Деревянные рамы для применения в сельской местности

Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова Инженерно-технический институт Кафедра ТДО и ДК

РЕФЕРАТ

На тему: Деревянные рамы для применения в сельской местности

Выполнил студент: гр. ПГС-10 -1

Романов П. О

Проверил преподаватель: Ю.Н. Буслаев

Якутск — 2014 г.

1. Деревянные рамы

2. Рамы построечного изготовления

3. Деревянные рамы построечного изготовления. Решение узлов

Заключение

Технология основных видов сельскохозяйственного производства ориентирована на рассредоточенное обслуживание обширных территорий. Отсюда потребность отдельных хозяйств в местных складах для зерна, сухих кормов, минеральных удобрений, строительных материалов и т. п. Но всегда стоит вопрос: «Из чего, что и как?» Ответы на эти вопросы мы найдем, если откроем любой учебник по деревянным конструкциям.

По сравнению с другими материалами дерево, во-первых, она доступная; во-вторых, легка в исполнении; в-третьих, экономичная с точки зрения транспортировки, возведения, эксплуатации; в-четвертых, обладает достаточными физика-механическими характеристиками.

Из всего атласа деревянных строительных конструкций, для строительства складских помещений в селе предпочтение падает на рамные конструкции, но во всяком случае у нас в Якутии.

Вес таких сооружений в несколько раз меньше веса аналогичных железобетонных и металлических сооружений. Применение деревянных конструкций дает значительную экономию стали и цемента, а также снижает транспортные расходы. Для монтажа этих легких конструкций не требуется тяжелого подъемного оборудования и специальных подъездных путей.

1. Деревянные рамы

Рамные конструкции являются одним из наиболее распространенных типов, несущих конструкции. Они хорошо вписываются в поперечное сечение большинства производственных и общественных зданий. Вертикальные стойки и наклонные ригели служат основами для настилов покрытий и обшивок стен.

Деревянные рамы обычно применяют однопролетными при пролетах 12…30 м. Но в нашем селе для хранения чего-либо будет достаточен и 12 м, а в мировой практике строительства встречаются рамы пролетом до 60 м.

По способу изготовления рамы могут быть двух видов:

· заводского изготовления;

· построечного изготовление.

Рамы заводского изготовление — это клееные рамы, их изготавливают, как в целом виде, так и в монтажных единицах.

В зависимости от технологии изготовления или используемых материалов клееные рамы можно разделить на три группы:

1. гнутоклееные (из склеенных по пласти досок);

2. дощатоклееные из прямолинейных элементов;

3. клеефанерные, имеющие дощатые пояса и стенки из водостойкой фанеры.

Эти рамы, как правило, имеют прямолинейные элементы ригеля и стойки.

Распространенными конструкциями являются гнутоклееные рамы прямоугольного сечения, состоящие из гнутых, склеенных по пласте, досок. При наибольшей высоте стойки вся рама выполняется из двух элементов.

Вместе с этим гнутоклееные рамы имеют существенные недостатки экономического порядка. они являются по себестоимости, наиболее дорогие из всех рам. И такие рамы результат, высокой индустриализации деревянного строительства, что не характерна у нас.

Более эффективны рамы из прямолинейных элементов с жесткими клееными узлами: эти конструкции отвечают требованиям поточно-конвейерного производства, для их изготовления используется пиломатериал обычной толщины. При этом склеивают пакет досок, который затем распиливают по диагонали, получая при этом две стойки или два ригеля.

Рамы построечного изготовления из досок и брусьев собирают непосредственно на строительной площадке. В этих рамах используются преимущественно податливые виды соединений: болты, гвозди, упоры. Ригель и стойки таких рам могут иметь сплошное сечение или выполняются в виде решетчатых систем. Ещё такие рамы отличаются большим количеством узлов и требуют больших затрат труда и высококачественных материалов.

У каждого вида рам есть свои минусы и плюсы, но в конкретно в наших условиях, где нету специализированных заводов, цехов по выпуску клееных конструкций, где населенные пункты находятся довольно на внушительных расстояниях от городов и районных центров предпочтение падает на рамы построечного типа. Но для особых случаев (игры «Манчаары», ысыах «Олонхо», всевозможные спартакиады) можно допустит использование большепролетных клееных рам.

2. Рамы построечного изготовления Рамы построечного изготовления имеют множество видов конструктивных решений. Но для складских помещений для сельского исполнения, я бы порекомендовал рамы с пролетами 12 м, с шагом рам от 2−3м и с углом наклона ригеля 10−15 градусов:

— Трехшарнирная рама со сжатыми подкосами (рис.1);

— Трехшарнирная рама со растянутыми подкосами (рис.2);

— Трехшарнирная рама со сжатым подкосом в угле (рис.3);

— Трехшарнирная рама с растянутым подкосом с наружной стороны угла (рис.4);

— Трехшарнирная рама с затяжкой ригеля (рис.5).

