Для более высоких нагрузок и пролетов расчетным путем получают сечения балок, которые сложно получить необходимой длины. В таких случаях приходится переходить к сложным конструкциям. Конструкции, описанные в разделах 1 и 2, полностью изготовлены вручную. В этом случае вполне уместно использование современных соединительных средств.
1. Балка, соединенная балками
По две балки, а иногда и по три, при изготовлении мостов кладут друг на друга, а затем взаимно соединяют дюбелями и шурупами. Насколько такое сечение достигнет несущей способности соответствующего полного сечения, зависит от работоспособности мозга, степени влажности материала и качества изготовления. Этого никогда не будет полностью. По стандарту DIN момент сопротивления для двух балок равен W=0,85 bh__2_/6_, а для трёх балок W=0,7 bh__2_/6._ Для мостов эти коэффициенты сокращаются до 0,8, соответственно 0,6. При расчете прогиба предположим, что момент инерции для двух балок равен I=0,6 bh__3_/12_, а для трех балок I=0,3 bh__3_/12_. затянуть.
Рисунок 1: Балка, соединенная балками, используемая в качестве основания в мезонинной конструкции.
Для прямоугольных столярных головок, которые всегда изготавливаются из дуба, наиболее подходящая глубина надреза составляет от 1/8 до 1/10 высоты отдельных балок; волокна корда и волокна балок должны простираться в одном направлении.
Во избежание прогиба вниз балкам с головками перед окончательной сборкой придается свес или стрелка к середине пролета. Балки соединяются друг с другом шурупами, а проточка раструбов производится за один рабочий этап цепным долбежным станком. На рис. 1 показывает балку с планками, используемую в качестве основания в конструкции мезонина. Балки с раскосами изготавливаются до диапазона 15 m.
Балки с мозгами следует применять лишь в исключительных случаях, так как все виды, помимо сравнительно небольшой несущей способности, требуют большой трудоемкости и большого расхода материала. Важно, чтобы деформации, вызванные нагрузкой, были как можно меньшими.
2. Вешалка, опора и вешалка с опорой
В случае, если нормального сечения балки недостаточно, а места в ее плоскости с нижней или верхней стороны достаточно (например, на стропильных фермах, мостах, строительных лесах и т.п.), существует возможность размещения подвеса, или опоры, или комбинации подвеса и опоры. С учетом количества точек, в которых осуществляется подвеска или опора, различают простые и двойные подвесы, или простые и двойная опора. При расчете простой вешалки (рис.2), считается, что на горизонтальное растяжение действует половина нагрузки, которая распределяется равномерно. На рис.3показана связь между вертикалью и напряжением. На рис.4показан двойной подвес, представляющий несущую конструкцию крыши (левая половина: крыша с фронтонами, правая половина: крыша с карнизами).
Рисунки 2–5: Простая и двойная подвеска, соединение вертикалей, натяжение и узел прогона, колонны и перекладины.
Горизонтальная палочка между двумя вертикалями называется распятие. На рис. 5 показывает узел соединения перекладины, колонны и перекладины; при больших нагрузках ставится узловой лист. На опоре несущая конструкция располагается под балкой, опирающейся в одной точке (рис. 6) или двух точках (рис. 7). При этом горизонтальная составляющая (распор) должна восприниматься опорой. Для увеличения напряжения генератор на рисунке 7 соединяется с ним гайками и болтами. На рисунке 8 показан поддерживаемый подвес, который представляет собой комбинацию подвеса и опоры. Чтобы можно было выполнять разрезы, не продолжая, натяжение должно быть двойным.
Изображения 6–8: Одно- и двухточечная опора и поддерживаемый подвес.
3. Полные папки
Крепёж балки
Сплошные балки, смоделированные по образцу двутавровых сечений стальных конструкций, представляют собой балки, соединенные с мозгами, склеенные или покрытые лаком гвоздями. Верхний предел диапазона — 15 m. Что касается высоты конструкции, как и у стальных конструкций, она должна находиться в диапазоне от 1/8 до 1/12. Простейшая форма ребра представлена вертикально расположенной тальпой, соединенной болтами и винтами с ремнями (рис. 9). Для этих опор следует избегать вертикалей жесткости, изготовленных из древесных отходов и помещенных между поясами, поскольку при усадке древесины они препятствуют уменьшению высоты и могут привести к отрыву ребра.
