ТехЛиб СПБ УВТ

Одним из путей снижения массы деревянных балок является применение клеефанерных балок. Вместе с тем клеефанерные балки имеют пониженную огнестойкость. Подобные балки средних пролетов (6-12 м) обычно применяются при перекрытии спортивных сооружений, небольших зрительных залов. Кроме того, их используют в качестве несущих конструкций покрытия над мокрытими помещениями в случае устройства совмещенного покрытия без технического этажа.

Области применения клеефанерных балок те же, что и клееных деревянных балок: прогоны покрытий, ребра клеефанерных панелей и т.д. Клеефанерные балки состоят из дощатых поясов и фанерной стенки. Для изготовления таких балок используются пиломатериалы хвойных пород 1-го и 2-го сортов и водостойкая фанера марок ФСФ и ФБС. Требования к качеству изготовления клеефанерных конструкций аналогичны требованиям к изготовлению КДК.

Клеефанерные балки состоят из фанерных стенок и дощатых поясов. Фанерная стенка может выполняться плоской и для обеспечения местной устойчивости укрепляться ребрами жесткости, либо выполняться волнистой.

Клеефанерные балки с плоской стенкой и ребрами жесткости: а — балка постоянной высоты; б — двускатная балка; в — балка с криволинейными очертаниями стенки с накладками; д — стык фанерной стенки «на ус»

Стенки балок выполняют из водостойкой фанеры толщиной не менее 8 мм. Пояса выполняют из вертикальных слоев досок. В балках коробчатого сечения допускают горизонтальное расположение слоев.

Материал разнесен от нейтральной оси (пояса), следовательно, использование таких балок очень эффективно. Ребра жесткости ставят с шагом от пролета

Располагать фанеру необходимо так, чтобы ребра наружных слоев (шпона) были направлены вдоль балки. В этом случае модуль упругости становится выше на 20 % . И можно выполнять стык на ус.

Клеефанерные балки рассчитывают с учетом модуля упругости по приведенным геометрическим характеристикам. Приведение делается по наиболее напряженному материалу — древесине поясов.

Приведенные геометрические характеристики сечения:

; ; ,

где , , — соответственно момент инерции, статический момент и площадь поясов;

, , — соответственно момент инерции, статический момент и площадь фанерной стенки

Расчет производится с учетом работы фанерной стенки на нормальные напряжения. Но основная доля напряжений воспринимается поясами. Поэтому при определении напряжений надо сравнивать их с расчетным сопротивлением древесины растяжению, а не сжатию и изгибу, как это делается в обычных балках:

,

где — приведенный к материалу поясов момент сопротивления;

— коэффициент продольного изгиба для пояса из плоскости изгиба;

— расчетное сопротивление древесины поясов растяжению

Основные правила конструирования клеефанерных балок:

— рекомендуемые пролеты 9…12 м (за рубежом до 40 м);
— размерами поперечного сечения предварительно задаются исходя из проектируемых нагрузок;
— пояса балок выполняются из досок шириной не более 100 мм, при большей ширине, в поясах делаются пропилы для снижения напряжений в клеевом шве между древесиной и фанерой;
— фанерная стенка должна быть толщиной более 8 мм, стыки фанерной стенки по длине выполняются «на ус» или в стык с накладками;
— для лучшего использования несущей способности фанерной стенки, листы фанеры располагаются так, чтобы волокна ее рубашек были направлены вдоль оси балки;
— устойчивость вертикальной стенки обеспечивается постановкой ребер жесткости через 1/10l, в крайних панелях сечение усиливается дополнительным листом фанеры и подкосом жесткости;
— внутренние полости коробчатых сечений обрабатываются комбинированными составами антисептиков и антипиренов.

Работа балок с волнистой стенкой отличается от работы балок с плоской стенкой тем, что волнистая стенка не может воспринимать напряжения, так как при изгибе балки она способна скалываться и распрямляться в распоре. То есть, волнистая стенка обладает податливостью, в результате чего пояса балки будут упруго сдвигаться друг относительно друга.

Расчет производится как для составных балок на податливых связях, роль которых выполняет волнистая стенка. Момент инерции балок как цельного элемента определяется без учета работы стенки.

При изготовлении таких балок в поясах высверливают волнистый желобок, и в него вклеивается стенка.

Конструкция балки с криволинейным верхним поясом. Типовым решением клеефанерной балки с криволинейным очертанием верхнего пояса является принята двутаврового сечения с фанерной стенкой толщиной 12 мм.

В опорной зоне, где сдвигающие усилия максимальные, а высота сечения небольшая, увеличиваем толщину фанерной стенки путем приклеивания с наружных сторон поясов двух дополнительных стенок из той же бакелизированной фанеры. Фанерные листы стенки располагаем так, чтобы волокна наружных шпонов фанеры были направлены по длине балки. В этом случае лучше используется работа фанеры на сжатие и растяжение при изгибе балки, а стыки стенки легко выполнить путем склеивания листов «на ус».

Верхний и нижний пояса балки приняты из восьми досок, каждая сечением 70X45 мм (с учетом острожки), расположенных горизонтально по четыре доски с каждой стороны фанерной стенки.

Клеефанерная балка с криволинейным верхним поясом а — общий вид и план; б —поперечные сечения; в — деталь соединения досок поясов «зубчатым стыком»; г — деталь стыка фанерной стенки «на ус»; 1 — стыки фанерной стенки

Соединения досок поясов по длине выполняются при помощи «зубчатого стыка». Расположение стыков произвольное с расстоянием между стыками соседних досок не менее двадцати толщин доски. Ребра жесткости ставятся в местах стыков фанерной стенки и в середине между ними.

Геометрические размеры балки. Длина клеефанерной балки может назначаться, согласно проектным условиям, длина отправочной марки принимается, согласно условиям транспортировки на объект.

Учитывая, что в опорной зоне толщина фанерной стенки увеличивается постановкой двух дополнительных стенок, высоту на конце балки обычно принимает равной 50 см. Высоту балки в середине пролета назначается 120 см.

Монтаж балок покрытия. Монтаж клеефанерных балок производится краном соответствующей грузоподъемности и длины стрелы.
При заготовке на заводе отдельных полубалок они предварительно на месте строительства соединяются монтажным стыком.

При подъеме балка захватывается тросом в двух точках (в третях или четвертях длины). Под захватные петли следует подложить деревянные подкладки, чтобы не было обмятия кромок поясов балки. Если балку поднимать без траверсы, захватывая ее непосредственно тросом в двух точках, то на участке между точками захвата от натяжения троса появятся сжимающие усилия. В этом случае балка обязательно должна быть проверена между точками закрепления на устойчивость ее из плоскости.

В балке с криволинейным верхним поясом вместо двух стенок толщиной по 10 мм каждая по всей длине балки,  поставлены одна стенка толщиной 12 мм и две дополнительные стенки такой же толщины только в наиболее опасных опорных зонах длиной по 150 см.

Расход фанеры при изготовлении балок с криволинейным верхним поясом фактически будет несколько больше из-за больших отходов фанеры при выкраивании криволинейных заготовок.