Клееные дощатые балки применяются в междуэтажных и чердачных перекрытиях, покрытиях зданий, а также в качестве сжато-изгибаемых элементов сквозных ферм и трехшарнирных рам и арок, работающих на изгиб от местной нагрузки.
Балки большого пролета проектируются в виде многослойного пакета досок прямоугольного или двутаврового сечения (см. схема 1 табл. 14).
Многослойные балки выполняются с параллельными кромками, двускатными, с криволинейной нижней кромкой (гнутоклееные балки). Балки двутаврового сечения с полками толщиной около 1/6 h более экономичны по расходу пиломатериала, а прямоугольного — проще в изготовлении и обеспечивают лучшую запрессовку швов балки. Двускатные балки выполняются только прямоугольного сечения.
Высота балок hcp в середине пролета должна быть не менее: 1/10 l — для двускатных балок, 1/12 l — для балок с параллельными кромками, 1/15 l — для гнутоклееных балок. Значение отношения высоты сечения h к его ширине b ограничивается из-за соображений устойчивости балок из плоскости изгиба: для балок с параллельными кромками h/b не более 6, для двускатных — 8,5.
Доски в многослойных балках стыкуются зубчатым шипом по правилам, изложенным в § 32. Прямолинейные балки изготовляются из строганых досок толщиной не более 5,5 см, а криволинейные из досок толщиной не более 3,5 см. Компоновка пакета из досок по высоте производится в соответствии с требованиями о категориях элементов конструкции, изложенными в § 13. При изготовлении балкам придается строительный подъем, равный 1/200 пролета.
Расчет на изгиб
Расчет прямолинейных дощатоклееных балок прямоугольного сечения на прочность при сплошном раскреплении со стороны сжатой кромки при соблюдении условия, что lр=70b2/h производится по формулам (27) и (28). Расчетная длина элемента 1р определяется как расстояние между точками закрепления элемента из плоскости изгиба со стороны сжатой кромки. За расчетную высоту балок переменной высоты принимается hпр=hcp3√kж, где kж — коэффициент, зависящий от характера загружения и формы элемента, Например, для двускатной балки на двух опорах при действии сосредоточенной силы по середине пролета kж=0,2+0,8(hоп/hср), а при равномерной по всей длине нагрузке kж=0,1+0,9(hоп/hср).
При lp>70b2/h расчет производится с учетом устойчивости плоской формы изгиба по формуле
где Мх — изгибающий момент в расчетном сечении;
Wx — момент сопротивления расчетного сечения;
m6 — коэффициент, зависящий от h, находится по СНиП;
φб — коэффициент устойчивости;
в области упругой устойчивости при φб≤0,7 находится по формуле
в области неупругой устойчивости, если по формуле (111) φб>0,7 истинное значение коэффициента устойчивости находится по следующим данным:
Коэффициент k в формуле (111) зависит от условий закрепления балки и вида нагрузки. Например, для балки на двух опорах под равномерно распределенной нагрузкой, приложенной по верхней грани балки без ее закрепления из плоскости изгиба в пролете, k=160(1+1,7·h/lр); при сосредоточенной нагрузке по середине пролета при k=190(1+2·h/lр). При сосредоточенных грузах с расстоянием между ними равным lр и при шарнирном закреплении под каждым грузом со стороны сжатой кромки и по концам балки из плоскости изгиба k=140 и т. д.
Прогиб дощатоклееных балок прямоугольного сечения переменной высоты определяется по известным формулам сопротивления материалов с учетом изменения сечения введением коэффициента kж к моменту инерции сечения по середине пролета Iпр=kжImax.
Для обеспечения устойчивости плоской формы балок при изгибе они должны быть раскреплены жесткими элементами покрытия (прогонами, щитами, плитами) с горизонтальными связевыми фермами.
Расчет на сложное сопротивление
Расчет на прочность внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых балок при lр≤70b2/h производится по формуле (39); при lр>70b2/h, кроме того, производится проверка устойчивости плоской формы изгиба при раскреплении со стороны сжатой кромки по формуле
Для балок переменной высоты ξx определяется по формуле (41), где λх и Fx находятся по приведенной высоте hпр.
При раскреплении со стороны растянутой кромки проверка устойчивости производится по формуле (112) с заменой φ и φб соответственно на φ'=3100·ky/λy2 и φб'=φбkφ, где коэффициенты ky и kφ находятся по формулам:
В балках постоянной высоты расчетное сечение при симметричной нагрузке находится по середине пролета. В двускатных и односкатных с горизонтальной нижней гранью балках прямоугольного сечения с равномерно распределенной нагрузкой расчетное сечение находится от опоры на расстоянии
Скалывающие напряжения по нейтральной оси балок (или в ближайшем к ней шве) определяются по формуле
где Qmax — поперечная сила на опоре; 0,6 — коэффициент, учитывающий непроклей.
Для гнутоклееных балок постоянного сечения следует проверять радиальные растягивающие напряжения (поперек волокон) на криволинейном участке по клеевому шву:
где r — радиус кривизны, равный не менее 250 толщин доски;
Rp90 — принимается равным 0,25...0,35 МПа.