Преимущество таких рам лежит в основном доступности материала, и в простоте. В любой деревне будь она в Намцах, в Чурапче или же на северных улусах, можно будет её построить без лишних затрат.

Но в наших селах строятся не только склады, но и разные здания производственного, сельскохозяйственного, культурного и спортивного назначения. И в тех и других можно использовать рамы построечного изготовления. Например, птицефабрика, ферма мелких пушных зверей. А для культурных и спортивных зданиях, где требуются красота и архитектурная выразительность, нужно прибегнуть к более сложным конструкциям, например, рамы из прямолинейных элементов с жесткими карнизными узлами. Но строительство таких объектов не является массовой. К таким зданиям для села можно отнести: легкоатлетический манеж, тир, манеж для стрельбы из лука и т. п.

3.Деревянные рамы построечного изготовления. Решение узлов В основе конструкций, выше приведённых мною рам, лежат, как уже говорилось ранее, податливые соединения: болты, гвозди, упоры. И немного знаний в области сопромата (сопротивление материалов) и деревянных конструкций.

Рекомендуется делать рамы трехшарнирными, так как в статически определимых системах не происходит перераспределения усилий при деформировании под длительно действующей нагрузкой, что обеспечивает соответствие их расчетным усилиям.

Преимуществом этой схемы является независимость действующих в ее сечениях усилий от осадки фундаментов, и относительная простота решения шарнирных опорных узлов. Недостатки: возникновение больших изгибающих моментов в карнизных сечениях или узлах.

Вариант конструктивного решения трехшарнирной рамы со сжатыми подкосами (рис.6).

Рис. 6. Трехшарнирная рама из брусьев бревен со сжатыми подкосами Стойки и подкосы работают на сжатие, а ригели на изгиб. За счет подкоса максимальный момент в карнизном узле (рис.7) разнесен, а, следовательно, уменьшен. Стойка с подкосом объединены расчетными болтами.

Рис. 7. Вариант карнизного узла.

Стойка в фундаменте закрепляется с помощью анкерных > пластин, заанкеренных в фундаменте. (рис.8)

Рис. 8. Вариант решения узла стойка-фундамент.

Коньковый узел решается лобовым упором; накладка для восприятия сдвига. (рис.9)

Рис. 9. Вариант конькового узла.

Такие рамы могут воспринимать горизонтальные нагрузки, обеспечивая поперечную устойчивость здания без защемления стоек и без устройства жестких поперечных стен.

Наиболее эффективный вариант конструктивного решения деревянной рамы с растянутым подкосом в карнизном узле (рис.10). Такая модель обеспечивает повышенную несущую способность при малой материалоемкости за счет уменьшение изгибающих моментов в элементах рамы при любых комбинациях нагрузок.

Рис. 10 Расчетная схема и решение карнизного узла.

Для этого в деревянной раме, содержащей стойки, ригель, примыкающий к стойкам в карнизных узлах посредством упора и соединения растянутыми связями, и подкосы между стойками и ригелем, согласно полезной модели в карнизном узле ось стойки смещена внутрь рамы относительно центра площадки упора, а ось ригеля — наружу рамы относительно этого центра, при этом растянутые связи установлены со смещением внутрь рамы относительно осей ригеля и стойки.

Из-за смещения осей ригеля и стойки в разные стороны относительно центра площадки упора при усилиях сжатия в карнизном узле там создаются узловые моменты, разгружающие как стойку, так и ригель. А из-за смещения растянутых связей внутрь рамы относительно осей ригеля и стойки при усилиях растяжения в карнизном узле создаются узловые моменты, которые также разгружают и стойку, и ригель. Из-за снижения изгибающих моментов повышается несущая способность рамы и появляется возможность уменьшения сечения ее элементов (рис.11).

Рис. 11. Эпюры внутренних усилий (фиг.4-эпюра продольных усилий в элементах полурамы при нагрузке слева, на фиг.5-эпюры моментов в них при этой нагрузке, фиг.6-эпюра продольных усилий при нагрузке справа, на фиг.7-эпюры моментов при этой нагрузке).

Из такой рамы можно построить для села тир, можно для пулевого спорта так и для стрельбы из лука. Также можно построить легкоатлетический манеж, и даже культурный центр.

Есть еще один интересный вариант рамной конструкции.

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям легких рам, используемых при возведении укрытий, зернохранилищ, хознавесов и т. д.

