ЛЕКЦИЯ Деревянные балки

цельной древесины ограничены сортаментом материала:
0,5 м  L  6,5

м
14 см  d  26 см
7,5 см  b  27,5 см
16 см  h  25 см

эффективно использовать в покрытиях и перекрытиях зданий и сооружений.
Цельнодеревянные балки

находят применение в строительстве благодаря относительно низкой стоимости.

шву контакта возникают взаимные сдвиги, увеличивающие прогибы и уменьшающие несущую

способность балок по сравнению с балками цельного сечения

нагельных пластинах
Рассчитывают как изгибаемые элементы с учетом податливости связей.
Дополнительно проверяют

прочность соединений.

дощатая стенка и ребра жесткости.
Доски стенки рекомендуется наклонять под углом

45 градусов к нижнему поясу.
Пояса соединяют со стенкой расчетным количеством гвоздей.
Ребра жесткости ставят через 1/8 – 1/10 пролета, совмещая с местами расположения прогонов.
Стыки поясов устраивают там, где Q=0.

нижний – на прочность при растяжении.
Nп=Mmax/h0
Стенка работает только на сдвигающие

усилия между стенкой и поясами, возникающие при изгибе.
T=Q/h0 – сдвигающее усилие на единицу длины пояса.
По длине пролета устанавливают 3 зоны гвоздевого забоя. Расчетные сдвигающие усилия определяют по сечениям, расположенным в середине каждой зоны.

эффективным поперечным сечением – развитие высоты приводит к значительному увеличению

несущей способности.
Сечения 1 и 2 с отношением высоты к ширине менее шести (когда практически обеспечивается устойчивость плоской формы деформирования без дополнительного раскрепления).
Сечение 3 – клееного элемента с отношением высоты к ширине h/b=10. При этом необходимо предусматривать решения для обеспечения устойчивости конструкции в плоскости изгиба, например:
использование прогонов, плит покрытия
устройство систем связей для закрепления сжатых кромок балок.
При равной материалоемкости (А1=А2=А3) моменты сопротивления W будут различны и составляют:
1. h1/b1=1, h=b, W1=1;
2. h2/b2=5, h=5b, W2=2,24 W1
h3/b3=10, h=10b, W3=3,16 W1

односкатная;
2 - двускатная переменного сечения;
3 - ломаная, состоящая из

двух прямолинейных элементов с соединением на зубчатом стыке;
4 – гнутые.

1

2

3

4

 175 мм
При пролете > 6 м доски по длине

стыкуют на зубчатый шип:

пролета.
Ширина сечения — принимается минимальной из условия опирания плит покрытия,

прогонов и других вышележащих конструкций.

нижней и верхней зоне сечения балки используется древесина 1 или

2 сорта:
в растянутой зоне – 1 сорт;
в сжатой зоне – 2 сорт.
Доски средней зоны – 3 сорт.

вдоль волокон вводится коэффициент, учитывающий высоту сечения, большую 50 см
mб

= 1…0,8.
к расчетному сопротивлению изгибу, скалыванию и сжатию вдоль волокон вводится коэффициент, учитывающий толщину слоя клееного элемента
mсл = 1,1…0,95.
Балки с постоянной высотой сечения рассчитывают по общей методике расчета изгибаемых элементов.

по сечению не в середине пролета, где Mmax, а в

сечении Х, где σ =(M/W)max.

В двускатной балке :

сечении Х.

При проверке прочности сечения Х на действие максимальных нормальных

напряжений s расчетное сопротивление изгибу (Rи) берется для того сорта древесины, который применен в крайних зонах сечения.
При проверке прочности опорного сечения на действие максимальных касательных напряжений t расчетное сопротивление скалыванию (Rск) берется для того сорта древесины, который применен в средней зоне сечения.

на действие радиальных растягивающих напряжений, направленных поперек волокон.
К расчетному сопротивлению

древесины растяжению, сжатию и изгибу вводится коэффициент, учитывающий радиус кривизны
mгн = 1…0,6.

несущей способности можно произвести за счет армирования.