Изображение 9: простейшая форма ребра сплошной балки.
На рис. 10 показывает простую балку пролёта 14,04 m. Детали на нервюрах прикрыты наклеенными кусочками фанеры. Ребра жесткости закреплены из скобленых балок от выпучивания. Необходимое давление при склеивании элементов обеспечивают шурупы, которые в целях безопасности остаются в конструкции после застывания клея. Ребро состоит из двух слоев досок толщиной 24-40 mm, скрещенных и прибитых друг к другу гвоздями. Для соединения большинства элементов используются дюбели и шурупы, либо гвозди. В случае, если пояса состоят из нескольких досок, их смещение в сторону ребра увеличивается, если планки находятся дальше от ребра. Сжатый ремень необходимо проверить на коробление. На рис. 11 показан один пример в соответствии с российскими стандартами.
Рисунок 10: Простая балка пролета 14,04 m.
Изображение 11: Пример переплета балок по российским стандартам.
Меньшую жесткость демонстрируют полые опоры (рис. 12). Верхний и нижний пояс образуют по одной скребковой балке, которой легко можно придать необходимый вылет. Рядом со станиной полезно установить наклонный прессованный элемент, который упирается в нижний и верхний пояс с насечкой; это увеличивает жесткость балки, хотя и ненамного.
Изображение 12: Полая опора.
Арочные переплеты
На рис. На рисунке 13 показано связующее для склада хранения соли в Нидерландах. Пролет 54 m, расстояние крепления 5,4 m. Предварительное напряжение, достигаемое за счет изгиба склеенных досок, не оказывает заметного влияния на несущую способность конструкции. Уменьшение момента инерции и момента сопротивления для клееных профилей не требуется.
Изображение 13: Арочное переплетное устройство для склада хранения соли в Нидерландах.
На рис. 14 представлена легкая трехшарнирная рамная опора, изготовленная методом склеивания. Ребро выполнено из панелей шириной от 18 cm до 20 cm, толщиной 5 cm, которые после высыхания приклеиваются друг к другу, а также к нижнему и верхнему поясу клеем каурит с желтой добавкой холодного отверждения.
Изображение 14: Легкая трёхшарнирная опора рамы, изготовленная методом склеивания.
Клёпаные арочные крепления, ребро которых состоит из двух слоёв скрещенных под прямым углом планок, к которым в качестве поясов прибиваются несколько вертикальных планок, размещённых по форме арки, в качестве поясов. Есть возможность использовать относительно слабый и короткий брус даже для самых больших пролетов.
4. Крепления решетки
Современные деревянные решетчатые конструкции по формам и системам во многом сравнивают со стальными, хотя они не всегда рациональны для деревянных конструкций. Деревянные конструкции спроектированы таким образом, чтобы в боковых соединениях возникало как можно меньше усилий. Вторичные напряжения не имеют того значения, которое они имеют в стальных конструкциях. Стержни, в которых преобладают более мелкие островки, часто не нуждаются в центральном соединении, особенно если достигнуты конструктивные упрощения. Решетчатые конструкции более экономичны, чем полноопорные, при наличии достаточной высоты конструкции. Однако они поставили плотника и материал перед более сложными задачами.
Нижняя полоса крепежа балки преимущественно горизонтальна, т.е. при пошиве получает определенный вылет, который измеряется таким образом, чтобы при полной нагрузке она не прогибалась вниз. Величина свеса зависит от внешних средств, влажности здания и статической высоты крепежа. Лучше дать немного больший свес, чем слишком маленький. Верхний пояс проходит преимущественно параллельно кровельному покрытию.
В случае слишком малого уклона (ниже 6%) существует опасность того, что при небольшой высоте конструкции и податливых узлах возле опоры будут создаваться встречные обвалы с плохими последствиями. Наклон статически эффективного стержня верхнего ремня на станине не должен быть менее 1:3.
