Розрізняють такі основні види суцільних балкових конструкцій:
- балки і прогони цільного перетину;
- складові балки на піддатливих зв'язках;
Балки і прогони цільного перетину
Основне функціональне призначення балок і прогонів в тому, що вони служать несучими конструкціями покриттів. Балки і прогони цільного перетину виконуються з дощок на ребро, брусів і колод, частіше окантованих з двох сторін. Зважаючи на обмеженість розмірів перетинів і довжини лісоматеріалів такі балки застосовують при прольотах до 6 м. І відносно невеликих навантаженнях.
Балки і прогони покриттів
Ці конструкції є опорами настилів і укладаються на стіни, стійки і основні несучі конструкції з кроком від 1 до 3 м. Вони бувають:
а) однопрогоновими вільно опертими;
б) багатопрогоновими нерозрізними і консольно-балковими.
Балки і прогони розраховують на вигин від рівномірно розподіленого навантаження q, яка складається з власної ваги покриття g і снігу p.
Максимальний відносний прогин балок і прогонів покриттів не повинен перевищувати 1 / 200l.
Ставляться, як правило, в покриттях відносно невеликих розмірів похило уздовж схилів даху і спираються на поздовжні стіни і коньковие прогони. Такі конструкції розраховуються на вигин як вільно опертих балки. Крім згинальних моментів в балках виникають поздовжні сили (розтягують і стискають) то дії скатної складової, однак, з огляду на те, що ухили балок, як правило, не перевищують 1: 2, вони мало впливають на несучу здатність балок і тому розрахунком не враховуються.
Являють собою поздовжні ряди вільно опертих балок, встановлених на основні несучі конструкції і поперечні стіни даху.
Нейтральні осі перетинів прогонів мають такий же ухил до горизонту, як і покриття (кут α).
Від сповзання по схилу прогони утримуються відрізками товстих дощок - бобишками, що прибиваються до опор цвяхами, або металевими куточками. Дощаті прібоіни (бобишки) знизу у кінців прогонів оберігають основні несучі конструкції від виходу з їх площині, тобто ці прібоіни грають роль зв'язків. Прібоіни з'єднуються по довжині на опорах за допомогою косого прируба або дощатих накладок. Прогони розраховують на вигин від дії тільки нормальної складової навантаження (qx), якщо скатна складова сприймається настилом (як, наприклад, в подвійному перехресному настилі). Якщо такий настил відсутня, прогін працює і розраховується на косою вигин від нормальної (qx) і скатної (qy) складової навантаження за формулами для косого вигину:
Цвяхи - кріплення бобишек - працюють і розраховуються на скатну складову опорної реакції з середніх прогонів Ry = qyl, як несиметричне односрезную з'єднання з згинатися цвяхами. Для зменшення розрахункового прольоту балок їх іноді підсилюють подбалкі на опорах і скріплюють з балками болтами.
Сприяння багатопролітні прогони
Розташовуються поперек схилів дахів і спираються на основні несучі конструкції покриття і поперечні стіни, до яких кріпляться так само, як і однопрогонові прогони. Спарений прогін складається з двох рядів дощок на ребро, з'єднаних цвяхами. Між стиками дошки з'єднують конструктивними цвяхами через кожні 0,5 м. Такі прогони рекомендується застосовувати тільки в поєднанні з настилами, що сприймають скатні складові.
Розрахунок спареного прогону роблять за схемою багатопролітної нерозрізний балки на нормальну складову навантаження.
Максимальний згинальний момент буде над опорами:
над другою. а над проміжними. Перевірку напруг і підбір перерізів виконують по моменту на проміжних опорах М:
Перетин на другий опорі, посилене третьої дошкою, як правило, працює з запасом міцності.
Цвяхові з'єднання працюють на діючі в них поперечні сили Qгв в стиках. Цвяхи розраховуються на вигин. За прогину від нормальних складових нормативного навантаження розраховують перший проліт прогону, де відносний прогин має найбільше значення:
У деяких випадках є можливість скоротити довжину перших прогонів до 0,8l. При цьому згинальні моменти на всіх проміжних опорах і прогини всіх прольотів можуть вважатися однаковими, і відпадає необхідність посилення прогону в перших прольотах.
Являють собою поздовжні ряди брусів або колод із зустрічним розташуванням стиків за межами опор.
При цьому більш довгі бруси утворюють в проміжних прольотах дві консолі, а в крайніх - одну, на які спираються коротші бруси за допомогою косого прогину, стягнених болтом. Такі прогони застосовують в покриттях при кроці основних несучих конструкцій не більше 4,5 м. Допускає використання лісоматеріалів стандартної довжини. Розрахунок консольно-балкових прогонів роблять за схемою багатопролітної статично визначної балки з прольотами l на нормальні складові навантажень. Прогони в залежності від розташування стиків равномоментнимі і равнопрогібнимі.
