Расчет стоечных лесов производится на прочность и устойчивость. При проектировании расчет строительных лесов производится на нормативную равномерно распределенную нагрузку на настил [q], которая указывается в технических характеристиках лесов и по ГОСТ 27321-87 принимается для лесов стоечных приставных: хомутовых — 100, 200, 250 и штыревых — 300 и до 500 кгс/м2. При этом учитывается, что нагрузка в среднем составляет 250 кгс/м2 для каменных работ и до 200 кгс/ м2 для отделочных и других работ. Кроме того, продольные связи лесов рассчитываются на сосредоточенную нагрузку 130 кгс, приложенную посередине.

Потребность в проверочном расчете возникает при выборе лесов для конкретных строительных работ, а также на стадии их использования на строительном объекте для оценки безопасности работ при реальной нагрузке.

При выборе лесов расчет заключается в определении фактической равномерно распределенной нагрузки на настил q и сопоставлении ее с нормативной [q], указанной в технической характеристике.

Нагрузка на настил определяется произведением [q] на площадь настила.

При этом конструкцией настила для строительных лесов должна быть обеспечена совместная работа досок (щитов) настила.

При использовании лесов расчетом проверяются наиболее нагруженные детали лесов – продольные связи и стойки, настил, а также узел крепления лесов к стене. При таком расчете допускается для запаса прочности считать работу досок настила несовместной.

На рисунке 4 приведена типичная расчетная схема лесов, на которой показаны три секции длиной L и шириной е. Нагрузка Р при этом прикладывается к наименее выгодной точке О в секции 2-3. При поперечном настиле Р передается на две продольные связи в точках А и Б. Нагрузка РА определяется

(1) Нагрузку РБ определять не требуется, так как она заведомо меньше РА вследствие того, что из практики известно: е1 > е2 = (30-40) см. Максимальный (без учета компенсирующего) изгибающий момент в продольной связи, кгс•см:

(2) Далее определяются нагрузки Р2 и Р3 на наиболее нагруженные внутренние стойки в секции 2-3, которые могут принимать значения от РА/2 до РА. В ряде конструкций лесов (хомутовых, штыревых) эта нагрузка передается не по центру стойки, а с эксцентриситетом э, величина которого не превышает 40–70 мм. Из-за этого в стойке может возникнуть максимальный изгибающий момент, кгс-см:

(3) 5.1.1. Проверка продольных связей Наибольшее напряжение изгиба в продольной связи (трубе с наружным D и внутренним d диаметрами, см) определяется, кгс/см2:

(4) где , см3 момент сопротивления трубы изгибу. 5.1.2. Проверка стоек Проверка прочности стоек Наибольшее напряжение во внутренней стойке от продольного сжатия и изгибающего момента определяется, кгс/см2:

(5) где Рп – наибольшая нагрузка на стойку, кгс; F – площадь сечения трубы стойки с внешним (D) и внутренним (d) диаметрами, см2. Действующие напряжения изгиба в наиболее нагруженных горизонтальной связи и стойке по пунктам 5.1.1 и 5.1.2 сравниваются с допустимым напряжением, которое, например, для трубы из стали Ст.3 по ГОСТ 380-94 принимается [s] = 2100 кгс/см2. Проверка устойчивости стоек Устойчивость стоек проверяется при сочетании неблагоприятных условий: без учета упругого подпора от горизонтальных связей, при максимальной и внецентренно приложенной нагрузке РП, при высоте стойки h, равной расстоянию между креплениями лесов к стене. Расчет устойчивости стойки вертикальной от Рп выполняется по СНиП II-23-81* по формуле

(6) где ?е = 0,1-0,4 – коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии; ?с = 0,95 – коэффициент условий работы сжатых стоек лесов. Коэффициент ?е определяется по приведенной ниже таблице в зависимости от условной гибкости ?у и приведенного относительного эксцентриситета mef, определяемого по формуле

(7) где ? = 1-1,1 – коэффициент влияния формы сечения; m = eF/W – относительный эксцентриситет. В существующих конструкциях строительных лесов эксцентриситет е = 4-7 см. Для труб стоек диаметром 42-48 мм может быть принят коэффициент ? = 1, и тогда коэффициент mеf, находится в интервале от 0,158 до 0,096. Условная гибкость ?у определяется по формуле

(8) где ?= ? е/i – гибкость стойки; ? =1-1,1 -коэффициент, зависящий от способа крепления стоек; для большинства существующих конструкций может быть принят равным единице. Для существующих конструкций лесов при упрощенном расчете можно принять ?у = 0,03 ? Коэффициент ?е в зависимости от ?у и mef находится по таблице 74 СНиП II-23-81*, фрагмент которой приведен в табл. 2. Таблица 2 ?у mef=6 mef=7 mef=8 mef=9 3,5 0,153 0,145 0,137 0,115 4 0,140 0,135 0,127 0,108 4,5 0,130 0,125 0,118 0,101 5 0,120 0,117 0,111 0,095 5,5 0,112 0,108 0,104 0,089 5.1.3. Проверка настила Наибольшее напряжение в настиле от изгиба ан в сечении, проходящем через точку О в доске настила, определяется, кгс/см2:

(9) где WH=b t2/6 – момент сопротивления доски, см3; b – ширина доски, см; t – толщина доски, см. Доски настила изготавливаются по ГОСТ 8486-86*, как правило, из сосны с допустимым напряжением изгибу [sс] = 150 кгс/см2. В случае ремонта настила и использования нестандартных досок допустимое напряжение принимается [sс]= 100 кгс/см2.

