
портах и на железных дорогах (пакгаузы), путепроводы, мосты-эстакады над
суходолами, долинами рек, рамы трибун стадионов и т.п. объекты. Уже в прошедшем веке монолитные железобетонные и стальные рамы стали применять
при возведении жилых и офисных зданий повышенной этажности, в том числе
железобетонные рамы с жесткой арматурой. Рамы высотой в сотни метров возводили, как правило, с пространственным стальным рамным каркасом.
С развитием заводского производства, рамы становятся основными несущими конструкциями промышленных зданий, в том числе с мостовыми кранами по колоннам или с грузоподъемным оборудованием, подвешенным к их
ригелям. В годы интенсивной индустриализации в СССР было построено огромное количество таких зданий, в том числе с большими пролетами (здания
авиационной промышленности, ангары, и.т.п.), с мостовыми кранами большой
грузоподъемности (металлургической промышленности, тяжелого машиностроения и т.д.). Часто в промзданиях, в одной конструктивной схеме сочетались разные по конструкции, материалам и этажности рамы, чем достигался
необходимый технический и экономический эффект.
В довоенном строительстве при остром дефиците металла во всех случаях, когда это не противоречило технологическим требованиям производства,
промздания строили с легкими ригелями рам в виде дощатогвоздевых балок,
сегментных ферм или ферм на врубках, часто с фонарями верхнего света.
Считается, что 65 % зданий оборонной промышленности было построено
в довоенное время под деревянными легкими крышами, обычно на железобетонных колоннах.
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
После окончания Великой Отечественной войны взамен деревянных конструкций в покрытиях промышленных (и не только промышленных!) зданий
стали использовать тяжелые преднапряженные железобетонные балки и фермы
с плитами по ним из того же материала. Такое утяжеление ригелей рам и кровельных ограждений, предпринятое повсеместно в соответствии с типовыми
проектами, в настоящее время трудно оправдать. Несомненно, более перспективным направлением в развитии рамных конструкций является направление
на всемерное облегчение покрытий промзданий с использованием легких несущих конструкций, например, пространственного типа из стали, клееной древесины, пространственных ферм, структур, плит на пролет и тому подобных
современных конструкций при широком применении эффективных утеплителей и кровельных материалов.
Однако вернемся в основное русло предлагаемой книги.
Глава 2 Рамы из цельной древесины
Конструкции рам из цельной древесины могут быть как построечного изготовления (бревенчатые, дощатогвоздевые), так и пригодными для изготовления на специализированных заводах деревянных конструкций или на деревообрабатывающих мастерских строительных фирм (рамы из брусьев).
Рамы из бревен, в том числе многопролетные, представлены в таблице 2.1 схемами 1-3, 6, 7. На рисунке 2.6 показана одна из возможных конструкций многопролетных трапецеидальных
подкосных рам. Конструкции рам с подкоса-
ми, упертыми верхними концами в подбалки (таблица 2.1 п.п. 2, 7), выгодно
отличаются от приведенной на рисунке 2.6 тем, что ригель не ослабляется
врубками и оказывается в какой-то мере защемленным в подбалках. Понятно,
что это существенно облегчает его работу.
Конструкции подкосных рам по схеме 3, таблицы 2.1 снабжены дополнительными элементами, названными ригелями (отсюда и название рам),
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.6  Многопролетная подкосная система со стыками ригеля в пролетах.
Таблица 2.1  Схемы рам из цельной древесины
Схема рам из цельной
древесины
1
Генеральные размеры
2
Треугольно-подкосная рама
ℓ≤6 м, а≤ ℓ/2
Простейшая балочно-подкосная
рама. ℓ ≤ 6м, а ≤ ℓ0
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 2.1
1
2
То же, с подбалками.
ℓ ≤ 6м, а - в зависимости от
Iб/Iп.б.
Ригельно-подкосная рама
ℓ0:а = 1:1 ÷ 2:1
ℓ = от 6м до 8÷9 м
Брусчатая рама.
ℓ ≤ 9м, h ≤ 4м, i=1/4, карнизные
узлы – на стальных Г-образных
протезах
Брусчатая рама,
ℓ ≤ 9м, h до 4м, i=1/4
Подкосная рама с ригелем из
балки с дощатогвоздевой
стенкой ℓ≤12 м
ℓ = 9÷15м, h = 4,5÷6,0м, i = 1/4
ℓ1 ≈ 1/8 ℓ, ℓ2 ≈ 1/4 ℓ
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 2.1
1
2
ℓ = 9÷15м, h = 4,5÷6,0м, i = 1/4
ℓ1 ≈ ℓ2 ≈ 1/8 ℓ
ℓ = 9÷15м, h = 4,5÷6,0м, i = 1/4
ℓ = 9÷15м, h = 4,5÷6,0м, i = 1/4
Двухшарнирная рама с защемленными стойками и решетчатым
ригелем
ℓ≤15 м
в которые верхними концами уперты подкосы; скрепленные с верхним бревном рамы ригели работают с ним совместно, увеличивая тем самым ее несущую способность.
Применение треугольно подкосной рамы в пролетном строении автодорожного моста прошлого века иллюстрируется на рисунке 2.7.
На рисунке 2,8 показана бревенчатая трехшарнирная рама пролетом 15 м
с консолями с вылетами по 2,715 м, пригодная, например, для строительства
пакгауза. На рисунке 2.9 приведены ее узлы, доступные для выполнения плотниками средней квалификации.
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Здесь, попутно заметим, что замена в вышеперечисленных рамах бревен
на брусья приводит к большим, по сравнению с бревнами, ослаблениям врубками их сечений.
Подкосная рама построечного изготовления пролетом 12 м с дощатогвоздевым ригелем показана на рисунке 2.10. Простые в изготовлении рамы этого
типа использовали в строительстве временных промышленных и складских
зданий. Часто по рамам укладывали неразрезную плиту из досок, сшитых гвоздями [18]. При определенной толщине плиты рамы устанавливали с шагом до
6,0 м.
Подобная рама может быть выполнена из брусьев с заменой дощатогвоздевой балки на треугольную ферму (таблица 2.1, п. 9). При этом подкосы должны быть скреплены с верхним её поясом как можно ближе к узлам, первым от
опор фермы.
1 – прогон; 2 – подбалка; 3 – подкос; 4 – затяжка; 5 – вертикальная зубчатая подушка; 6 – поперечная схватка; 7 – диагональная поперечная схватка.
Рисунок 2.7  Конструкция треугольно-подкосных мостов:
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.8  Конструкция бревенчатой трехшарнирной рамы
а)
б)
Рисунок 2.9  Конструктивные решения основных узлов бревенчатой
трехшарнирной рамы
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.9, лист 2  Конструктивные решения основных узлов бревенчатой
трехшарнирной рамы: а – опорный узел рамы; б - узел «Б» (боковые накладки
условно не показаны); в –узел «В» (боковые накладки условно не показаны).
Рисунок 2.10  Подкосная рамная конструкция с ригелем в виде
дощато-гвоздевой балки.
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На рисунке 2.9 показана брусчатая рами пролетом 12 м, разработанная
для холодного склада сыпучих материалов, в котором может разгрузится самосвал. При перевозке рама складывается в пакет. На рисунке 2.12 показаны основные узлы рамы. Чтобы сложить раму в пакет, необходимо разъединить подкосы и ригель, убрать по два болта в соединениях подкосов с наклонными
стойками, повернуть подкосы и скрепить их со стойками съемными креплениями, затем выдвинуть стойку по пазам уголков так, чтобы нижний болт узла 3 по
рисунку 2.12 оказался за пределами уголков, повернуть стойки и скрепить их с
ригелем в пакет. При возведении зданий складов, укладывают и крепят к рамам легкие щиты из брусков, обеспечивающие продольную жесткость каркаса.
Такие рамы можно использовать в строительстве других объектов, например,
при возведении мансард.
Трехшарнирные рамы из брусьев могут быть выполнены с жесткими карнизными узлами (таблица 2.1, п.п. 4, 5). Возможные варианты конструкций
этих узлов показаны на рисунке 2.13. Также узлы можно использовать лишь
при сравнительно небольших, возникающих в узлах изгибающих моментах,
ограниченных размерами поперечных сечений применяемых брусьев. Поэтому
рамами этого типа перекрывают пролеты L не более 9 м, устанавливая их с шагом a ≤ 1,5м.
Чаще (и при больших L и a) в строительстве используют брусчатые рамы
с защемленными в фундаментах стойками, в том числе решетчатыми (таблица
2.1, п. 12). В качестве ригелей в таких рамах применяют обычно треугольные
брусчатые или легкие дощатые гвоздевые фермы [26, 28]. Последние устанавливают с шагом a ≤ 1,5м по обвязкам стоек; применяют и другие балочные
конструкции построечного изготовления.
Если подкосы рам не затесняют чрезмерно перекрываемое помещение, к
которому к тому же не предъявляются повышенные эстетические требования
при пролетах L ≤ 9 м можно использовать легкие подкосные рамы из досок (рисунок 2.14). Также рамы устанавливают с шагом a не более 1,0-1,2 м (как балки
в междуэтажных перекрытиях).
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Узел №1
Узел №3
Узел №2
Рисунок 2.11  Общие виды модели сборно-разборной брусчатой рамы
пролетом 12,0 м.
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.12  Узлы рамы, приведенной на рисунке 2.11 и на
схеме 8 таблицы 2.1
а)
б)
Рисунок 2.13  Варианты жестких карнизных узлов малопролетных рам из
брусьев: а – с подкосом и хомутом; б - с постановкой парных коленообразных
накладок из гнутых швеллеров
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.14  Сборка подкосной рамы из досок для проведения
экспериментальных исследований.
Глава 3 Клееные рамы
Клееные рамы получают все более широкое применение во всех упомянутых выше областях строительства (рисунки 2.15 - 2.16). Их стали успешно
использовать и в зданиях с большими пролетами.
Рисунок 2.15  Каркас манежа с рамами пролетом 28,6 м, шаг рам 6,0 м.
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.16  Клееные рамы строящейся грибофермы, три пролета по 20 м,
шаг рам 6,0 м.
Рисунок 2.17  Склад соли пролетом 60 м с высотой в коньке 22 м (г. Москва).
Сечение рам 260х1300 мм. Все узлы безметальные на стеклопластиковых крепежных деталях. Рамы защищены антикоррозионным покрытием.
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.18  Гнутоклееные рамы в строительстве мансарды (г. Москва).
Таблица 2.2  Схемы рам из клееной древесины
Схемы рам
Генеральные размеры
1
2
ℓ = 12÷18 (24) м, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/4,
h1 = 1/20 l, h2 = 0,25÷0,4м,
h3 = 0,35÷0,4м.
Карнизные узлы на клееных
вставках (рис.19.16, б).
ℓ = 12÷18 (24) м, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/4,
h1 = 1/16 ℓ, h2 = 0,35÷0,45м.
Карнизные узлы на нагелях поставленных по окружности
(рис. 19.16, г).
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 2.2
1
2
ℓ = 12÷18 (24) м, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/4,
h1 = (1/12 – 1/18) ℓ, h2 = 0,25÷0,4м, h3 =
0,35÷0,4м.
Карнизные узлы, см. схему
(рис. 19.16, г).
ℓ = 12÷24 (30) м, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/4,
ℓ1=(1/12 ÷ 1/12,5) ℓ
h1 = (1/16 ÷ 1/18) ℓ, h2 = 0,25÷0,4м.
Стойки – деревянные или
стальные, подкосы деревянные.
ℓ = 12÷24 (30) м, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/4, ℓ1 = (1/11,5 ÷ 1/12) ℓ,
h1 = (1/15 ÷ 1/16) ℓ, h2 = 0,25÷0,4м.
Наружные подкосы – стальные, внутренние – деревянные.
ℓ = 12÷24 (30) м, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/4, h1 = (1/18 ÷ 1/20) ℓ,
h2 = 0,25÷0,4м, h2 = 0,35÷0,45м.
Внутренние подкосы – гнутоклееные,
наружные стойки –
деревянные или стальные.
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 2.2
1
2
ℓ = 12÷18, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/12,
h ≥ 1/12 ℓ, h1 ≥ 0,4h, h2 = 0,5h.
ℓ > 9м, ℓmax ограничивается технологическими и транспортными затруднениями.
H = 4,5÷7,5м, B = 0,4÷0,5Н,
h1 = (1/40÷1/50) ℓ.
ℓ = 12÷18, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/12,
h1 ≥ 1/16 ℓ, h2 = 0,25÷0,45.
Карнизные узлы (рис 19.16, г).
ℓ ≤ 15, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/4,
ℓ1 = (1/11,5÷1/12) ℓ
h1 ≥ 1/15 ℓ, h2 = 0,25÷0,4.
Наружные подкосы – стальные, внутренние – деревянные.
ℓ = 12÷18, H > 8,0м,
i =1/12,
h1 ≥ 1/12 ℓ, h2 ≥ 1/8 Н.
Пояса решетчатой стойки – клееные.
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 2.2
1
2
ℓ = 12÷18 (24)м, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/12,
h1 ≈ (1/15÷1/18) ℓ, h2 = 0,25÷0,4м.
Стойки и подкосы – деревянные.
ℓ = 12÷18 (24)м, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/12, ℓ1 ≈ 0,5 ℓ,
h1 = (1/15÷1/18) ℓ, h2 = 0,25÷0,4м.
Стойки и подкосы – деревянные.
ℓ = 12÷24 м, H = 4,5÷7,5м,
i = 1/12,
h1 ≈ 1/20 ℓ, h2 = (0,25÷0,4)м.
Средние стойки защемлены
в фундаментах.
П р и м е ч а н и е - В отдельных случаях при необходимости пролет клееных рам
может быть увеличен до 60 – 70 м.
Клееные рамы изготавливают на заводах КДК с использованием специальных стендов с ваймами для гнутоклееных рам (как для клееных арок), а
прямолинейные элементы подкосных рам изготавливают с использованием
стационарных гидравлических прессов.
Разработаны разнообразные конструкции рам, в том числе подкосных, и
рамных узлов.
