Основные типы базовых деревянных конструкций

Наиболее простыми несущими конструкциям в покрытиях зданий являются деревянные балки. Пролеты их ограничены длиной доски, бруса или бревна и редко превышают 6 м.

Для больших пролетов и нагрузок применяются более сложные несущие деревянные конструкции.
Они разделяются на:

• плоские - предназначенные для работы в своей плоскости, обычно в вертикальной плоскости для восприятия собственного веса,
• пространственные - предназначенные для восприятия нагрузок любого направления.
  

По конструктивной форме различают:

плоские конструкции:

•     простейшие из бревен и брусьев - подкосные, шпренгельные и подвесные,
•     плоские сплошные  - составные балки, арки и рамы,
•     плоские сквозные  - балочные и арочные фермы и рамы;

пространственные конструкции:

•     своды,
•     купола и
•     складки.

По виду основного материала их разделяют на:

1) цельнодеревянные изделия, в которых из стали выполняются лишь детали или неосновные элементы; они могут быть выполнены из массивного леса (бревен, брусьев), из досок и смешанными — из брусьев (бревен) и досок, цельнодеревянные сооружения могут быть в случае необходимости безметальными, то есть не имеющими расчетных стальных частей;

2) металлодеревянные изделия, в которых растянутый пояс (обычно нижний) и другие растянутые элементы выполнены из стали, а сжатые и сжато-изгибаемые элементы - из дерева.

По производственному признаку различают конструкции:

•     заводского изготовления, выполняемые механизированным способом в оборудованных помещениях, удобные для перевозки, легко монтируемые на постройке,
•     и построечного изготовления, выполняемые непосредственно на месте возведения с применением малой механизации (электроинструмента) или вручную.

Существуют сооружения промежуточного характера, которые могут изготовляться на заводе и на стройке.

Несущие сооружения применяются большей частью в виде статически определимых систем, обладающих наибольшей четкостью в работе; усилия в них не зависят от деформаций. Они имеют меньшее количество стержней и опорных закреплений, отличаются большей простотой изготовления и монтажа по сравнению с системами статически неопределимыми, легче ремонтируются и восстанавливаются.

В некоторых случаях используются преимущества статически неопределимых систем, в основном — их повышенная жесткость по сравнению со статически определимыми (в неразрезных балках, успешно применяемых в покрытиях, в некоторых простейших случаях, неизменяемость которых обеспечивается жесткостью неразрезного прогона).

Наличие или отсутствие распора, значительно влияющего на работу опор, является важной характеристикой работы конструкции. Наиболее распространенными деревянными формами являются безраспорные. К ним относятся все балки и балочные фермы, а также строительные элементы с воспринятым распором - арки и трехшарнирные системы.

К распорным системам относятся: подкосные конструкции; без затяжек, стропила с повышенной распоркой, подъемистые арки и рамы, а также своды, работающие без затяжек.
 
Метод расчетных предельных состояний

Для изделий из дерева имеет значение главным образом два вида предельных состояний

•     по несущей способности (прочности, устойчивости),
•     по деформациям (прогибам, перемещениям).

Расчет по первому предельному состоянию производится на расчетные нагрузки, а по второму - на нормативные нагрузки, т. е. без учета коэффициента перегрузки.

В СНиП 11-25-80, введенном в действие 1 января 1982 г., расчетные сопротивления установлены в зависимости от сорта древесины сосны и ели, а  сопротивления древесины других пород определяются умножением основных  сопротивлений на соответствующие коэффициенты. При расчете по второму  состоянию модуль упругости древесины принимают: вдоль волокон E=10000 МПа, поперек - E90=400 МПа, а модуль сдвига относительно осей, направленных вдоль и поперек волокон, G=500 МПа. Коэффициент Пуассона древесины поперек волокон при напряжениях, направленных вдоль, принимают V90;0=0,5, а вдоль волокон при напряжениях, направленных поперек, V0;90=0,02.

Для изделий, которые находятся в различных условиях эксплуатации, подвергаются повышенной температуре, совместному воздействию постоянной и временной длительной нагрузок, модули упругости (E и G) умножаются на коэффициенты. Кроме того, в СНиП 11-25-80 предусматривается, что в случае расчета сооржения на устойчивость и по деформированной схеме модуль упругости древесины следует принимать E’=300Rc, где Rс - расчетное сопротивление сжатию вдоль волокон.