5.1.4. Проверка крепления лесов к стене Основные параметры крепления проверяются по силе выдергивания дюбеля (длиной не менее L = 10 см) из стены Q, равной силе трения, и по крутящему моменту Мкр затяжки гайки 1, согласно расчетной схеме на рис.

5. Сила выдергивания Q определяется, кгс: (10) где f – коэффициент трения стали по кирпичной кладке (0,35) или бетону (0,4); z = 2-3 – количество лепестков 2, прижимаемых к стене конусной гайкой 3; N = sCM de, кгс, – упрощенный расчет допустимой силы давления лепестка на стену из условия прочности материала стены на сжатие; sсм – наименьший предел прочности материала стены (sсм = 50 кгс/см2 – силикатный кирпич, sсм = 80 кгс/см2 – бетон); d, см, – наружный диаметр лепестка; e, см, – длина прилегания лепестка к стене. Оптимальный крутящий момент на гайке, необходимый для того, чтобы надежно закрепить дюбель и не смять материал стены, определяется, кгс•см:

(11) где dср мм, – средний диаметр винта; ? – угол подъема винтовой линии, определяется из выражения

(12) где S, мм, – шаг винта; р – угол трения, который определяется из выражения

(13) где fр = 0,2-0,28 – коэффициент трения в паре винт-гайка; р = 30°-32° – половина угла профиля винта. Рис. 5. Расчетная схема крепления стоечных приставных лесов к стене

5.1.5. Пример расчета Приняты следующие исходные данные: - основные размеры лесов: L = 200 см, е = 100 см, е2 = 30 см, h = 200 см; - продольная связь — из трубы 42,3?3,2 м; W = 3,6 см2; - стойка — из трубы 48?3,5 м; F= 5 см2, W = 5,44 см2, I = 1,57 см , е = 7 см; - материал труб — сталь Ст. 3, ГОСТ 380-94, [s] = 2100 кгс/см2, Е= 2–106 кгс/см2.

Нагрузки: рассредоточенная q = 200 кгс/м2, приведенная Р 200 кгс, наибольшая на стойку Рп = 1200 кгс. Проверка продольной связи Нагрузка РА по (1) равна: РА = 200 70/100 = 140 кгс. Максимальный изгибающий момент в продольной связи по (2) Ммах = 140/2 200/2= 7000 кгс•см. По формуле (4 ) sпс = 7000/3,6 = 1944 кгс/см2. Прочность продольной связи обеспечена, так как sпс = 1944 < [s]= 2100 кгс/см2. Проверка стойки Максимальный изгибающий момент в стойке по (3) равен: Ммах = 140 7 = 980 кгс•см. Наибольшее напряжение по (5) sвс = 1200/5 + 980/5,44 = 240 + 180 = 420 кгс/см2, что меньше [s] = 2100 кгс/см2, т. е. прочность стойки обеспечена. Проверка устойчивости стойки Гибкость стойки равна: ?=1 200/1,57 = 127. Условная гибкость по

(8) Относительный эксцентриситет m = 7 5/5,44 = 6,4. Приведенный относительный эксцентриситет те/= 1,05 6,4 = 7,0. По табл. 2 при значениях ?у, = 4,1 и mef = 7 ?е ~ 0, 13. Устойчивость стойки по (6) обеспечена : 1200/0,13 5 = 1846 < [2100] 0,95 = 1995 кгс/см2. Проверка настила Момент сопротивления щита из сосны по ГОСТ 8486-86*, например с размерами b = 50 см и t = 2 см, равен: WH = 50 22/6 = 33,3 см3. Наибольшее напряжение по

(9) sн = 140 30/33,3 = 126 кгс/см2 < [s с] = 150 кгс/см2, т.е. прочность настила обеспечена. Проверка крепления лесов к стене Сила давления дюбеля при размерах d = 3 см, е = 4 см на стену из силикатного кирпича (sсм = 50 кгс /см2) N=50•3•4 = 600 кгс. Сила выдергивания дюбеля с двумя лепестками из стены, с коэффициентом трения f= 0,35 по

(10) равна: Q = 0,35•2•600 = 420 кгс. Определяются параметры ? по (12) и р по (13) винта со средним диаметром d =10,8 мм, шагом S = 1,75 мм, половиной угла профиля винта (? = 30° и коэффициентом трения fp = 0,25: ? = arc tg ( 1,75/3,14•10,8 ) = 2°56?; р = arc tg (0,25/cos 30°) = 16°4?. Оптимальный крутящий момент на гайке винта 5 см по

(11) равен: Мкр= 420 10,8/2 tg (2°56? + 16°4?) = 84 кгс•см. При длине рукоятки винта 10 см усилие не превышает 9 кгс, что вполне приемлемо. Расчет подтверждает правильность выбора параметров дюбельного крепления лесов к стене.

5.2. Расчет навесных лесов производится на прочность крепления к зданию и на прочность рамы от нагрузки и собственного веса. Расчетная схема приведена на рис.

6. Леса навешиваются за проем стены в точках А и В и опираются на стену в точке Д. Прочность стены в проеме проверяется на нагрузку, равную Rа и RB, причем Ra=RД=Pe/h, RB=P где Р – нагрузка на леса, приложенная на расстоянии е от стены; h – расстояние между несущими ригелями лесов. Рис. 6. Расчетная схема навесных лесов Прочность рамы на изгиб проверяется в сечениях, проходящих в точках Б и Г. Из схемы видно, что соответствующие изгибающие моменты определяются: Mb=Raa; MД=RB Действующие и допускаемые напряжения определяются аналогично описанным выше для стоечных лесов.