Рамная конструкция, включающая ригель ломаного очертания, опертый на наклонные стойки, установленные на опорных плитах, и наклонные и горизонтальные затяжки, отличающаяся тем, что рамная конструкция снабжена раскосами и вертикальными затяжками, а ригель оперт на стойки консольно, причем каждая вертикальная затяжка соединена с концом консоли ригеля и с опорной плитой с наружной стороны стойки, а каждая наклонная затяжка прикреплена к узлам соединения стойки с ригелем с пересечением осей наклонной и вертикальной затяжек и раскоса в одной точке и с образованием в вертикальной плоскости наклонными стойками, раскосами и верхней частью ригеля ломаной линии, соответствующей кривой давления. (рис.12).

Рис. 12. Рамная конструкция Москалева Н. С и Козина Л.В.

(на фиг.1 показана рамная конструкция; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 узел II на фиг.1; на фиг.4 узел III на фиг.1.)

рама прямоугольный построечный шарнирный Рамная конструкция состоит из ригеля 1 ломаного очертания, связанных с ним наклонных стоек 2, вертикально расположенных, наклеенных и горизонтальной затяжек 3, 4 и 5 соответственно, раскосов 6.

Раскос 6 соединяет стык ригеля 1 с горизонтальной затяжкой 5 и вертикальную затяжку 3.

Каждая вертикальная затяжка 3 соединена с концом консоли ригеля и с опорной плитой 10 с наружной стороны стойки. Каждая наклонная затяжка 4 прикреплена концами к узлам соединения раскос 6 с вертикальной затяжкой 3 и к узлам соединения стойки 2 с ригелем 1 с пересечением осей наклонной 4 и вертикальной 3 затяжек и раскоса 6 в одной точке.

Для фиксации стержневых элементов в узлах поставлены фасонки 7, приваренные к затяжкам 3, 4. В фасонках 7 имеются отверстия, соответствующие отверстиям в деревянных стержневых элементах для постановки фиксирующих болтов 8. К фасонкам приварены уголки 9 к которым приторцованы деревянные раскосы 6 и наклонные стойки 2 под углами близкими к прямым. Стойка 2 к опорной плите 10 приторцована так же под углом близким к прямому. Такое соединение обеспечивает максимальное сопротивление древесины смятию при передаче усилий сжатия.

Очертание сжатых стоек 2, раскосов 6 и верхней части ригеля 1 образуют в вертикальной плоскости ломаную линию, соответствующую кривой давления, из-за чего достигают минимальные усилия за счет приближения моментов в стержневых элементах к нулю.

Таким образом, стержневые элементы рассчитывают только на центральные усилия без учета эксцентриситета и приложения нагрузки, который вызывается действием момента. Благодаря геометрии рамы достигают минимальных значений усилий, что ведет к экономии используемого материала при изготовлении и уменьшает количество узлов соединения стержневых элементов, что обеспечивает быстроту и технологичность изготовления.

Строительные элементы изготавливают в заводских условиях, собирают в конструкцию в кондукторах для проверки соосности, разбирают для транспортировки и окончательно собирают на месте строительства на болтах.

Предлагаемая конструкция позволяет достичь экономии материалов за счет развитости общих габаритов рамы, что снижает до минимума усилия, возникающие в элементах при любых сочетаниях нагрузки (экономия стали достигает 70% по сравнению с аналогичными стальными рамами), применения ходовых сечений для деревянных стержней (из досок толщиной 50 мм), простоты изготовления (без врубок, без нагелей, без клеевой технологии), транспортабельности (перевозка пакетами), легкости монтажа (применение только анкерных болтов и фиксирующих болтов).

Заключение

По мере развития сельского хозяйства, всегда будут актуальны объекты складского назначения, для хранения жизненно важных продуктов, сырья и материалов села.

И рамные конструкции идеально подходят в качестве несущих конструкций для этих складов.

Но выбор того или иного, типа рамных конструкций зависит от очень многих факторов (от доступности материала, дальности транспортировки, от экономических соображений, или по каким-то личным принципам, «капризам»). И прежде чем построить, нужно десять раз подумать: «Надо ли тратиться на недешёвые конструкции, если мы сами можем построить?». Поэтому, я привел самые простые и легкие конструкции, которые можно сделать в любом селе Якутии.

Но, в ближайшем будущем, у нас в Якутии, где лесной массив составляет или 89% территории Якутии или 1/5 часть Российской Федерации, когда люди «устанут» от металла и от железобетона, рано или поздно появятся цеха, заводы по производству клееных конструкций в частности и рам.

1. Атлас деревянных конструкций / К. Г. Гетц, Д. Хоор, К. Меер, Ю. Наттерер; Пер. с нем. М.: Стройиздат, 1985. 272 с.

2. http://drevesina.net/stroitelstvo/ramnye-konstrukcii/Рамные конструкции.

3. http://delostroika.ru/wood-stroi/construction/3396-trehsharnirnye-ramy-sploshnogo-secheniya.htmlТрехшарнирные рамы сплошного сечения.