На рисунках 2.19, 2.20 показаны возможные конструкции жестких карнизных узлов, а на рисунке 2.21 – 2.23 конструкции узлов, обеспечивающих
защемление клееных стоек в фундаментах. Из рисунков видно, что эти узлы
могут быть выполнены как разъемные, так и неразъемные соединения.
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В гнутоклееных рамах карнизные узлы получают, выгибая доски при изготовлении рам по окружности радиусом R. В соответствии с указаниями [11]
отношение радиуса выгиба R к толщине доски  должно быть R/ 150. С тем,
чтобы использовались при изготовлении гнутоклееных рам доски толщиной
=33мм, применяемые при склейке балок и других прямолинейных элементов
на заводах КДК, необходимо
изгибать такие доски с радиусом выгиба
R  5,0 м.
При изготовлении рам для высотных зданий используют такие доски, выгибая их с таким или еще большим радиусом. Рамы для невысоких зданий изготавливают, выгибая доски с радиусом выгиба R3 м, при этом толщина доски
должна быть  < 20 мм.
Изготовление рам целиком из тонких досок увеличивает расход клея и
отходы древесины при острожке досок, повышает трудоемкость изготовления
и, в конечном счете, стоимость рам.
а)
в)
б)
г)
Рисунок 2.19  Карнизные узлы клееных рам: а – с жестким зубчатым соединением ригеля
со стойкой; б – тоже с переходной вставкой; в – с гнутоклееной вставкой; г – на стальных
цилиндрических нагельных болтах
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В ЛИСИ [51] было предложено (Е.Н.Серов) изготовлять из тонких досок только «колена» рам (рисунок 2.19, б, в), а остальные части из толстых,
склеивая их с коленами с использованием зубчатых соединений. Альтернативным решением является узел по рисунку 2.20, также выполняемый на зубчатых
соединениях.
1, 2 – части стойки и ригеля; 3 – гнутый участок рамы;
4 – зубчатые соединения; 5 – арматура из полосовой стали.
Рисунок 2.20  Армированный узел гнутоклееной рамы постоянного по длине
сечения:
а)
б)
Рисунок 2.21  Узлы жесткого сопряжения стоек из цельной (или клееной)
древесины с фундаментом: а – одноветвевой; б - двухветвевой решетчатой.
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 – стойка; 2 – вклеенные стержни; 3 – пластина; 4 – траверса; 5 – шайба;
6 – вкладыш; 7 – эпоксидная клеевая прослойка; 8 – анкерные болты; 9 – фундамент; 10 – подливка из цементного раствора; 11 – цокольная панель.
Рисунок 2.22  Опорный узел рамы с защемленными стойками (ЦНИИСК)
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
в)
б)
Рисунок 2.23  Варианты узлов сопряжения клееной колонны в фундаментах с помощью вклеенных стержней штырей из арматурной стали:
а, б – в накладки, склеенные с колонной на зубчатых соединениях;
в – вклеенных в тело колонны с последующей постановкой на клею
дополнительных накладок (НГАСУ, Сибстрин)
Рамы с узлами на зубчатых соединениях обычно изготавливают на специальном вертикальном станке Г-образного очертания, снабженном упорами; в
один из них (верхний) торцом уперта стойка полурамы, между вторым (нижним) и блоком ригеля установлен домкратом, с помощью которого обеспечивается необходимое в зубчатом клеевом шве рамного узла давление.
Многие специалисты, имея в виду высокую ответственность таких узлов,
высказывая сомнение в их надежности, зависящей от соблюдения строгих технологических требований при выполнении склейки, отдают предпочтение более простым в изготовлении и надежным узлам на стальных цилиндрических
нагелях и нагельных болтах (рисунок 2.19, г, 2.24).
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.24  Двухшарнирные рамы склада с карнизными узлами на стальных
цилиндрических нагельных болтах. Пролет рам 12 м (Словакия).
Другие предлагают конструкции армированных узлов на вклеенных
стержнях (рисунок 2.25). Узлы этого типа могут быть выполнены как разъемные (рисунок 2.25, а, б) для сборно-разборных рам, так и неразъемные (рисунок 2.25, в).
а)
б)
Рисунок 2.25  Варианты жестких карнизных узлов клееных рам с применением вклеенных стержней
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в)
Рисунок 2.25, лист 2  Варианты жестких карнизных узлов клееных рам с применением вклеенных стержней:
а – разъемный для сборно-разборных рам, б – разъемный для складывающихся
в пакеты рам; в – пригодные как для неразъемных, так и для разъемных
соединений.
Известны и иные конструкции жестких карнизных узлов рам [41, 59, 60,
61], в том числе ранее запатентованные [4, 5, 6].
Рамный карнизный узел можно получить, защемив клееный ригель между ветвями решетчатый колонны, деревянной (рисунок 2.26) или стальной (рисунок 2.27). Работа рамного податливого узла по рисунку 2.26 ограничивается
расчетной несущей способностью нагелей в соединении деревянных элементов
под углом 900. Защемление ригеля между ветвями стальной колонны может
оказаться удачным конструктивным решением, особенно при усилении площадок, сминаемых под углом к волокнам, вклеенными стержнями.
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
б)
Рисунок 2.26  Конструктивное решение узла защемления ригеля в деревянной решетчатой колонне (а) и в дощатоклееной стойке (б) при помощи стальных нагелей.
Рисунок 2.27  Деревянный ригель, защемленный в стальных колоннах
(пролет рам 18 м, шаг 3 м).
Конструкции опорных узлов, обеспечивающих защемление клееных колонн в фундаментах с помощью пасынков, показаны на рисунке 2.28. Вариант
узла с железобетонными пасынками пригоден для установки колонн на фунда102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
менты стаканного типа, а опорный узел с пасынками из швеллеров - на фундаменты, подобные фундаментам под стальные колонны.
Защемление колонны с помощью вклеенных в нее вдоль волокон арматурных стержней, концы которых выпущены из ее торцов и заанкериваются в
фундаменте (зарубежный опыт), показано на рисунке 2.29, а. Этот прием армирования колонны у опорного узла можно использовать для ее наращивания железобетонным наконечником, что позволит устанавливать ее на типовой фундамент стаканного типа.
В НГАСУ был предложен опорный узел (рисунок 2.29, б) с приклеенными
к колонне накладками, в которые предварительно вклеены арматурные
стержни. Надежность их вклейки в накладки обеспечивается контрольным испытанием стержней на выдергивание из накладок перед установкой их на колонну. Склейка накладок с колонной выполняют на зубчатом соединении.
Пособием [44] рекомендуется к применению для жесткого соединения клееных
колонн с фундаментами опорный узел (рисунок 2.22), выполняемый с использованием стержней, вклеенных в колонны под углами 45-300. Заметим, что в результате работы стержней на выдергивание в теле колонны может развиться
продольная трещина. С тем, чтобы исключить ее появление, в колонну в опорном узле необходимо вклеивать еще и поперечный стержень.
В ограниченных случаях защемление клееной колонны в фундаменте
можно выполнить с применением стальных накладок и нагелей, глухарей, винтов, вклеенных нагелей или на других податливых связях (рисунок 2.30). В результате воздействия на узел знакопеременных изгибающих моментов поворот
колонны на фундаменте со временем будет нарастать, что, в конечном счете,
потребует усиления узла.
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.28  Узлы защемления колонн в фундаментах с помощью
металлических (а) и железобетонных пасынков.
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
б)
Рисунок 2.29 Примеры применения вклеенных стержней в опорных узлах защемления в фундаментах клееных колонн: а – с размещением стержней в теле
колонны; б – с размещением стержней в приклеенных с использование зубчатых соединений к колонне деревянных накладках.
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 – колонна; 2 – нагели; 3 – стальные накладки; 4 - фундамент.
Рисунок 2.30  Вариант узла защемления колонны в фундаменте с помощью
стальных пластин и цилиндрических нагелей.
Известны и другие конструкции жестких соединений клееных колонн с
фундаментами [10, 34, 51, 59, 60, 61].
Коньковые узлы трехшарнирных клееных рам обычно выполняют на двусторонних деревянных накладках подобно узлам арок. Известны и другие конструкции этих узлов [51]. Можно рекомендовать, в частности, узел по рисунку
2.31, выполняемый на накладке из обрезка швеллера.
Рисунок 2.31  Коньковый узел рамы с накладкой из прокатного швеллера.
Часто, если это не противоречит функциональному назначению перекрываемых помещений, отдают предпочтение подкосным рамам, не имеющим
жестких рамных узлов (таблица 2.2, п.п. 4 -7, 10, 13).
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ригели подкосных рам могут быть дощатоклееными (рисунок 2.32),
клеефанерными или решетчатыми. Чаще других используют дощатоклееные
ригели,
Рисунок 2.32  Подкосная рама лесопильного цеха в пос. Курлово (Владимирская область) с клееным ригелем ступенчатого очертания, коньковые узлы
обеспечивают четкую передачу осевых усилий.
в наибольшей мере отвечающие технологии изготовления клееных деревянных
конструкций. Рамы с клеефанерными ригелями как предельно легкие в наибольшей мере отвечают условиям строительства в отдаленных от заводов КДК
районах, а также в районах с частыми землетрясениями.
Решетчатые рамы из-за многодельности узловых соединений используют
реже. Кроме того податливость механических соединений в подкосных двухшарнирных рамах приводит к существенному перераспределению усилий в их
элементах, т.е. к изменению их НДС во времени. Это осложняет проектирование этих рам.
Рамы с ригелями ступенчатого очертания с резким изменением высоты
сечения ригеля (рисунок 2.32) по результатам наших испытаний разрушаются
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в месте ступеньки от скалывания, где возникает опасный концентратор напряжений. Поэтому мы рекомендуем при переходе от одного сечения к другому
назначать уклон скошенной грани i  1/5. Эта рекомендация относится и к гнутоклееным рамам ступенчатого очертания.
Предлагаются рамы с ригелями многоступенчатого очертания с небольшой высотой ступенек (рисунок 2.33), приближающимся к теоретически самому выгодном очертанию по расходу материала на ригель. Однако такие конструкции ригелей оказываются более сложными в изготовлении и вряд ли являются приемлемыми по технологическим соображениям. Задаваемая конфигурация дощатоклееных ригелей не должна вызывать усложнение их изготовления, например, по сравнению с изготовлением дощатоклееных двускатных
балок.
Рисунок 2.33 Конструкция трехшарнирной рамы с многоступенчатым
ригелем.
Такие подкосные рамы известны (таблица 2.2, п.п. 13, 14) например, рама, приведенная на рисунке 2.34. Как компромиссное, приемлемое решение
можно считать раму, приведенную на рисунке 2.35.
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.34  Двухшарнирная подкосная рама с клеедощатым ригелем переменного по высоте сечения (теннисный корт в р-не Бутово в г. Москва) [59].
Рисунок 2.35  Двухшарнирная подкосная рама с клеедощатым ригелем
двускатного очертания с выступом для упора подкоса.
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.36  Основные узлы двухшарнирной подкосной
рамы по рисунку 2.35.
С появлением соединений на металлических зубчатых пластинах (МЗП) и
резкому повышению производительности труда при изготовлении на специальных установках конструкций с такими соединениями зубчатые пластинки стали использовать в решетчатых рамах (рисунки 2.37, 2.38). Поскольку соединения на МЗП обладают сравнительно невысокой несущей способностью, рамы
приходится устанавливать друг от друга с небольшим шагом a, обычно не более a ≤ 1,5 м с тем, чтобы уменьшить усилия в элементах решетки. В этой связи
считаем необходимым отметить, что каркасы с такими рамами обладают невысоким пределом огнестойкости.
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Разработчики подкосных рам с дощатоклееными ригелями, как правило,
задаются целью получить экономию в расходе клееной древесины, необходимой для выполнения ригелей. Эта экономия в разной мере достигается за счет
придания ригелю выгодной конструкции: ступенчатого очертания по фасаду
(рисунки 2.32, 2.33), путем изменения высоты сечения ригеля без ступенек (рисунки 2.34, 2.35), путем отыскания конструкции рамы с более выгодной расчетной схемой.
Большепролетные рамы с высоко расположенными ключевыми шарнирами монтируют подобно аркам, используя передвижные (рисунок 2.39) или
стационарные башни. Рамы средних пролетов также часто устанавливают с
использованием таких башен и легких автомобильных кранов.
В других случаях эти рамы собирают на земле в горизонтальном положении и, замкнув ключевые шарниры, поворачивают и устанавливают на опоры.
Рисунок 2.37  Монтаж подкосным рам с ригелем в виде треугольной фермы с
узловыми сопряжениями на металлических зубчатых платинах (МЗП).
