Лекции по деревянным конструкциям - часть 26

3) ломаными, состоящими из двух прямолинейных элементов, соединенных в 

коньке зубчатым соединением; 

 

Рисунок 3 – Ломаная балка, состоящая из двух прямолинейных элементов 

4) гнутыми; 

 

Рисунок 4 – Гнутые балки переменного и постоянного сечения 

Балки склеиваются из досок толщиной не более 42 мм (для гнутоклееных – 

не  более 33 мм).  Сечения  дощатоклееных  балок  принимают  в  большинстве 
случаев  шириной  не  более 17 см,  что  позволяет  изготовлять  их  из  цельных  по 
ширине  досок.  Балки  большей  ширины  изготовляют  из  менее  широких  досок, 
склеенных  между  собой  кромками  с  расположением  стыков  вразбежку,  что 
увеличивает  трудоемкость  их  изготовления.  Формы  поперечных  сечений  балок 
могут быть весьма разнообразными. Традиционными формами сечения являются 
прямоугольное  массивное,  реже  двутавровое  или  тавровое  (т.к.они  не 
технологичны в изготовлении). 

 

Рисунок 5 – Виды сечений дощатоклееных балок 

 

Высота балок (h) принимается в пределах h=(1/8…1/12)l. 
Для  обеспечения  устойчивости  балок  из  их  плоскости  отношение  высоты 

балки h к  ширине b не  должно  быть  больше 6 (h/b≤6).  Дощатоклееные  балки  с 
большим отношением высоты к ширине поперечного сечения подлежат проверке 
на общую устойчивость. 

Доски  располагаются  по  высоте  сечения  балок  таким  образом,  чтобы 

древесина  наиболее  высокого  качества  размещалась  в  наиболее  напряженных 
нижней и верхней зонах. 

 

Рисунок 6 – Расположение досок в балке 

По  длине  доски  дощатоклееных  балок  стыкуются  на  зубчатый  шип.  Стыки 

смежных слоев должны располагаться вразбежку на расстоянии не менее 30 см. 

Расчет дощатоклееных балок покрытий. 
В большинстве случаев расчет производят по схеме однопролетной свободно 

опертой балки на равномерную нагрузку q от собственной массы покрытия, балки 
и массы снега. 

Дощатоклееные  балки  рассчитывают  как  балки  цельного  сечения.  За 

основное расчетное сопротивление при изгибе принимается для сосны 

1 сорта Ru=14 МПа 
2 сорта Ru=13 МПа 
3 сорта Ru=8.5 МПа 
При расчете дощатоклееных балок выполняют следующие проверки. 
1. Проверка прочности по нормальным напряжениям: 

 

Здесь введены коэффициенты к моменту сопротивления: 
m

δ

 – коэффициент  условий  работы,  учитывающий  влияние  размеров 

поперечного  сечения  на  несущую  способность  балки,  его  значение  приведено  в 
СНиП II-25-80 в зависимости от высоты сечения h 

h=70 см → m

δ

=1, 

h<70 см → m

δ

 >1, 

h>70 см → m

δ

 <1; 

m

ф

 – коэффициент формы, для балок прямолинейной формы сечения m

ф

 =1, 

для балок двутавровых сечений m

ф

 даны в учебнике Г. Г. Карлсена в зависимости 

от отношения ширины стенки к ширине пояса. 

Расчетное сечение, где действуют максимальные нормальные напряжения, в 

балках  переменной  высоты  не  совпадает,  как  в  балках  постоянной  высоты,  с 
местом  действия  максимального  изгибающего  момента,  поскольку  момент 
сопротивления  сечений  уменьшается  у  них  от  середины  балки  быстрее,  чем 
изгибающий  момент.  Расстояние  расчетных  сечений  от  опор  Х  определяется 
путем отыскания максимума эпюры нормальных напряжений по длине балки. 

Это сечение находится из общего выражения для нормальных напряжений  

 

Для  нахождения  экстремальных  точек  эпюры  напряжений  необходимо 

приравнять  нулю  выражение,  полученное  после  дифференцирования  выражения 
для σ

u

. 

В  двускатной  балке  переменного  сечения  при  равномерно  распределенной 

нагрузке 

, 

где h

оп

 – высота опорного сечения, 

h – высота сечения в середина пролета балки. 
Изгибающий момент в этом случае равен 

 

 

Рисунок 7 – Эпюра изгибающего момента М 

В  гнутоклееных  балках  дополнительно  проверяется  еще  и  напряжения 

растяжения в гнутой зоне. 

2.  Расчет  на  устойчивость  плоской  формы  деформирования  изгибаемых 

элементов. 

, 

где М – максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке l

p

  

m

δ

  и  m

ф 

–  балочный  коэффициент  и  коэффициент  формы  (применяются 

такими же, как и при расчете прочности). 

3.  Проверка  прочности  по  скалывающим  напряжениям  в  сечении  с 

максимальной поперечной силой выполняется по формуле Журавского 

, 

где Q – поперечная  сила, S

бр

 – статический  момент  относительно 

нейтральной  оси  той  части  площади  сечения,  которая  расположена  выше  или 
ниже проверяемого шва, J

бр

 – момент инерции сечения, b – ширина балки, и при 

двутавровом сечении – ширина стенки (b=b

ст

). 

4. Расчет по прогибам. 
СНиП II-25-80 дает  формулу  для  определения  наибольшего  прогиба 

шарнирно-опертых балок в виде: 

, 

где f

0

 – прогиб балки постоянного сечения высотой h без учета деформаций 

сдвига, для загруженной равномерно-распределенной нагрузкой 

, 

h – наибольшая высота сечения, 
l – пролет балки, 
k – коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения, для 

балки постоянного сечения k=1, 

с – коэффициент, учитывающий влияние деформации сдвига от поперечной 

силы. 

Значение  коэффициентов k и  с  для  основных  расчетных  схем  балок  даны  в 

приложении СНиП. 

При проверке балки по прогибам должно выполняться условие 

, 

 

Кроме  основных  проверок  в  ряде  случаев  выполняются  дополнительные 

проверки.  К  таким  проверкам  относятся  проверка  на  смятие  опорной  площадки 
балки, проверка напряжений растяжения в гнутых балках и т.п. 

Кроме  однопролетных  балок  в  ряде  случаев  с  эффектом  применяют 

многопролетные  и  консольные  дощатоклееные  балки.  Расчет  таких  балок 
производится  по  общим  принципам  строительной  механики  с  учетом    формы  и 
высоты сечения (коэффициентов m

δ

 и m

ф

). 

В  случае,  если  необходимо  повысить  несущую  способность  и  жесткость 

балки иногда выполняют армирование дощатоклееных балок. 

Дощатоклееные  армированные  балки  представляют  собой  деревянные 

клееные балки, в которые вклеиваются стержни стальной арматуры. 

 

Рисунок 8 – Дощатоклееная армированная балка 

Целесообразно  выполнять  армирование  двойной  арматурой  классов A-III и 

A-IV.  Процесс  армирования  находится  в  пределах 2…4 %. Клей  чаще  всего 
эпоксидно-цементный.