компаундом. Компаунд обеспечивает надежную совместную работу арматуры и клееной древесины.
В

качестве арматуры можно использовать:
стальные стержни периодического профиля класса A-III;
однонаправленный волокнистый пластик;
стержни квадратного сечения;
полосовую сталь;
перфорированную стальную ленту.
Процент армирования не превышает четырех.

обычным проверкам (прочность по максимальным нормальным и касательным напряжениям, устойчивость

плоской формы деформирования, максимальный прогиб) добавляются проверки:
прочности арматуры на растяжение;
прочности клеевого соединения арматуры с древесиной на скалывание.
Проверка по допустимым прогибам выполняется как для неармированной балки с жесткость EI=EдрIпр.др.

– сумме периметров пазов в которые вклеивается арматура;
Sа.пр – приведенный

статический момент сдвигаемого ряда арматуры.
Прочность растянутой арматуры
Wпр. а – момент сопротивления сечения приведенный к материалу арматуры.

стенки, выполняемой из водостойкой строительной фанеры толщиной не менее 8

мм.
Пояса балок выполняются из вертикальных слоев пиломатериала толщиной не более 33 мм.
Балки делают постоянной высоты, одно- и двускатные, а также с криволинейным верхним поясом.
Уклон верхних поясов должен быть не менее 25%. Высота балок составляет (1/8...1/12)L.

сосредоточена в зонах максимальных напряжений изгиба;
фанерные стенки работают на срез

надежнее, чем древесина на скалывание.
Недостатки:
более высокая трудоемкость изготовления по сравнению с дощатоклееными;
высокая стоимость фанеры;
невысокий предел огнестойкости;
требуют специальных конструктивных мер по обеспечению устойчивости тонких фанерных стенок.

следует предусматривать горизонтальные пропилы со стороны стенок;
для обеспечения устойчивости тонкой

фанерной стенки 1 устанавливаются ребра жесткости 3 на расстоянии (1/8...1/10)L друг от друга; их желательно совмещать со стыками фанеры;
в опорной панели, где стенка наиболее напряжена, устраивается подкос 4 жесткости, препятствующий продольному изгибу стенки из плоскости балки, или ребра устраиваются чаще.

рекомендуется ориентировать параллельно поясам.
Продольное расположение волокон наружных шпонов позволяет стыковать

фанерные листы на «ус», что является надежным исполнением клеевого соединения стенки.

Направление волокон наружного шпона фанеры

Стык на «ус»

двутавровое цельнофанерное

следующие проверки.
1. Прочность на максимальные нормальные напряжения нижнего пояса из

древесины и фанерной стенки, ослабленной стыком.

2. Устойчивость верхнего сжатого пояса.
Rр и Rc расчётное сопротивление растяжения и сжатия

– статический момент полусечения приведенный к фанере;
Iпр – момент инерции

сечения приведенный к фанере;
Rск= Rф.ср – расчетное сопротивление фанеры срезу перпендикулярно плоскости листа с учетом направления волокон наружных слоев;
bрасч = Sdст – суммарная толщина стенок балки.

статический момент пояса приведенный к фанере;
Iпр – момент инерции сечения

приведенный к фанере;
Rск= Rф.ск – расчетное сопротивление фанеры скалыванию в плоскости листа с учетом направления волокон наружных слоев;
bрасч = n∙hкл.ш. – суммарная длина клеевых швов между стенкой и поясом.

на действие касательных и нормальных напряжений при расположении волокон наружных

слоев вдоль оси элемента
при расположении волокон наружных слоев поперек оси элемента - по той же формуле, но на действие только касательных напряжений.

– максимальный прогиб шарнирно-опертых и консольных балок
f0 – прогиб балки

постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига

сорта или клееные. Они располагаются горизонтально плашмя, и в их

плоскостях, по длине балки, выбираются волнистые пазы клиновидного сечения.
Фанерная стенка вклеивается краями в пазы, приобретая волнистую форму.

плоская;
стенка не работает на нормальные напряжения растяжения и сжатия при

изгибе и эти напряжения воспринимаются только поясами;
благодаря своей форме стенка является податливой, поэтому расчет по прочности и прогибам при изгибе производят как составных балок с податливой стенкой.