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.38  Общий вид на подкосные рамы с решетчатым ригелем постоянной высоты, выполненным с соединениями на МЗП.
Рисунок 2.39  Монтаж трехшарнирных рам с помощью передвижной башни.
Заведомую экономию по расходу древесины, а также решение, обеспечивающее к тому же еще и ускорение монтажа, для подкосных рам можно получить, заменив дощатоклееные ригели ребристами плитами (рисунок 2.40) [22].
112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В таких рамах подкосы уперты в ребра плит, с ними скреплены и стойки рам.
Ребра плит работают совместно с обшивками и другими конструктивными элементами плиты ограждения. Этим и достигается существенная экономия древесины на рамы. Рамы с ригелями из плит [42] отвечают всем требованиям
скоростной сборки и крупноблочностью монтажа.
В НГАСУ (Сибстрин) разработаны особо легкие рамы, отвечающие упомянутым выше условиям строительства. На рисунке 2.41 приведена облегченная рама с ригелем двутаврового сечения с поясами из брусьев; скрепленная с
ними волнообразно изогнутая стенка не имеет ребер жесткости. Стойки рамы и
Рисунок 2.40  Складывающийся пространственный блок подкосно-рамного
типа.
карнизные жесткие узлы – коробчатого сечения. Карнизные узлы армированы
стержнями периодического профиля класса А-III (рисунок 2.41), вклеенными на
эпоксидном клее в пазах сходящихся в узле элементов и закрыты фанерными
листами стенок.
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Конструкция ригеля при необходимой прочности обеспечивает ему не
только легкость, но может сослужить для рамы демпфером благодаря упругой
податливости волнообразно изогнутой стенки.
1 – пояса ригеля; 2 – волнистая стенка ригеля; 3 – фанерные накладки
карнизного узла и стойки; 4 – стойка; 5 – подкос стойки; 6 – ребра жесткости;
7, 8, 9 – арматурные стержни каркаса К-1.
Рисунок 2.41 Легкая трехшарнирная рама с клеефанерными стойками
и ригелем.
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Испытания полурамы в натуральную величину убедительно подтвердили
надежность карнизного узла, армированного по предложенной схеме. Разрушение полурамы произошло от защепистого разрыва верхнего пояса за пределами
узла (рисунок 2.42).
Рисунок 2.42  Характер разрушения экспериментальной клеефанерной рамы с
армированным карнизным узлом.
Альтернативным решением рамной конструкции, приведенной на рисунке 2.41, является рама для сейсмостойкого строительства, показанная на рисунке 2.43, узлы которой выполняют по рисунку 2.44. В состав рамы входят симметричные полуригели 1, шарнирно соединенные между собой в коньке, две
стойки 2 и два подкоса 3, присоединенные к ригелю 1 в его карнизной зоне.
Полуригели 1 имеют в пролете двутавровое поперечное сечение, состоящее из
внешнего пояса 4 и внутреннего пояса 5, соединенных между собой упругоподатливой волнистой стенкой 6, а на концах коробчатое сечение, состоящее из
внешнего пояса 4, внутреннего пояса 5, поперечных ребер жесткости 7, диагонального ребра жесткости 8 и двухсторонних накладок 9. Полуригели 1 объединены в одно целое с жесткими карнизными узлами, заармированными стальным каркасом, в котором армирующие элементы внешнего пояса 4 и внутрен115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.43  Трехшарнирная рама с клеефанерным ригелем и армированным
карнизным узлом для сейсмостойкого строительства.
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 - ригель; 2 – стойка; 3 – подкос;
4, 5 – внешний и внутренний пояса ригеля; 6 волнистая стенка; 7, 8 - ребра жесткости; 9, 21
– накладки;
10,11 - стержни армирующего каркаса; 12 демпфер; 13 - пружины; 15 - торцевая заглушка; 16 - шестигранная муфта; 17 - шплинт; 18
- стальной выступ; 19 - опорная плита; 20 амортизационная прокладка; 22 - нагельные
болты; 23 - овальные отверстия;
24 - стальные накладки.
Рисунок 2.44  Карнизный и опорный
узлы трехшарнирной рамы по рисунку
2.43:
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
него пояса 5 гнутся из цельных стержней 10, а армирующий стержень 11 диагонального ребра жесткости 8 приваривается к ним в местах изгиба. Концы
цельных стержней 10 выступают за горизонтальный торец ригеля 1 и снабжены
резьбой, за счет чего к торцу внешнего пояса 4 ригеля 1 прикреплен, например,
при помощи гаек, демпфер 12 с пружинами 13. Верхний торец стойки 2 в шарнирном узле ее соединения с внешним поясом 4 ригеля 1 снабжен болтом 14,
пропущенным через торцевую заглушку 15 стойки 2, и шестигранной муфтой
16, закрепленной на болте 14 шплинтом 17, поставленным в предусмотренную
в этом болте прорезь. В поперечном ребре демпфера 12 предусмотрено отверстие с нарезкой для болтового соединения стойки рамы 2 с внешним поясом 4
ригеля 1. Нижний конец стойки 2 снабжен выступом 18 для установки на нем
подкоса 3 и опорной плитой 19 для установки рамы на фундамент. Верхним
торцом подкос 3 уперт во внутренний пояс 5 ригеля 1 через амортизационную
прокладку 20 с постановкой двухсторонних накладок 21, присоединенных к
подкосу 3 и внутреннему поясу 5 ригеля 1 болтами 22. Под болты 22 в двухсторонних накладках 21 предусмотрены овальные отверстия 23. К стойке 2 подкос
3 также крепят при помощи парных стальных накладок 24.
Возможны и другие варианты выполнения узла шарнирного соединения
стойки 2 с внешним поясом 4 ригеля 1, например, демпфер 12 можно жестко
соединить со стойкой 2, стойку 2 вместе с демпфером 12 устанавливают на выступающие из внешнего пояса 4 ригеля 1 цельные стержни 10 и крепят на них
вместе с пружинами 12, например, гайками.
Способы шарнирного соединения ригелей 1 в коньке, а также волнистой
стенки 6 с поясами 4 и 5 решаются известными традиционными способами.
Рассматриваемая рама работает следующим образом. При действии горизонтальной сейсмической нагрузки во всех элементах рамы возникают продольные усилия, причем эти усилия могут быть знакопеременными. Динамичность сейсмических нагрузок на ригель 1 амортизируется упругоподатливой
работой волнистой стенки 6, а конькового узла – работой древесины на смятие
поперек волокон под шайбами стяжных болтов. Кроме этого, сейсмические си118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лы будут иметь меньшее значение за счет меньшей массы двутаврового ригеля
по сравнению с клеедощатым вариантом прямоугольного поперечного сечения.
Принятая схема армирования ригеля 1 в карнизной зоне рамы обеспечивает высокую надежность наиболее напряженного карнизного узла при работе на
сейсмическое воздействие.
Другие соединения рамы также способны работать на знакопеременные
сейсмические нагрузки, при этом динамические растягивающие усилия в стойке
2 сглаживаются пружинами 13, упертыми в демпфер 12, а усилия сжатия в подкосе 3 - амортизационной прокладкой 20. Возможность появления при землетрясении в подкосе 3 растягивающих усилий менее вероятна, однако при их случайном появлении сработают двухсторонние накладки 21, прикрепленные к подкосу
3 болтами 22, которые поставлены в овальные отверстия 23, что обеспечит перемещение подкоса 3 относительно накладок 21 при сжатии амортизационной прокладки 20. Также двухсторонние накладки 21 обеспечивают жесткость узлового
соединения из плоскости рамы.
Кроме этого, повышенная степень эксплуатационной надежности рамы
обеспечена за счет того, что все соединительные детали вынесены из наиболее
напряженной карнизной зоны, проходящей по линии расположения диагонального ребра жесткости 8 (зона действия наибольших значений изгибающих моментов от внешней статической нагрузки).
При предлагаемых соединениях конструкция рамы оказывается сборноразборной, транспортабельной и быстровозводимой, что хорошо отвечает условиям строительства в сейсмически опасных районах, часто удаленных от производственных строительных баз.
Кроме этого, предложенная авторами трехшарнирная рама обеспечивает
статическую определимость работы конструкции при любых сейсмических нагрузках, что увеличивает прогнозируемость и надежность ее работы. Очевидная
ремонтопригодность принятых соединений, что также является достоинством
рамы.
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Легкая подкосная рама с решетчатым ригелем, изображенная на рисунке
2.45, предназначена для строительства в районах с сейсмической активностью.
Конструкция снабжена демпферами из жесткой резины в узлах примыкания
подкосов к ригелю, а также в узлах, где парные накладки подкоса крепятся к
верхнему поясу рамы.
Как видно из рисунка 2.45, сходящиеся в узле сжатые элементы уперты в
демпфер торцами, при этом элементы ригеля от сползания с демпфера закреплены за накладки узла скобами из полосовой стали, поставленными на болтах.
Демпфер также прикреплен к накладкам болтом, пропущенным через отверстие в демпфере. К верхнему поясу ригеля накладки подкоса крепятся болтом
через овальные отверстия в них. Узел также снабжен демпфером, расположенным между верхним поясом ригеля и прокладкой, поставленной между накладками подкоса.
Соединения стоек с верхним поясом ригеля разработано разъемным с постановкой в этих узлах сварных башмаков (узел 1 на рисунке 2.45), между
уголками которых предусмотрены поперечины с отверстиями для крепления к
ним на болтах стоек и элементов верхнего пояса ригеля. В поперечины между
фасонками башмаков уперты торцами приопорные сжатые элементы решетки
ригеля.
Брусья стоек и верхнего пояса из башмаков конструктивно оформлены в
соответствии с рисунком 2.45, при этом для крепления поставленных в пропилы брусьев пластин использованы стальные цилиндрические нагели минимальных диаметров в расчете на упруго-вязкую работу соединений при воздействии сейсмических нагрузок.
В соединениях элементов решетки с поясами ригеля с тем же расчетом
применены упругоподатливые крепления – МЗП.
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.45 Легкая трехшарнирная рама с решетчатым ригелем для
строительства в сейсмически активных районах.
Клееные подкосные рамы используют и в строительстве автодорожных и
пешеходных мостов [63]. Понятно, что здесь могут быть с успехом реализова121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ны те же подкосные системы, что и в строительстве мостов из цельной древесины и, прежде всего, треугольно-подкосные, ригельно-подкосные и другие
(рисунок 2.46).
Часто эти клееные рамы сочетаются в однопролетном строении с балочными или арочными его частями. В качестве примера вновь сошлемся на мост,
приведенный на рисунке 1.54. Как видно из рисунка, в береговых частях моста
удачно использованы клееные рамы с V- образными подкосами. В результате
Рисунок 2.46  Автодорожный подкосный мост Remmevej Bridge,
введенный в эксплуатацию в 2001 году у г. Икаст, Дания [63].
мост в целом производит очень хорошее впечатление.
На рисунке 2.47 показан пешеходный клееный подкосный мост, возведенный в пригороде г. Вены. В строительстве моста использована оригинальная
подкосная система, к которой подвешена его пешеходная часть.
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2.47 Пешеходный подкосный мост из клееной древесины,
возведенный в пригороде г. Вены.
Глава 4 Особенности расчета рамных конструкций
В целом расчет рам аналогичен расчету арок. Статические расчеты рам
имеют целью выявить, методами строительной механики, наибольшие величины распора, изгибающие моменты в наиболее напряженных сечениях и соответствующие им осевые силы, наибольшие поперечные силы в комбинации с осевыми, при этом учитываются снеговые и ветровые нагрузки, регламентируемые
[53].
Отличительной особенностью расчета статически неопределимых рам
является необходимость учета податливости соединений на НДС таких конструкций. Влияние податливости соединений, особенно обладающих под нагрузкой ползучестью, может быть существенным, например, при использовании в
качестве ригелей ферм на гвоздях и других им подобным.
Точный расчет статически неопределимых рам с учетом податливости
соединений можно производить методом конечных элементов с использованием стандартных программных комплексов типа «Лира» «SCAD» и им подобным. Приближенный расчет рекомендуется проводить в два этапа: сначала определить напряженно-деформированное состояние рамы сразу после её загру123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
жения расчётными нагрузками, а затем произвести расчёт при длительном их
действии. Это позволяет определить не только максимальные усилия (N, M) в
элементах рамы, максимальный вероятный прогиб конструкции, но и получить
картину перераспределения упомянутых усилий во времени.
Приняв предпосылку о том, что увеличение деформативности системы в
целом за счёт деформаций соединений равносильно уменьшению площадей сечений её элементов, в расчёте можно учесть их приведённые площади, определяемые по формуле:
Fпр 
F
F