Параллельные скобки
Знаменитый Howe's применяется и сегодня (рис. 15). Диагонали размещаются так, чтобы на них оказывалось давление при полной нагрузке, а вертикали были натянуты. Вертикали представляют собой стальные стержни круглого сечения с гайками с обеих сторон (рис. 15, справа). В случае, если кронштейн прогибается вниз из-за усадки древесины или неправильной конструкции, гайки можно впоследствии затянуть. Для меньших пролетов или с меньшей нагрузкой вертикали также могут быть выполнены в виде клещей (рис. 15, слева). Рекомендуется, чтобы высота конструкции, как и для полных опор, находилась в диапазоне от 1/8 до 1/12; для больших пролетов и более тяжелых нагрузок принимается до 1/6.
Рисунок 15: параллельный луч Хоу.
Однопроволочный кровельный крепеж
На рис. Показаны однотросовые системы связи 16 и 17 для малых и средних пролетов и легких нагрузок.
Изображения 16–20: Однотрубные и треугольные анкерные системы.
Изображение 21: Детали решетчатого переплета.
Треугольные крепления
Треугольные крепления (рис.18к22) для малых и средних пролетов представляют собой наиболее экономичный и распространенный крепеж деревянных конструкций. Наибольшие усилия пояса возникают не в середине пролета, а у опор. Поскольку стержни наполнены, то даже при несимметричной нагрузке происходит только растяжение, т. е. давление, без переменных напряжений, что значительно упрощает изготовление узлов, особенно в деревянных конструкциях. На рис.22показана папка для ратуши в Хольцминдене. В случае больших пролетов изготавливают треугольные крепления с приподнятым карнизом (рис.23).
Изображения 22 и 23: треугольная папка для ратуши и папка с приподнятым карнизом.
Мансардный крепеж
Мансардные крепления (рис.24к26) для диапазонов15 mк35 mони оказались очень экономичными. Рекомендуется для системной высоты.1/8к1/6диапазон. Для покрытия рассматриваются: гофрированные листы из асбестового волокна, а также рубероид. Для уклона слабонаклонной части крыши и здесь следует принять минимум6%. На рис.26показана системная линия связующих для заводов Мюнхен-Ост вместе с еще несколькими важными узлами — системой Кюблера. Диапазон составляет26,5 m, и расстояние переплета7 m.
Рисунки 24 и 25: Мансардные крепления.
Рисунок 26: Системная линия и узлы мансардной связи завода Мюнхен-Ост.
Параболические и дуговые крепления
Для крыш с большим собственным весом и небольшим уклоном, т.е. небольших участков, подверженных ветру с примерно равномерно распределенной снеговой нагрузкой, форму креплений рационально подогнать под линию опоры. Стержни заполнения параболических связей не воспринимают никаких усилий при равномерном распределении нагрузки. Их задача — получить случайную неравномерность нагрузки и не допустить прогиба верхнего ремня в плоскости креплений. Присадочные стержни должны быть связаны так, чтобы они могли выдерживать напряжение и давление. Верхнему краю путем распиливания придается форма арки (рис. 27). На рис. 28 показывает системную линию и три характерных связующих узла.
Изображение 27: Параболическая застежка с изогнутым верхним краем.
Рисунок 28: Системная линия и характерные связующие узлы.
Если при очень больших пролетах в качестве решетчатой опоры используется только опора кровельного покрытия (рис.29) то нижний пояс фигуры, воспринимающий давление, должен опираться шпильками на роговицы. Из-за переменного уклона для покрытия крыши рекомендуется использовать сетчатый картон. Существует возможность создания ровного уклона крыши либо с помощью приподнятых стропил, опирающихся над карнизом и коньком, либо с помощью карнизной стены, т. е. путем устройства двускатной крыши с максимально пологим уклоном.
Папки двух- и трехшарнирные.
Двухшарнирные рамы представлены на рис.30и31. Изготовление жестких узлов по углам создает определенные трудности, которые легко преодолеть, если использовать суточные пластины, проклеенные искусственной смолой. В присадочных стержнях возникают переменные напряжения, что делает узлы неудобными в изготовлении. На рис.32показан двухшарнирный каркас сетки для одного навеса для лодок (расстояние между связями равно5,6 m). На рис.33представлен трехсуставной переплет. О настоящих суставах в большинстве случаев не может быть и речи; достаточно лишь некоторой мобильности. Трехшарнирный крепеж преимущественно применяют для больших и крупных пролетов, так как он экономичен для этой цели и технически хорошо поддается обработке.
