В конструкциях главных ферм со стоячими стульями, вертикальный элемент опирается на потолочную балку, которая в свою очередь подпирается стеной, колонной или разгружающей балкой. Если по конструктивному соображению не удается подвести подпорку под потолочную балку, то размеры ее поперечного сечения должны обеспечивать сопротивление давящей на нее нагрузке. При этом балка должна обладать достаточной жесткостью и не допускать прогиба выше нормативного допуска. Чаще всего обычный деревянный брус не может обеспечить таких условий по причине отсутствия бревна из которого его можно выпилить. Поэтому балка изготавливается из нескольких доступных брусьев.
Усиление брусьев производится в конструкциях балок, подпорок и подкосов по всей их длине или в отдельных местах.
Брусья сплачиваются:
- косым зубом
- прямым зубом
- шпонками и клиньями
Сплоченные балки называются составными балками.
Краткое содержание статьи
Сплачивание брусьев косым зубом
Высота зубьев составляет 0,1–0,2 высоты сплоченных брусьев, а длина их равняется приблизительно полной высоте (h). Зубья подымаются от концов до середины балки (рис.56 а). Торцы зубьев должны быть перпендикулярны к наклонным плоскостям ответной балки. Чтобы предотвращать взаимное вдавливание волокон дерева торцов зубьев между последними вставляется железный или свинцовый лист.
Если при сборке балки между отдельными зубьями оказываются промежутки, то в щели вбивают клинья из твёрдого дерева или железа. На практике это почти всегда оказывается необходимым. Брусья стягиваются болтами диаметром 15–20 мм, расположенными вблизи концов и на расстоянии друг от друга равном двойной высоте балки.
Часто сплоченным балкам придают строительный подъем от 1/60–1/100 пролета, чем увеличивается сопротивление изгибу. Высота всей сплоченной балки делается от 1/12 до 1/15 пролета, при ширине отдельных брусьев в 5/7 их высоты.
Балка, сплоченная косым зубом, может изготавливаться из нескольких частей, причем нижние части нужно делать длиннее верхних (рис 56 б). Стыки должны находиться над/под серединой ответных балок с вставленным железным или свинцовым листом. Вблизи стыков балки стягиваются болтами.
Сплачивание брусьев прямым зубом
За исключением формы зубьев (рис. 57) эта балка ни в чем не различается от предыдущей.
Сплачивание брусьев болтами с установкой шпонок и клиньев
Сплачивание брусьев производится болтами и вбитыми клинообразными шпонками (рис. 58) или двойными (встречными) клиньями.
Шпонки вырезаются из твердого дерева или железа толщиной 1/10 высоты сплоченной балки и шириной от 1/3 до 2/3 h. Шпонки изготавливаются так, чтобы их торцы прилегали к торцам брусьев. Шаг установки шпонок составляет до 2h, (на концах меньше). Болты располагают на расстоянии от 3 до 4h. На концах балки и с обеих сторон стыков всегда должны находиться болты. Шпонки имеют наклонное (рис. 58а) или горизонтальное положение (рис. 58 б).
Если шпонки заменяются двойными клиньями (рис. 58в), то последние делаются толщиной в 1/6 h и шириной 1/4 h, a шаг их установки равняется высоте балки.
Шпонки и клинья вбиваются одновременно со стягиванием брусьев болтами.
Усиленные балки
Увеличивать несущую способность балок и сопротивление их изгибу можно не только увеличением их сечения, а еще и путем их предварительного напряжения и перераспределения нагрузки на растянутые стальные связи.
На рисунке 59 показано усиление балок при помощи стальных струн, расположенных с обеих сторон балки. Концы струн прикреплены к чугунным или стальным плитам, расположенным на торцах балок. Предварительное напряжение балок производится натягиванием струн путем накручивания гаек на концы струн.
Увеличить несущую способность балки можно установкой подпорки под серединой балки. Ее распирают между струнами, закрепленными к концам балки и телом балки (рис. 59 в). Такая распорка называется шпренгель, а вся конструкция – шпренгельной.