EF
E
1
 св 1 

 св
NS
 сS
где N,  с - соответствующие усилия и напряжения, кН;
Е, F, S - модуль деформаций, площадь сечения и длина стержня, кг/см2;
см2; мм;

св
- сумма деформаций в соединениях, поставленных по всей длине
стержня, мм.
Величина суммарных упругих и неупругих деформаций, проявляющихся
при длительном действии нагрузок в различных соединениях, регламентируются
[54]. Например, для нагельных соединений при полном использовании их расчётной несущей способности  н равна 2 мм, для лобовых врубок и упоров торец в
торец
 н = 1,5 мм, а для примыканий элементов поперёк волокон  н = 3 мм.
При действии кратковременных нагрузок значения этих деформаций
можно принять вдвое меньше или  н  0,5 дл .
В соответствии с [54] при действии длительных нагрузок модуль деформаций древесины следует принимать Едл=0,8Е, где Е - модуль её упругости, а изгибную жёсткость элементов соответственно равной ЕдлI.
На предварительных стадиях проектирования (например, при разработке
вариантов конструктивных решений) целесообразно использовать нижеприведенную справочную информацию.
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Определение усилий в рамах
Расчетные схемы и схемы загружения рам
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К расчету многопролетных подкосных систем
Для упрощенного расчета бревенчатых многопролетных подкосных систем, на действие вертикальной нагрузки q при соблюдении геометрических
размеров схемы, могут быть применены следующие приближенные формулы:
1) расчетный изгибающий момент в балке:
MD 
ql 2
;
32
2) расчетный изгибающий момент в стойках:
ql 2
ql 2
M кр 
; и M ср 
;
36
50
3) расчетные усилия, сжимающие стойки:
N кр 
ql
; и N cp  ql;
2
4) расчетные усилия в подкосах:
M кр 
ql 3
h
;
36 ah1 sin 
и D  2ql
ср
3
.
При тех же условиях воздействие горизонтальной ветровой нагрузки V=V
давл
+V отсос , приложенной в левом и правом карнизных узлах, следует учитывать
только в расчете стоек путем введения дополнительного момента M v =H v a; при
числе средних стоек каркаса n cp принимается:
Н кр 
V
; и Н cр  2H кр .
2(1  n )
cp
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К расчету двухшарнирных подкосных рам с ригелем в виде
решетчатой фермы
Для цельнодеревянной фермы

H p  1p  1,2
 11
О102 О1ф2  K1U 10 5U 10 5
l F
l15 F1 2
; K 2  15 12 ;
; K1 
l12 I15
l12 F15
1
(О1ф 2 ) 2  K1 (U 1ф5 ) 2  K 2 M 12
3
где O10 2 , U 10 5 - усилия в стержнях фермы от нагрузки q в основной статически определимой системе рамы.
Усилия в стержнях фермы в фиктивном состоянии от силы x=1
U1ф5  
2z
;
h
Д 2ф7  
ф
12
О

Д 20  7 sin   U1ф 5  1
cos
hz
;
z
3
.
Распор от действия ветровой нагрузки
Hw 
W1  W1' M  H h; Д  1 ( Hph  H h  Mw ).
;
w
21
0
w
w 2
2
Z3

127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К расчету рам с защемленными стойками
Xp 
3
h( PBД  PB0 );
15
WBД  WB0
;
2
l


WBA  PВД h  (  l )i ;
ф
k
2


Xw 
l


WB0  PВ0 h  (  l )i ;
ф
k
2


P ed
X cт  3  cт (b  h);
4 h3
5 kfqS2
H 
;
8 h2  kf 2
k
I E S
к
k
I E h

;

128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Расчетные схемы рам с защемленными стойками
От силы P1 х=0,3 P1 , M A  M B  0,5P1h. От других нагрузок x=0,5 RB ,
где RB -реакция верхней несмещаемой опоры.
К расчету двухшарнирных подкосных рам с ригелем сплошного сечения
Нp 
I h
10
K n ql 2 h02
риг e I
 К пер I макс .