Изображения29и30: Решетчатая опора для кровельного покрытия и двухшарнирная рама.
Изображения31и33: Двухшарнирная рама и трехшарнирный переплет.
Изображение 32: Двухшарнирная решетчатая рама для навеса для лодок.
Многокорабельные залы
На рис. 34, 35 и 36 показаны как практичные типы многонефных залов. На рис. 36 представлен в качестве подшивки церемониального зала певческого общества в Вене. Для выполнения соединений использовались кольцеобразные бусины.
Изображения 34 и 35: Практичные типы многонефных залов.
Изображение 36: Папка церемониального зала певческого общества в Вене.
5. Башни, леса и трибуны
Древесина как строительный материал учитывается при строительстве башен для смотровых башен и смотровых башен, церковных башен, а также башен для промышленных предприятий. Устойчивость капитальных зданий в основном достигается за счет закрепления колонн в фундаменте. Предметы, предназначенные для временного использования, часто закрепляют путем связывания стальными канатами, натянутыми как минимум в трех направлениях. Основание чаще всего квадратное или прямоугольное. Треугольные основания в конечном итоге могут быть экономичными. Особое внимание следует уделить тому, чтобы в узлах башен, не имеющих обшивки, не собиралась вода и грязь и чтобы вокруг всех частей мог циркулировать воздух. Для постоянных объектов следует использовать только пропитанную древесину. Пропитка полностью достигает своей цели только в том случае, если ее проводить после раскроя материала, но перед монтажом. Для колонн рекомендуется использовать кругляк, несмотря на то, что соединение более сложное.
Изображение 37: Деревянная трибуна в Лейпциге.
Кроме того, древесину с пользой используют для строительства лесов и трибун. На рис. 37 показывает одну трибуну в Лейпциге. В качестве наружного средства использовали зубчатый мозг аллигатора. Если трибуны будут служить только для временных целей, их никогда не накрывают. Однако необходимо следить за тем, чтобы проектирование выполнялось с максимальной тщательностью и в первую очередь были размещены необходимые продольные и поперечные ребра жесткости. Чтобы материал можно было повторно использовать после демонтажа, узлы должны быть сконструированы так, чтобы повреждения были как можно меньшими.
6. Мосты
Для строительства мостов раньше, помимо камня, важную роль играло дерево. Что касается долговечности объекта, отношения существенно изменились. Из-за постоянного увеличения осевого давления и динамических нагрузок эта строительная сфера практически полностью теряется для деревянных конструкций. Деревянные мосты сегодня не используются, но следующий текст описывает, как они строились и использовались в прошлом.
Для мостов допускается использовать только древесину II или I класса качества; при монтаже древесина должна быть как минимум полусухой, а устанавливать ее следует таким образом, чтобы она могла дополнительно высохнуть. Для этой цели одних пропиток и защитных покрытий, которые в этом случае необходимо наносить после обработки и перед монтажом, недостаточно.
Гвозди для мостов допускаются, если можно предотвратить проникновение влаги между деревянными элементами, соединенными гвоздями, и таким образом можно защитить гвозди от разрушения из-за ржавчины. Клеевые соединения допускаются только при использовании клея из искусственных смол, полностью устойчивого к влаге.
Картина38: Разрез покрытия временного моста через Везер в Хёкстере.
Для временных мостов чаще всего применялись комбинированные конструктивные системы, в качестве основных опор которых использовались стальные двутавровые профили, а остальные части верхнего и нижнего механизмов состояли из дерева. На рис.38Показано поперечное сечение тротуарной плиты временного моста через Везер в Хёкстере. Мосты могут быть без продольных балок, а иногда и без поперечных балок, что зависит от типа моста и его назначения. В таком случае покрытие опирается непосредственно на основные опоры. Многие из этих мостов были предназначены для пешеходного движения. На рис.39показан защитный мост под канатной дорогой.
Картина39: Защитный мост под канатной дорогой.
Похожие темы
Подробнее о материале смотрите на странице Материалы, а о том, как работает компания на странице Производство. Информацию об использовании дерева в столярных изделиях см. в разделе деревянные окна и дерево-алюминиевые окна.