Применяемые в междуэтажных перекрытиях и верхних покрытиях зданий простейшие балки изготовляются обычно из цельных бревен, брусьев или досок. Обычные пролеты таких балок 4—6 м, реже до 9 м.
Виды балок
По конструктивной схеме балки могут быть
- однопролетные,
- консольные,
- неразрезные.
Расчет балок ведут по прочности и по жесткости, допуская прогиб не более 1/200—1/400 пролета. Иногда в коротких балках при больших сосредоточенных нагрузках возникает необходимость в поверке скалывающих напряжений. Для упрощения и ускорения расчета часто используются вспомогательные таблицы и номограммы.
Балки из бревен
Балки из бревен могут быть цельными и отесанными на один, два или четыре канта при ширине стески 1/4-1/2 диаметра бревна. При расчете балок такого типа (кроме отесанных на четыре канта) полезно учитывать сбежистость бревен, повышающую жесткость и прочность балок. Балки из бревен обыкновенно являются простыми, свободно опертыми на опорах.
Балки из брусьев
Балки из брусьев применяются простые и консольные по схеме Гербера (рис. 9а) или Дингера. В схеме Гербера длина а консоли назначается либо а = 0,146 L (равно-моментная схема) либо а — 0,211 L (равно-прогибная схема). При равномоментной схеме наибольшие изгибающие моменты в пролетах и на опорах от сплошной равномерной нагрузки по всей длине балки получаются одинаковыми и минимальными по величине.
При равнопрогибной схеме прогибы в серединах всех пролетов от сплошной равномерной нагрузки по всей длине балки получаются одинаковыми и минимальными по величине. В последнем случае расчетные изгибающие моменты (на опорах) на 33% превосходят расчетные моменты балки по равномоментной схеме, однако жесткость равнопрогибной балки значительно выше, ее упругая линия не имеет переломов в шарнирах, поэтому равнопрогибная схема применяется чаще.
В балках по схеме Дингера
В балках по схеме Дингера длина консоли принимается обычно α = 0,211 L, что соответствует наибольшей жесткости балки. В схемах Гербера и Дингера крайние пролеты должны быть меньше средних на величину α. Последнее, так же как и полная равномерность расчетной нагрузки, соблюдается редко. Вследствие этого в практически встречающихся случаях теоретические преимущества каждой из схем консольных балок реализуются только частично.
Наиболее употребительная конструкция шарнира консольных балок показана на рис. 4.
Балки из досок
Балки из досок чаще всего употребляются как неразрезные. Неразрезные балки обычно получаются путем спаривания двух консольных балок по схеме Дингера при встречном расположении в них шарниров. Шарниры каждой линии консольных балок устраиваются по рис. 3 или же более упрощенно по рис. 10.
Вместо вертикального болта в этих случаях применяется скрепление обеих линий балок гвоздями, назначаемыми при стыках косым прирубом по рис. 4 и 10 а конструктивно, при стыке впритык по рис. 10,б по расчету. Кроме гвоздей у шарниров спариваемые доски соединяются гвоздями по всей их длине не реже, чем по два гвоздя на 1 п. м длины балки.
В неразрезных балках со стыками, расположенными по схеме Дингера, длина применяемых досок должна равняться длине пролета, что ограничивает длину перекрываемого пролета сортаментом пиломатериалов. Однако неразрезные балки м. б. сконструированы даже в том случае, если пролет балки превосходит наибольшую воз; можную длину досок.
Одна из возможных схем таких балок приведена на рис. 11, где девятиметровый пролет перекрыт неразрезной балкой из досок шестиметровой длины. Концы досок в этом случае обрезаются по рис. 10,б и соединяются со смежной доской гвоздями и болтами по расчету.