;
К

;
11 9(h13  h12 , h2 )k p I e риг
сr
Для рам с ригелем в виде клееной балки K n  1; для дощатогвоздевого ригеля K n  1,6;
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К расчету двухшарнирных рам с односкатным ригелем
h2=nh1;
k
V А  VD 
H
I 2 h1
 ;
I1 s
ql
;
2
ql 2
1 n

;
3
8h1 k (1  n )  1  n  n 2
M B   Hh1 ;
M c  Hh2  nHh1.
Момент в сечениях ригеля на расстоянии X от В:
x
M x  M 0  H (h1  y)  M 0  H h1  (h2  h1 ).
l
130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
V
H
gh 2
;
2l
k
I2 h
 ;
I1 s
qh
5k  4  2n

.
8 k (1  n3 )  1  n  n 2
Момент в сечениях стойки АВ на расстоянии X от А:
M x  (qh  H ) x 
qx 2
;
2
qh 2
M B  (qh  H )h 
;
2
M C   Hnh.
Момент в сечениях стойки CD на расстоянии X от D:
M x   Hx.
131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
V
qn 2 h 2
;
2l
k
I
h
 ;
I s
2
1
H
qn 2 h 5n 2 k  2(1  2n)

.
8 k (1  n3 )  1  n  n 2
Момент в сечениях стойки AB на расстоянии X от A:
M x   Hx;
M B   Hh.
Момент в сечениях ригеля на расстоянии X от В:

M x  V x  H h 

h(n  1) 
 x;
l

M c  Vl  Hnh.
Момент в сечениях стойки CD на расстоянии X от D:
M x  (qnh  H )  x 
qx 2
.
2
132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К расчету двухшарнирных рам с двускатным ригелем
постоянного сечения
V A  VE 
I h
ql
; k 2 ;
2
I s
1
H
ql 2
8h  5 f

.
32 h 2 (3  k )  f (3h  f )
Момент в сечениях стойки на расстоянии X от E:
M x  Hx;
M B   Hh.
Момент в сечениях ригеля на расстоянии X от В:
Mx 
qx
2 fx
(l  x)  H (h 
);
2
l
Mc 
ql 2
 H (h  f ).
8
133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
V
qh 2
;
2l
k
I
h
 ;
I s
2
1
qh 2
5hk  6(2h  f )
H

.
16 h 2 (3  k )  f (3h  f )
Момент в сечениях стойки AB на расстоянии X от A:
M x  (qh  H ) x 
MB 
Mc 
qx 2
;
2
qh 2
 Hh;
2
qh 2
 H (h  f );
4
M D   Hh.
134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К расчету двухшарнирных рам с ригелем
криволинейного очертания
V A  VD 
I h
4f
ql
; k 2 ; y
 x(l  x);
2
2
I l
l
1
H
ql 2
5h  4 f

.
4 5h 2 (2k  3)  4 f (5h  2 f )
Моменты в рамных узлах В, С:
M B  M c  Hh.
Момент в сечении ригеля с координатами Х, У:
Mx 
qx
(l  x)  H (h  y).
2
Максимальный момент в среднем сечении ригеля:
M max
ql 2

 H (h  f ).
8
135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
V 
I h
4f
qh 2
 x(l  x);
; k 2 ; y
2
2l
I l
l
1
H
5qh 2
h(5k  6)  4 f

.
8 5h 2 (2k  3)  4 f (5h  2 f )
Момент в стойке АВ на расстоянии Х от А:
qx 2
M x  (qh  H ) x 
;
2
qh 2
MB 
 Hh.
2
Момент в сечении ригеля с координатами Х, У:
M x  V (l  x)  H (h  y);
M c  Hh.
136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
k
I
h
 ;
I l
2
1
с
y
4f
l
2
l
2
qc
(2l  c);
2l
qc 2
VD 
;
2l
qc 5cl 3 (3h  2 f )  2c 3 f (5l  2c) 10c 2 hl 2
H

.
3
2
4l
5h (2k  3)  4 f (5h  2 f )
VA 
 x(l  x);
l
2
3ql
с
VA 
VD 
8
ql
8
;
;
5h  4 f
ql 2
H

.
8 5h 2 (2k  3)  4 f (5h  2 f )
Моменты в сечениях ригеля с координатами Х,У:
M B  M c   Hh;
M B  M c   Hh;
2
qx
c
qx
при x<c M x  (2c  x  )  H (h  y) ;
M x  (3l  4 x)  H (h  y) ;
2
l
8
2
qс
ql 2
при x=c M с 
(l  c)  H (h  yc ) ;
M

 H (h  f );
2l
c
16
ql
qс 2
M x  (l  x)  H (h  y).
при x>c M x 
(l  x)  H (h  y) .
8
2l
137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
К расчету двухшарнирных рам треугольного очертания
Моменты для AB:
Моменты для ВС:
qL
3
5qL2
; H
V A  qL ; VC 
8
8
64h
7qlx qx 2
Mx 