У равномоментних прогонах стики розташовуються на відстані 0,15l, а крайні прольоти зменшуються до 0,85l. Згинальні моменти на опорах і в прольотах рівні. а максимальні відносні прогини рівні:
У равнопрогібних прогонах стики розташовуються на відстані 0,2l, а крайні прольоти зменшуються до 0,8l. При цьому на опорах виникають максимальні згинальні моменти, рівні. відносні прогини в усіх прольотах рівні:
Балки перекриттів є опорами настилів міжповерхових, горищних перекриттів і робочих площадок. У більшості випадків - це однопрогонові балки, вільно опертих на стіни, стійки і перегородки будівлі. Ці балки працюють на вигин від власної маси перекриття і тимчасової корисного навантаження. Вони розраховуються за міцністю і прогину при вигині. Граничний прогин. Додатково міжповерхові балки повинні бути перевірені на хиткість від дії зосередженої навантаження Р = 0,6 кН (60 кг.) За формулою:
У таких балках нерідко роблять підрізування на опорах. Глибина підрізування повинна бути не більше ¼ висоти перетину, довжина - не більше висоти перетину. При цьому проводиться перевірка на сколювання в небезпечному перерізі від дії опорної реакції R за формулою:
Елементи дерев'яних конструкцій складеного перерізу на піддатливих зв'язках
Складові балки на піддатливих з'єднаннях
Багато дерев'яні конструкції (балки, рами, арки) роблять складовими. Необхідність створення таких конструкцій викликана обмеженнями в розмірах лісоматеріалів по довжині і площі перетину. У складених дерев'яних конструкціях окремі бруси і дошки з'єднуються за допомогою зв'язків, які можуть бути жорсткими (клейові, що забезпечують монолітність з'єднання) і податливими. Елементи складових дерев'яних конструкцій на піддатливих зв'язках складаються з дощок, з'єднаних цвяхами або колод і брусів, з'єднаних по висоті болтами або дерев'яними вкладишами. Піддатливість називають здатність зв'язків при деформації конструкцій давати можливість з'єднуються бруси або дошках зрушити один щодо одного. Піддатливість зв'язків погіршує роботу складового елементу в порівнянні з таким же елементом цілісного перетину. У складового елементу на піддатливих зв'язках зменшується несуча здатність, збільшується деформативність. Тому при розрахунку і проектуванні складових елементів необхідно враховувати податливість зв'язків.
Основи обліку піддатливості зв'язків
Питання обліку піддатливості зв'язків при розрахунку складових стрижнів були вперше розроблені в нашій країні.
У цьому завданні прийнято положення про пружну роботі матеріалу елементів і зв'язків. В СНиП II-25-80 наведені розрахункові формули, що дають наближені рішення, одержувані з точних рішень шляхом ряду спрощень.
Розрахунок на поперечний вигин
Для того щоб зрозуміти характер роботи елементів на піддатливих зв'язках на поперечний вигин, візьмемо три балки, у яких навантаження, прольоти і поперечні перерізи однакові. Перша балка має незбиране перетин (Ц), друга - з двох брусів без будь-яких зв'язків (О) і третя - з двох брусів з податливими зв'язками (П).
При вигині деформації складовою балки на піддатливих зв'язках будуть більше деформацій балки цільного перетину, але менше деформацій балки без зв'язків:
З цих нерівностей випливає, що геометричні характеристики складовою балки на піддатливих зв'язках (IЦ, WЦ) можна виразити через геометричні характеристики балки цільного перетину, множенням на коефіцієнти kw і kж, менше 1, які враховують податливість зв'язків, тоді:
Прогин балки на піддатливих зв'язках збільшується відповідно до зменшення моменту інерції:
Значення коефіцієнтів kw і kж наведені в СНиП залежно від величини прольоту і кількості шарів в елементі. Розрахунок складовою балки на піддатливих зв'язках зводиться, таким чином, до розрахунку балки цільного перетину з введенням коефіцієнтів, що враховують податливість зв'язків:
1) нормальні напруги визначаються за формулою:
Wц - момент опору складовою балки, як цілісної;
Аналогічним чином виконується облік податливості зв'язків і при розрахунку на стійкість плоскої форми вигину.
2) прогин складовою балки на піддатливих зв'язках в загальному випадку:
Iy - момент опору балки як цілісної;
Складові балки на піддатливих зв'язках
Такі балки є трудомісткими конструкціями будівельних виготовлення, вимагають витрати брусів і дощок великих перетинів і допускаються до застосування тільки в тимчасових будівлях і спорудах. Складові балки утворюються так само при посиленні балок, що мають недостатню несучу здатність, бічними обшивками. До складових балок на піддатливих зв'язках відносяться дощато-цвяхові балки з перехресної стінкою і брущаті балки на дубових пластинчастих нагелях. Ці балки працюють на поперечний вигин і розраховуються з урахуванням податливості зв'язків за загальними принципами, розглянутим раніше.
Дощато-цвяхові балки з перехресної стінкою можуть мати проліт до 12 м. І висоту в середині не менше 1/7 прольоту, а на опорах - не менше 0,4 висоти в середині. Ці балки мають двотавровий перетин, постійне по довжині в односхилих і змінне - в двосхилих балках. Пояси складаються з подвійних дощок на ребро, з'єднаних по довжині болтами.
Стінки утворюються з двох перехресних шарів дощок товщиною не менше товщини дощок поясів, нахилених під кутом 30 о - 45 о до горизонту. Пояси з'єднуються зі стінкою цвяхами з двох сторін. Стінка з'єднується короткими конструктивними цвяхами. Поперечна стінка цих балок не може
Балки на пластинчастих нагелях (балки Деревягина) утворюються об'єднанням по висоті двох або трьох брусів, з'єднаних між собою дубовими пластинчастими нагелями, вставленими в спеціальні гнізда.
В процесі виготовлення цих балках надається будівельний підйом, завдяки якому забезпечується щільне защемлення пластин в гніздах. Ці балки працюють і розраховуються на вигин, як складові на піддатливих зв'язках, а число пластин визначається по їх несучої здатності при вигині і смятии.
Глибина врізки нагелів НЕ более1 / 5 висоти бруса. Розрахунок складових балок по міцності виконується з урахуванням коефіцієнтів kw