Шпренгельные системы

Шпренгельными называются стержневые системы, состоящие из способных самостоятельно работать дере­вянных конструкций, которые, кроме того, содержат до­полнительные элементы, предназначенные.для уменьше­ния изгибающих моментов основных элементов, загру­женных внеузловой нагрузкой. Шпренгельные системы статически неопределимы.

Верхний пояс шпренгельных систем выполняют из клееных деревянных блоков, брусьев или бревен. Ниж­ний пояс изготовляют из круглой стали или стальных профилей. Как правило, узлы нижнего пояса шпренгель­ных систем располагаются ниже отметки опорных узлов. Вследствие этого их нижние промежуточные узлы явля­ются неустойчивыми и для устранения возможного вы­хода их из плоскости фермы осуществляют попарное закрепление конструкций вертикальными связями. Связи крепят к стойкам шпренгельных систем. Решетка шпрен­гельных систем обычно состоит из вертикально постав­ленных деревянных стоек.

Расчет шпренгельиых систем. Усилия в стержнях си­стемы вычисляют общими методами строительной механики. Сложные шпренгельные системы рассчитывают на ЭВМ.

Рассмотрим расчет шпренгельной балки при двух возможных схемах ее работы: а) просадки на средней опоре нет и верхний пояс представляет собой неразрезную балку; в этом случае имеет место макси­мальный отрицательный момент на средней опоре; б) просадка средней опоры такова, что изгибающий мо­мент на ней равен нулю, а верхний пояс представляет собой две однопролетные балки; в этом случае имеется максимальный положительный момент в пролете.

Расчет системы как неразрезной балки.

Для уменьшения расчетного изгибающего момента нормальную силу N нередко на крайних опорах прикла­дывают с эксцентриситетом е. Тогда изгибающий момент на средней опоре при равномерно распределенной на­грузке будет:

M_Б=-ql²/8+Ne/2.

Сжимающая нормальная сила в верхнем поясе N=1,25ql/2tgβ,

Растягивающее усилие в нижнем поясе подпружиненной цепи U=1,25ql/2sinβ

Сжимающее усилие в стойке (с учетом неразрезности верхнего пояса) V=l,25ql. Проверку сечения верх­него пояса проводят по формуле для сжато-изгибаемых стержней

, М_Д=М/ξ

Расчетную гибкость стержня для определения коэф­фициента ξ подсчитывают по полной длине l.

Расчетный момент в середине пролета l при равно­мерно распределенной нагрузке q и при наличии эксцен­триситета е будет:

M = (ql²/8)—Ne.

Сжимающая сила в верхнем поясе N= ql/2tgβ

Растягивающее усилие в нижнем поясе - подпружной цепи U= ql²/2sinβ

Сжимающее усилие в стойке V=ql.

Сечение верхнего пояса проверяют так же, как и в предыдущем случае, по формуле для сжато-изгибаемых стержней. Расчетную гибкость для определения коэффи­циента I подсчитывают по длине.

Как видно из приведенных выражений, максимальные нормальные силы в верхнем поясе, нижнем поясе и стой­ке получаются при работе верхнего пояса как неразрезной балки, т.е. при отсутствии просадки среднего узла. Изгибающий момент cледует рассчитывать для обоих рассмотренных случаев.

Для обеспечения надлежащей плотности соединений элементов шпренгельных систем осуществляют натяже­ние нижнего пояса, называемого подпружной цепью, ко­торое достигается с помощью гаек в опорных узлах, или натяжной муфты, либо опусканием подпружной цепи вдоль стойки с помощью специальной серьги. Такое устройство не требует больших усилий

для натяжения цепи и удобно для подтягивания ее во время эксплуатации.

Простейшими шпренгельными системами перекрыва­ют пролеты 9—15 м, сложными шпренгельными систе­мами—до 40 м.

При эксплуатации деревянных конструкций встреча­ется необходимость их усиления. Одним из возможных способов усиления деревянных балок и треугольных рас­порных систем является превращение их в шпренгельные системы.

Кроме шпренгельных систем в строительстве приме­няют треугольные фермы шпренгельного типа, по форме схожие со шпренгельными системами. Однако в отличие от шпренгельных систем в фермах шпренгельного типа все узлы решают шарнирно и они являются статически определимыми.