;
32
2
49
ql 2
2
M max  
ql ~ 
;
42
2048
7
X 0  l;
32
ql 2
MB  
;
64
ql 2
MB  
.
64
Mz 
Нормальная сила для АВ:
Нормальная сила для ВС:
qlz
.
32
h
l
N x  (V A  qx)  Н  .
s
2s
h
l
N  Vc   Н  .
s
2s
Цифровые примеры расчета рамных конструкций можно найти в многочисленной учебной, справочной и технической литературе, посвященной вопросам проектирования конструкций из дерева и пластмасс, например в [13, 16,
17, 23, 24, 44, 52, 66].
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Часть 3
Обеспечение пространственной
неизменяемости каркасных зданий с арочными
и рамными несущими конструкциями
Глава 1. Основные принципы компоновки и
пространственного
раскрепления
Для каркасных зданий прямоугольных в плане при произвольном воздействии на них нагрузок пространственная неизменяемость будет обеспечена, если каркас здания обладает жесткостью и устойчивостью в двух главных направлениях – поперечном и продольном.
Жесткость каркасов в поперечном направлении в таких зданиях обеспечивается за счет жесткости самих несущих конструкций – рам или арок, опертых непосредственно на фундамент (рисунок 3.1, 3.2).
При шарнирном опирании на колонны пролетной несущей конструкции,
например фермы или арки с затяжкой, поперечную раму образуют, защемляя
колонны в фундаментах (рисунок 3.2, схемы 7, 8). Для достижения этой цели
используют и другой конструктивный прием – устраивают внутренние или наружные контрфорсы, включая в их конструкции и сами колонны. В простейших
случаях прибегают к постановке к колоннам подкосов (рисунок 3.2, схема 4, 6).
Неизменяемость каркасов в продольном направлении обеспечивают путем устройства скатных и вертикальных связевых блоков, соответственно между арками и колоннами, ригелями и стойками рам (рисунок 3.3 – 3.7), что обеспечивает
передачу нагрузок и воздействий, направленных вдоль здания, на фундаменты
кратчайшим путем.
Скатные связевые блоки проектируют и выполняют как связевые решетчатые фермы, поясами которых служат ригели рам или арки, при этом могут
быть использованы различные схемы решеток: с перекрестными раскосами из
круглой стали и деревянными стойками-распорками, полураскосная из брусьев
и досок, раскосная с дополнительными стойками, выполняемая из брусьев.
139
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 – кругового очертания; 2 – стрельчатая ломаного очертания из прямолинейных блоков с
жесткими стыками; 3 – стрельчатая из многоугольных или сегментных ферм; 4 – стрельчатая из блоков сегментного очертания; 5 – из прямолинейных блоков; 6 – из ферм с параллельными поясами; 7 – комбинированная система из балок жесткости и гибкой арки
Рисунок 3.1 Двух- и трехшарнирные арки и комбинированные системы.
140
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 – из прямолинейных блоков переменного сечения с жесткими карнизными узлами;
2 – гнутоклееная; 3 – с подкосами в рамных узлах; 4 – с опиранием подкосов на фундаменты; 5 – с накладными раскосами; 6 – решетчатая двухконсольная; 7 – с решетчатыми
стойками; 8 – со стойками, защемленными в железобетонные приставки.
Рисунок 3.2  Двух- и трехшарнирные однопролетные рамы.
141
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Скатные связевые фермы располагают у наружного контура арок и ригелей рам, например в уровне верхних поясов, если они имеют решетчатую конструкцию. Часто, особенно при плоских скатах, в работу связевых ферм включают прогоны кровельного ограждения, раскосы связевых ферм в таком случае
крепят к ним снизу (подшивные связи). По длине здания скатные фермы располагают в покрытии друг от друга на расстояниях, обычно не превышающих
24,0 – 30,0 м. Расположенные между скатными фермами поперечные несущие
конструкции (ригели рам, арки) раскрепляют распорками, поставленными от
узлов одной связевой фермы до узлов соседних. В случаях, когда скатные фермы выполняют с подшивными элементами решеток, роль упомянутых распорок
должны взять на себя прогоны. С учетом этого их проектируют как неразрезные или, применяя разрезные прогоны, предусматривают их надежное стыкование по длине, но всегда жесткое скрепление с опорами. Связи в плоскости
продольных стен обычно являются вертикальным продолжением скатных
ферм, что учитывают при выборе их схем, зависящих также от высоты этих
стен, их конструкции, высоты ригелей на опорах, расположения в стенах проемов. При прогонном решении стенового ограждения часто используют подшивные полураскосные связи (рисунок 3.3, 3.6), при панельном – крестовые из
тяжей из круглой стали (рисунок 3.4). В случаях необходимости устройства в
продольных стенах габаритных технологических проемов (ворот, окон, дверей,
проездов и т.п.) связи в этих местах выполняют в виде портальных рам, передающих усилия на фундаменты (рисунок 3.8, з). В более редких случаях прибегают к постановке в плоскости продольных стен наружных подкосов (рисунок
3.8, е).
Кроме устройства скатных и вертикальных связей в плоскости продольных
стен, дополнительно предусматривают постановку связей, раскрепляющих элементы каркаса, работающих на знакопеременные усилия. Например, для раскрепления нижних поясов арок предусматривают постановку попарно между ними
связевых ферм (рисунок 3.9, в), дощатоклееных или клеефанерных
блоков
142
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 3.3 Конструктивно-компоновочная схема каркаса здания
с подкосными бревенчатыми рамами.
143
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 3.4  Конструктивно-компоновочная схема каркаса здания,
оборудованного тельфером, со стойками, защемленными в фундаментах при помощи железобетонных пасынков или заанкеренных стальных башмаков.
144
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 3. 5  Конструктивно-компоновочная схема каркаса здания
с клеедощатыми или клеефанерными рамами, имеющими
жесткий карнизный узел.
145
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 3.6  Конструктивно-компоновочная схема однопролетной рамы
с решетчатыми стойками, защемленными в фундаментах
146
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 3.7  Конструктивно-компоновочная схема каркаса здания
с клеедощатыми арками, опертыми на фундамент
147
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сплошного сечения (рисунок 3.10). Раскрепляют дополнительно карнизные узлы
рам, лежащие на перегибах нижних сжатых поясов (рисунок 3.9, г), используя
для этого попарно поставленные между рамами связевые блоки, подобные блокам между арками. Вместо этих связей опасные боковые смещения упомянутых
узлов предупреждают перекрывающими их парными жесткими накладками,
скрепленными с ригелем и стойками.
Несущие покрытие конструкции раскрепляют связями в местах подвески к
ним грузоподъемного оборудования (рисунок 3.9, а).
Для исключения вибрации связями раскрепляют и растянутые элементы,
ограничивая гибкость деревянных λ ≤ 200, металлических λ ≤ 400, а металлических с натяжными устройствами λ ≤ 1200.
Рисунок 3.8  Возможные варианты схем связей по продольным рядам колонн:
а, б – связи в плоскости стен при панельном и прогонном решении соответственно; в, г, д – варианты схем; е – вариант раскрепления колонн при отсутствии
стен; ж – связи по средним рядам колонн; з – вариант вертикальных связей в
виде портальных рам.
148
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 – стропильные конструкции; 2 – вертикальные связи в плоскости стен; 3 – распорки;
4 – монорельс; 5 – раскосы вертикальных связей; 6 - поперечные связи в плоскости покрытия; 7 – вертикальные или наклонные связи
Рисунок 3.9  Вертикальные или наклонные продольные связи: а – при
горизонтальной тормозной нагрузке; б – для обеспечения устойчивости узла
«С» нижнего пояса ферм; в - для обеспечения устойчивости нижнего пояса
ферм в арочных конструкция; г - для обеспечения устойчивости сжатой кромки
рам.
149
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Поперечные связевые блоки размещают в плане здания непосредственно
у торцевых стен (рисунок 3.4, 3.7). В этом случае стойки каркаса этих стен
верхними концами опирают на узлы скатной фермы, избавляя их от нагрузок,
действующих на покрытие и рассчитывая стойки только на воздействие ветра,
Рисунок 3.10  Варианты вертикальных связей в покрытии в виде : а – рамной
конструкции; б –дощато-клееного блока; в - сквозной конструкции; г – клеефанерной конструкции; д – фермы для раскрепления сквозных конструкций.
собственного веса и веса стенового ограждения.
В других случаях, экономя на количестве основных поперечных конструкций, поперечные связевые блоки смещают в плане на один шаг (рисунок
3.3, 3.6), стойки торцевых каркасов по верхней грани объединяют обвязочным
брусом, которые соединяют с узлами скатной фермы при помощи распорок.
Кровельное ограждение укладывают непосредственно на торцевые стены (на
обвязочный брус), в результате чего их стойки воспринимают соответствующие
дополнительные нагрузки.
150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Жесткость каркасов в плоскости торцевых стен обеспечивают системами
связей, располагаемых между их стойками, обычно имеющими те же схемы и
конструкцию, что и вертикальные связи в продольных стенах. Стойки высоких
торцевых стен дополнительно попарно раскрепляют по высоте горизонтальными связями, установленными друг от друга через 20b, где b - толщина поперечного сечения клееных стоек или ширина сечения поясов стоек решетчатых
конструкций.
Здесь время заметить, что можно отказаться от устройства основных
скатных и вертикальных связей, заменив их кровельными плитами и панелями
стен. В таких случаях из них образуют жесткие диски, для чего надежно крепят
к несущим конструкциям и сшивают друг с другом по длине. При этом пространственная неизменяемость возводимого каркаса должна обеспечиваться на
всех стадиях монтажа.
Плоские арочные конструкции могут быть применены и в зданиях с круглым или многоугольным планом. Тогда они, как правило, выполняют роль несущих ребер ребристых куполов, располагаемых в радиальном направлении. В
этом случае устойчивость ребер-арок обеспечивается с помощью связей, устраиваемых в плоскости покрытия (рисунок 3.11). Системы связей по аналогии с
прямоугольными в плане зданиями формируются из деревянных распорок или
прогонов, которые являются стойками связевых ферм (их пояса – ребра), и решеткой в виде деревянных раскосов или крестообразных стальных тяжей. Связевые фермы, имеющие переменную высоту, располагают радиально с шагом
не более 24 м по наружному периметру покрытия. Возможно также попарное
объединение ребер связевыми фермами. Связи в плоскости покрытия необходимо продолжить и в плоскость стен, развязав соответствующие стойки каркаса. Для ребер сквозной конструкции требуется также раскрепление нижних
поясов.
151
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 3.11  Пример конструктивно-компоновочной схемы здания
с круглым планом с покрытием в виде купола из плоских ребер-арок,
опирающихся на фундаменты
152
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2
Узловые сопряжения элементов связевых блоков с
несущими конструкциями
На первом этапе компоновки каркаса проектировщик должен дать ответы
на три основных вопроса [27]:
1. Из каких конструктивных элементов состоит проектируемое здание,
каково их назначение, генеральные размеры и как они размещены в пространстве?
2. Как отдельные конструктивные элементы соединяются друг с другом –
жестко или шарнирно?
3. Каким образом обеспечивается пространственная неизменяемость здания в целом и отдельных его конструктивных элементов?
После ответа на три основных вопроса необходимо разработать конструктивные решения узловых сопряжений элементов связевых блоков с несущими конструкциями. От правильности такой разработки зависит эксплуатационная надежность работы как самих связевых блоков, так и пространственная
неизменяемость проектируемого объекта в целом.
При прогонном решении кровли в состав связевой фермы входят пояса,
которыми являются сами раскрепляемые конструкции (арки или ригели рам),
стойки, функции которых выполняют сами прогоны, и раскосы, выполняемые
из деревянных подшивных диагональных элементов. Для нормальной работы
такой связевой фермы прогоны должны быть надежно прикреплены к несущим
конструкциям, а подшивные связи – снизу к прогонам. Варианты конструктивного оформления таких узлов приведены на рисунках 3.12 и 3.13.
153
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 – несущая конструкция покрытия; 2 - прогон; 3 – брусок; 4 – противоскатная бобышка;
5 - крепежная деталь; 6 – болт или шпилька; 7 - гвозди.
Рисунок 3.12 Способы крепления прогонов к несущим конструкциям покрытия: а, б, в – разрезных; г – неразрезных из спаренных досок.
154
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 – несущая конструкция покрытия; 2 - прогон; 3 – связевой элемент из бруска
или доски; 4 – вспомогательные бруски.
Рисунок 3.13  Узлы сопряжения связей в покрытии с прогонами кровли:
а, б – подшивные связи из досок или брусков; в – жесткие щиты покрытия.
155
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 – раскрепляемая конструкция; 2 – металлическая распорка; 3 – деревянная
распорка; 4 – гибкий тяж; 5 – металлическая пластина; 6 – узловая деталь (карман); 7 – металлический уголок.
Рисунок 3.14  Схемы обеспечения жесткости покрытий гибкими связями (беспрогонное решение): а – крестовая решетка; б – раскосная решетка с распорками; в, г, д, е – варианты узлов крепления связей к несущей конструкции.
156
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 3.15  Схемы обеспечения жесткости стен: а – подшивные раскосные
связи из досок или брусков по прогонам стен; б – подшивные портальные связи; в – гибкие крестовые связи; г – крестовые связи с распорками; д, е – варианты крепления прогонов к стойкам; ж, з, и, к – узлы крепления элементов связей к основным несущим конструкциям.
157
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Заметим, что в независимости от примененного типа соединительных
элементов в проектируемых узлах необходимо строго соблюдать нормируемые
расстояния между осями гвоздей или нагельных болтов как вдоль, так и поперек волокон [54].
При беспрогонном (панельном) решении покрытия между несущими конструкциями устанавливают распорки из брусьев или металлических профилей и
между ними располагают гибкую крестовую решетку в виде тяжей из круглой
арматурной стали или стеклопластика (рисунок 3.14). Тяжи должны быть снабжены натяжными устройствами для их подтягивания в процессе эксплуатации.
Узловые сопряжения вертикальных связей в плоскости наружных стен
между стойками поперечных рам выполняют аналогично узлам связевых блоков в покрытии (рисунок 3.15).
Конструкция крепления связевых элементов в узлах во всех случаях
должна обеспечивать достаточно удобную и нетрудоемкую их установку при
монтаже каркаса.
Глава 3 Рекомендации по расчету связей
Расчет связей в плоскостях продольных рядов колонн производят по схеме консольных ферм с параллельными поясами (рисунок 3.16,б), закрепленными шарнирно к фундаментам. В расчетной схеме принимают также шарнирное
сопряжение элементов во всех узлах ферм. Расчетные горизонтальные усилия,
прикладываемые к фермам в уровне верхнего горизонтального элемента
(распорки или прогона в плоскости скатной связевой фермы, обвязки или распорки по верху колонн), находят от ветровых нагрузок на торцы зданий и тормозных сил от кранового или подвесного оборудования. Ветровая нагрузка через скатные фермы покрытия передается только на ближайшие к торцам связи в
плоскости колонн, а тормозные силы через вертикальные связи в плоскости их
действия распределяются поровну между всеми связями в плоскости одного
ряда колонн.
158
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При применении перекрестной решетки из стальных тяжей расчет производят по условной схеме, исключающей из работы сжатые тяжи (например, на
рисунке 3.16,б это тяжи, показанные тонкими линиями).
В расчётах связевых скатных ферм учитывают следующие нагрузки (рисунок 3.16, а): ветровое давление на торцы зданий в виде сосредоточенных сил
«W», приложенных в местах опирания торцовых стоек на скатную ферму; тормозные силы от кранового оборудования «Qт», подвешенного к главным фермам (балкам) в местах расположения вертикальных связей, передающих эту
нагрузку на скатные фермы; нагрузки «qгк», возникающие из-за неизбежного
искривления в плане верхних поясов ферм, арок, балок и т.п.
1 – вертикальные связи по опорным стойкам ферм или по опорам клееных балок; 2 –
сжатые (исключаемые из работы) раскосы в связях с перекрестной решеткой при указанных
направлениях нагрузки; 3 – место примыкания связевой фермы покрытия; 4 – положение
стоек каркаса торца; 5 - вертикальные связи в плоскости подвесных кранов
Рисунок 3.16  К расчету связей: а - в плоскости скатов покрытия; б – в плоскости
продольных рядов колонн; в – размер Sсв для определения нагрузки на продольные связи,
раскрепляющую сжатую кромку рам; г – схема приложения нагрузки к вертикальным связям
в плоскости стоек шпренгельных систем:
159
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 3.16, лист 2  К расчету связей: а - в плоскости скатов покрытия;
б – в плоскости продольных рядов колонн; в – размер Sсв для определения нагрузки на продольные связи, раскрепляющую сжатую кромку рам; г – схема
приложения нагрузки к вертикальным связям в плоскости стоек шпренгельных
систем
При учёте последней из этих нагрузок считают, что все несущие конструкции покрытия (фермы, балки), которые удерживаются от потери устойчивости скатной фермой, искривлены в одну сторону. Горизонтальная равномерно распределённая нагрузка от каждой несущей искривлённой конструкции в соответствии с [44] определяется по формуле:
q гк  k св q ,
где q - расчётная вертикальная равномерно распределённая нагрузка,
кН/м;
kсв - коэффициент, равный, например, для стропильных ферм kсв = 0,02.
Тогда узловая нагрузка на одну связевую ферму определяется:
n

Qгк   q гк  d сф ,
t

где
п - количество несущих стропильных ферм по всей длине покрытия
в перекрываемом пролёте,
t - число поперечных связевых ферм в этом пролёте,
dсф - длина панели связевой фермы, мм.
160
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нагрузку от ветрового давления на торцы здания воспринимают ближайшие к ним поперечные связевые фермы, место и величина этих нагрузок
определяются в зависимости от конструкции каркасов торцевых стен, но так
или иначе они должны быть переданы на узлы упомянутых связевых ферм
(рисунок 3.16, а).
Считают, что усилия торможения Qт от подвесного оборудования (если оно
предусматривается) распределяется между всеми связевыми фермами и на узлы каждой из этих ферм в местах подвески оборудования приходится усилие
Qтк = Qт/t. Эти же усилия должны воспринять и устанавливаемые в этих местах вертикальные связевые конструкции.
Вертикальные связи, обеспечивающие раскрепление нижних поясов стропильных ферм в узлах их перегиба, рассчитываются на усилия РС=0,01 , где
 - усилия в сжатых стойках упомянутых узлов.
При расчете продольных вертикальных связей, раскрепляющих внутреннюю сжатую кромку рам или арок, за внешнюю нагрузку принимают усилие:
РС=0,015 qSсв ,
где Sсв – горизонтальная проекция расстояния между продольными связями или длины участка с отрицательным изгибающим моментом при проектировании одной связи (рисунок 3.16, в).
На рисунках 3.13 и 3.14 показаны возможные конструкции узловых соединений скатных связей. Раскосы из круглой стали снабжают натяжными устройствами, ориентировочные сечения сжатых стоек-распорок назначают из условия ограничения гибкости (  <150). Заметим попутно, что распорки могут
быть использованы и в качестве прогонов ограждения, например, из профнастила. В таком случае сечение распорок следует назначать как для балок, работающих на сжатие с изгибом с пролётом, равным шагу стропильных ферм.
Связевые скатные фермы могут быть выполнены с так называемыми
«подшивными» элементами решётки – раскосами, прибитыми гвоздями снизу к
прогонам. Прогоны, выполняющие роль распорок, раскрепляющих также и
верхние пояса соседних стропильных ферм, должны быть надёжно скреплены с
161
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
этими поясами и состыкованы по длине, например, как показано на рисунке
3.12.
Роль скатных связевых ферм может выполнить ограждающая конструкция покрытия, если эта конструкция образует жёсткий диск. Такой диск могут
создать, например, клеефанерные плиты (или жёсткие в своей плоскости гвоздевые щиты), надёжно скрепленные между собой и с верхними поясами стропильных ферм. Ранее часто для этой цели в построечных конструкциях широко
использовали перекрестные дощатые настилы, выполняемые под мягкие кровли.
Заключение
Возможности совершенствования конструктивных решений арочных и
рамных конструкций, методов их расчета, развития технологий изготовления,
сборки и монтажа, а также повышения эффективности применения еще очень
далеки от исчерпания.
Хочется выразить надежду, что материал настоящей книги пробудит у
читателя интерес к постоянно совершенствующимся конструкциям из дерева и
пластмасс, вовлечет его в активную деятельность в этой области строительства,
остро нуждающейся в изобретателях, рационализаторах и энтузиастах.
Авторы искренне желают будущим строителям успехов, всегда сопровождающих людей, по-настоящему увлеченных новыми идеями и полезными делами.
В заключение представляется целесообразным привести некоторые направления исследований арочных и рамных конструкций, рекомендуемые для
тем магистерских диссертаций:
1. Исследование НДС арочных и рамных конструкций при воздействии
переменной влажности, при сейсмических нагрузках, а также длительнодействующих статических нагрузках.
162
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Разработка новых конструктивных решений арок и рам, а также их узловых сопряжений, в том числе с применением современных конструкционных
материалов (стеклопластики, листовые материалы на основе древесины типа
OSB, LVL, углепластики и т.п.).
3. Изучение влияния технологических несовершенств (допусков на изготовление, сборку, монтаж) на НДС арочных и рамных конструкций.
4. Разработка методик расчета арок и рам с учетом включения ограждающих элементов в общую работу основной несущей конструкции.
5. Совершенствование и разработка новых типов пространственных
арочных и рамных конструкций.
163
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Список использованных источников
1.
Аистов, Н.Н. История строительной техники / Н.Н.Аистов, В.Ф. Иванов.
– Л. – М.: Госстройиздат. - 1962. – 560 с.
2.
Андреичева, О.Л. Эффективность клееных деревянных конструкций в
большепролетных сооружениях общественных зданий / О.Л. Андреичева, М.Ю. Заполь // Проблемы архитектуры комплексов и зданий культуры, спорта, управления: сб. науч. тр. ЦНИИЭП учебных зданий. – М.:
1983. – С. 106 – 111.
3.
Архитектурно-строительная энциклопедия. Справочник – словарь / под
ред. А.Б. Голышева. – М.: АСВ, 2006. – 360 с.
4.
А.с. 894130 СССР, МКИ3 Е04 С3/42. Рама из прямолинейных элементов/ П.А. Дмитриев, Ю.Д. Стрижаков, В.Н Шапошников (СССР). –
№2865667/29-33; заявлено 04.01.80; опубл. 30.12.81, Бюл. №48.-2 с.
5.
А.с. 958615 СССР, МКИ3 Е04 С3/42.Трехшарнирная рама / А.Ю. Фролов,
П.А.Дмитриев, Ю.А.Добрынин, Б.А. Освенский – (СССР). - №2939875/2933; заявлено 13.06.80; опубл. 15.09.82.Бюл. №34- 2 с.
6.
А.с. 0321301 СССР, МКИ3 Е04 В1/38, Е04 С3/42. Карнизный узел полурамы/ В.Ю. Щуко, Е.Э. Зорин, С.Ф. Томских (СССР). №3400588/29-33,
заявлено 17.02.82; опубл. 30.07.83, Бюл.№28. – 3с.
7.
А.с. 1252448 СССР, МКИ3 Е04 В1/38. Опорный узел деревянной фермы/ П.А.Дмитриев, С.Г. Комиссаров (СССР). №3868964/23-33, заявлено
20.03.85; опубл. 23.08.86. Бюл. №31-2с.
8.
А.с. 1337489 СССР, МКИ3 Е04 В1/38, 1/58. Опорный узел деревянной
фермы/ П.А.Дмитриев, С.Г. Комиссаров, Ю.Д. Стрижаков, Г.В. Пермикина (СССР).- №4055945/29-33, заявлено 16.04.86; опубл. 15.09.87.
Бюл.№ 34-3с.
9.
Атлас деревянных конструкций: пер. с нем. / К.Г. Гетц, Д. Хоор, К. Мелер, Ю. Наттерер. – М.: Стройиздат, 1985. – 272 с.
10.
Иллюстрированный каталог деревянных клееных конструкций в строи164
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тельстве промышленных, сельских и гражданских зданий / Е.Н. Баскакин [и др.] – М.: ВНИИС, 1982. – 37 с.
11.
Беляев, А.Б. Новые методы возведения зданий с применением КДК /
А.Б. Беляев, В.А. Кархова, В.Я. Пинчук // Передовой опыт в сельском
строительстве: Научно-технический реферативный сборник – М.:
ЦНИИЭПсельстрой. – 1982. - №5. – С. 16 - 18.
12.
Берковская, Д.А. Клееные деревянные конструкции в зарубежном и отечественном строительстве / Д.А. Берковская, Л.В. Касабьян. – М.: ЦИНИС, 1975. – 107 с.
13.
Бойтемиров, Ф.А. Расчет конструкций из дерева и пластмасс / Ф.А. Бойтемиров, В.М. Головина, Э.М. Улицкая - М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 160 с.
14.
Гибшман Е.Е. Проектирование деревянных мостов/ Е.Е. Гибшман. - М.:
«Транспорт», 1976.- 272 с.
15.
Горшин, С.Н. Консервирование древесины / С.Н. Горшин. – М.: Лесная
промышленность, 1977. – 336 с.
16.
Гринь, И.М. Проектирование и расчет деревянных конструкций. Справочник / И.М. Гринь, В.В. Фурсов, Д.М. Бабушкин - Липецк: ООО Издательство «Интеграл», 2005. – 239 с.
17.
Гринь, И.М. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов / И.М. Гринь - Киев: Издательское объединение «Вища школа», 1975. – 280 с.
18.
Гуськов, И.М. Применение клеефанерных конструкций в современном
строительстве Финляндии / И.М. Гуськов // Межвуз. сб. науч.- техн.
трудов МИСИ, 1973. – № 95. – С. 150 –158.
19.
Дмитриев, П.А. Башни. Мосты. Безметальные конструкции. Леса и подмости. Опоры воздушных ЛЭП. Сейсмостойкие здания и сооружения /
П.А. Дмитриев. – Красноярск: КрасГАСА, 2006. – 170 с.
20.
Дмитриев, П.А. Конструкции из дерева и пластмасс. Специальный курс.
165
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Автодорожные и пешеходные мосты / П.А. Дмитриев. – Оренбург: ИПК
«Газпромпечать», 2002. – 192 с.
21.
Еремина, Т.Ю. Огнезащита деревянных строительных конструкций, материалов и изделий из них / Т.Ю. Еремина// Стройпрофиль. – 2004. №6(36). – 75 с.
22.
Жаданов, В.И. Большеразмерные совмещенные плиты из клееной древесины и пространственные конструкции на их основе (монография) / В.И.
Жаданов, Г.И. Гребенюк, П.А. Дмитриев - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ,
2007. – 209 с.
23.
Зубарев, Г.Н. Конструкции из дерева и пластмасс: учебное пособие для
студентов вузов / Г.Н. Зубарев, Ф.А. Бойтемиров, В.М. Головина - М.:
Издательский центр «Академитя», 2004. – 304 с.
24.
Иванов, В.А. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и
конструирования: учебное пособие для вузов / В.А. Иванов - Киев: Вища школа, 1981. – 392 с.
25.
Деревянные конструкции в современном строительстве / Э.А. Канн, Е.Н.
Серов. – Кишинев: Штиинца, 1981. – 180 с.
26.
Деревянные конструкции / Г.Г. Карлсен, В.В. Большаков, М.Е. Каган,
Г.В. Свенцицкий. – М-Л.: Государственное издательство литературы по
строительству и архитектуре, 1952. – 758 с.
27.
Карлсен, Г.Г. Конструкции из дерева и пластмасс: учебник для вузов/
Г.Г. Карлсен – М.: Стройиздат, 1975. – 688 с.
28.
Курс деревянных конструкций / Г.Г. Карлсен, В.В. Большаков, М.Е. Каган, Г.В. Свенцицкий. – М-Л.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1942. – 377 с.
29.
Клееные деревянные конструкции в сельском строительстве. Обзорная
информация. – М.: ЦНИИЭПсельстрой. – 1982. – вып. 1. – 55 с.
30.
Ковальчук Л.М. Деревянные конструкции в строительстве/ Л.М. Ковальчук, С.Б. Турковский, Ю.А. Варфоломеев. - М: Стройиздат, 1995. –
248 с.
166
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
31.
Ковальчук, Л.М. Основные направления совершенствования деревянных
конструкций и повышения эффективности их применения в строительстве / Л.М. Ковальчук // Состояние и перспективы исследования в области
деревянных строительных конструкций. – М.: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1983. – С. 4 – 10.
32.
Ковальчук Л.М. Производство деревянных клееных конструкций / Л.М.
Ковальчук. - М: РИФ «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ», 2005. – 334 с.
33.
Колпаков, С.В. Складывающиеся индустриальные деревянные конструкции / С.В. Колпаков. – Новосибирск: НИСИ им. В.В. Куйбышева,
1982. – 64 с.
34.
Кормаков, Л.И. Проектирование клееных деревянных конструкций /
Л.И. Кормаков, А.Ю. Валентиновичус. – Киев: Будивельник, 1983. –
159 с.
35.
Легкие металлические конструкции одноэтажных производственных зданий. Справочник проектировщика / И.И. Ищенко, Е.Г. Кутухтин, В.М.
Спиридонов, Ю.Н. Хромец. – М: Стройиздат, 1979. – 196 с.
36.
Ломакин, А.Д. Клееные деревянные конструкции в сельскохозяйственных зданиях / А.Д. Ломакин, Д.В. Мартинец, Е.А. Прилепский – М.:
Стройиздат, 1982. – 104 с.
37.
Металлические конструкции. В 3т. Т.2. Конструкции зданий: Учеб. для
строит. вузов / под ред. В.В. Горева. – М.: Высшая школа, 1999. – 528 с.
38.
Методические рекомендации по проектированию соединений элементов
деревянных конструкций на вклеенных нагелях/ Киевский ИСИ. – Киев,
1985. – 30 с.
39.
Милославский, М.Г. История строительной техники и архитектуры /
М.Г. Милославский. – М.: Высшая школа, 1964. – 246 с.
40.
Муравьев, Ю.А. Новые облегченные конструкции для возведения производственных сельскохозяйственных зданий / Ю.А. Муравьев. – М.:
Стройиздат, 1974. – 136 с.
167
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
41.
Орлович, Р.Б. Тенденции в развитии соединений деревянных конструкций за рубежом / Р.Б. Орлович, З. Гиль, П.А. Дмитриев// Известия ВУЗов. Строительство. – 2004. - №11. – С. 4 – 9.
42.
Пат. 2490405 Российская Федерация, МПК7 Е04С 3/42, Е04Н 9/02.
Трехшарнирная рама для сейсмостойкого строительства/ Жаданов В.И.,
Дмитриев П.А., Михайленко О.А., Украинченко Д.А.; заявитель и правообладатель ФГБОУ ОГУ.- № 2012107115/03; заявл.27.02.12; опубл.
20.08.2013. Бюл. №23. – 7 с.
43.
Пат. 2498026 Российская Федерация, МПК7 Е04В 1/32. Арочная конструкция для покрытий зданий/ Дмитриев П.А., Жаданов В.И., Аркаев
М.А., Михайленко О.А.; заявитель и правообладатель ФГБОУ ОГУ.№2012116300/03; заявл. 23.04.12; опубл. 10.11.13. Бюл. №31. – 7 с.
44.
Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-2580) / ЦНИИСК им. Кучеренко - М.: Стройиздат, 1986. – 216 с.
45.
Расширение применения деревянных клееных конструкций в строительстве: Материалы Всесоюзной научно-практической конференции. – Москва: ЦНИИСК, 1983. – 153 с.
46.
Рекомендации по проектированию и изготовлению дощатых конструкций с соединениями на металлических зубчатых пластинах. – М:
ЦНИИСК, 1983. – 40 с.
47.
Рекомендации по проектированию соединений элементов деревянных
конструкций с передачей усилий стальными стержнями, вклеенными
поперек волокон. – М.: ЦНИИПромзданий. – 1984. – 21 с.
48.
Российская архитектурно-строительная энциклопедия. Т. VIII. Деревянное зодчество России. – М.: ВНИИНТПИ, 2002.
49.
Руководство по изготовлению и контролю качества деревянных клееных
конструкций. / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. – М.: Стройиздат, 1982. –
79с.
50.
Руководство по обеспечению долговечности деревянных клееных кон168
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
струкций при воздействии на них микроклимата зданий различного назначения и атмосферных факторов/ ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. – М.:
Стройиздат, 1981. – 96 с.
51.
Серов, Е.Н. Проектирование клееных деревянных конструкций / Е.Н.
Серов, Ю.Д. Санников, А.Е. Серов : Учеб. пособие. – М.: Издательство
АСВ, 2011. – 536с.
52.
Слицкоухов, Ю.В. Индустриальные деревянные конструкции. Примеры
проектирования / Ю.В. Слицкоухов, И.М. Гуськов, Л.К. Ермоленко - М.:
Стройиздат, 1991. – 256 с.
53.
СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* / ФГУП «НИЦ - Строительство». – М.: ФГУП
ЦПП, 2011. – 76 с.
54.
СП 64.13330.2011. Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80 / ФГУП «НИЦ - Строительство». – М.: ФГУП ЦПП,
2011. – 70 с.
55.
СТО 36554501-002-2306. Деревянные цельные и цельнодеревянные конструкции. Методы проектирования и расчета / ФГУП «НИЦ - Строительство». – М.: ФГУП ЦПП, 2006. – 73 с.
56.
Травуш, В.И. Деревянные конструкции в общественном строительстве /
В.И. Травуш, М.Ю. Заполь // Эффективное использование древесины и
древесных материалов в современном строительстве: сб. докл. Всесоюз.
совещ. – М., 1980. – С. 46 – 51.
57.
Травуш, В.И. Опыт проектирования и применения большепролетных
деревянных клееных конструкций в промышленном и гражданском
строительстве / В.И. Травуш, В.И. Матвеев, Б.Г. Максимович // Расширение применения деревянных клееных конструкций в строительстве:
тез. Докл. Всесоюз. научн. практич. семинара (г.Волоколамск, 10-11
июня 1982г.). – М.:ВНИИИС,1982. С. 50 – 55.
58.
Травуш, В.И. Опыт проектирования и строительства общественных зданий
169
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
с покрытиями из клееных деревянных конструкций / В.И. Травуш, М.Ю.
Заполь. – М.: Стройиздат, 1982. – 24 с.
59.
Турковский, С.Б. Клееные деревянные конструкции с узлами на вклеенных стержнях в современном строительстве (система ЦНИИСК) / С.Б.
Турковский, А.А. Погорельцев, И.П. Преображенская. – М: РИФ
«СТРОЙМАТЕРИАЛЫ», 2013. – 308 с.
60.
Турковский С.Б. Разработка и экспериментальные исследования несущих деревянных конструкций на основе соединений с наклонно вклеенными связями: диссертация в форме научного доклада на соискание
ученой степени докт. техн. наук / С.Б. Турковский. – М., 2001. – 96 с.
61.
Турковский С.Б. Соединения деревянных конструкций / С.Б. Турковский, В.Г. Курганский – М: ВНИИС,1988. – 43 с.
62.
Турковский, С.Б. Экспериментальное исследование сборно-разборной
рамы из унифицированных элементов / С.Б. Турковский, А.Ю. Фролов,
В.Ф. Кротюк // Исследования в области деревянных конструкций: сб.
науч. трудов ЦНИИСК- М., 1985. – С. 18 – 24.
63.
Уткин, В.А. Автодорожные деревянные мосты нового поколения / В.А.
Уткин, П.Н. Кобзев. – Омск.: СибАДИ, 2004. – 55 с.
64
Хромец, Ю.Н. Промышленные здания из легких конструкций / Ю.Н.
Хромец. – М. Стройиздат, 1978. – 176 с.
65
Шевченко, А.Е. Исследование сопротивления древесины в отверстии с
вклеенным нагелем методом фотоупругости / А.Е. Шевченко // Легкие
конструкции зданий: Межвузовский сборник. – Ростов-на-Дону. – 1986.
– С. 113 – 114.
66
Шишкин, В.Е. Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс /
В.Е. Шишкин - М.: Стройиздат, 1974. – 219 с.
67
Natterer J. Holzbau Atlas Zwei / J. Natterer, T. Herzoq, M. Volf. – Dusseldorf, 1991. – 335 s.
170
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
806
Размер файла
20 690 Кб
Теги
10496, древесины, конструкции, цельной, клееной, рамные, арочные
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа