Перекрытия. Общие требования к конструкции

Прогоны являются несущими конструкциями покрытий, рабочих площадок, платформ и элементами ряда сооружений из дерева. Прогоны являются опорами настилов и укладываются на основные несущие конструкции с шагом от 1 до 3 м. Они бывают однопролетными, свободно опертыми и многопролетными неразрезными и консольно-балочными. Рассчитываются на изгиб от равномерно распределенной нагрузки q, которая состоит из собственной массы покрытия g и снега р, отнесенных к горизонтальной проекции покрытия. При угле наклона покрытия и шаге расстановки прогонов В нагрузку находят из выражения q=(g + p)B. Максимальный относительный прогиб прогонов покрытий не должен превышать 1/200 пролета.

Цельные прогоны покрытий:

1 - прогон; 2 - болт; 3 - гвозди; 4 - бобышки

Однопролетные прогоны представляют собой продольные ряды свободно опертых балок, установленных на основные несущие конструкции и поперечные стены крыши. Нейтральные оси их сечений получают при этом такой же уклон к горизонту, как и покрытие. Прогоны соединяются по длине на опорах при помощи косого прируба или дощатых накладок. От сползания по скату прогоны удерживаются отрезками толстых досок - бобышками, прибиваемыми к опорам гвоздями или металлическими уголками. Дощатыми прибоинами снизу к концам прогонов основные несущие конструкции закрепляются в покрытии от выхода из плоскости.

Прогоны рассчитывают на изгиб от действия только нормальной составляющей нагрузки от настила, определяемой с учетом шага прогонов q x =q cos а, если настил, как, например, двойной перекрестный, воспринимает скатные составляющие, и может при этом иметь любое, в том числе дощатое, сечение. Если такой настил отсутствует, прогоны работают и рассчитываются на косой изгиб от нормальной и скатной q y =qsin а составляющих нагрузки и изготовляются из брусьев или бревен, в которых косого изгиба не возникает.

Спаренные многопролетные прогоны располагаются поперек скатов крыши и опираются на основные несущие конструкции покрытия и поперечные стены, к которым крепятся так же, как однопролетные прогоны. Спаренный прогон состоит из двух рядов досок, соединенных гвоздями.

Спаренный неразрезной прогон:

а - общий вид; б - деталь стыка; в - расчетная схема; 1 - доски; 2 - гвозди

Продольные стыки соседних досок располагаются вразбежку на расстоянии 0,2 длины пролета от опор, где значения изгибающих моментов близки к нулю. В стыке прямо обрезанные концы соединяемых досок прибивают к соседней сплошной доске расчетными гвоздями. Между стыками доски соединяют конструктивными гвоздями через каждые 0,5 м. Крайние пролеты, где изгибающие моменты больше, усиливают третьей доской. Такие прогоны рекомендуется применять только в сочетании с настилами, воспринимающими скатные составляющие нагрузки и закрепляющими прогон от косого изгиба, при котором требуются доски значительной толщины и большое количество гвоздей. Эти прогоны требуют меньшего расхода древесины, чем однопролетные, но их изготовление более трудоемко.

Расчет спаренного прогона производят по схеме многопролетной неразрезной балки на нормальную составляющую нагрузки. Максимальные изгибающие моменты возникают в прогоне над опорами- над второй опорой момент равен М=ql 2 /10 и над промежуточными M = q×l 2 /2. Сечение на второй опоре, усиленное третьей доской, как правило, работает с достаточным запасом прочности.

Гвоздевые соединения стыков рассчитываются на действующие в них поперечные силы Q в стыкуемых досках, определяемые в зависимости от величины опорного момента М и расстояния от опоры до ближайшей группы гвоздей х гв из выражения Q=M/2x rv .

В некоторых случаях имеется возможность сократить длину первых пролетов прогона до 0,8 /, уменьшив крайний шаг основных несущих конструкций. При этом изгибающие моменты на всех промежуточных опорах и прогибы всех пролетов могут считаться одинаковыми. Отпадает необходимость усиления прогона в первых пролетах и максимальные прогибы уменьшаются в 2,5 раза.

Консольно-балочные прогоны представляют собой продольные ряды брусьев или бревен со встречным расположением стыков за пределами опор. При этом более длинные брусья образуют в промежуточных пролетах две консоли, а в крайних - одну, на которые опираются более короткие брусья при помощи косого прируба, стянутого болтом. Такие прогоны применяют в покрытиях при шаге основных несущих конструкций не более 4,5 м, допускающем использование лесоматериалов стандартной длины.

2Дер балки; общ свед-я. (см. п. 6.12-6.16 СНиП II-25-80 «Дер. констр-ции»)

Прим-ся в кач-ве прогонов кровли, наслонных стропил, балок чердачных и м/уэт перекр-й, в покрытиях и перекр-х малоэт жил домов, в пром зд-х с агрессивн срелой и сельских производств зд-х. Пролеты 3-18 м, шаг 1-6 м. Рассчит-ся на прочность и жесткость как изгибаем эл-ты; балки дерев м/уэт перекр-й – на зыбкость расчетом на прогиб от сосредоточ силы 1 кН; при этом прогиб д.б. < 0,7 мм.

По типу поп сеч-я: балки цельного сеч-я; составные балки на податливых связях; клееные дерев; клеефанерн; армированные клееные дер.

Балки цельного сеч-я – изгот-ся из досок, брусьев, кругл лесомат-в. Пролет ≤6,5 м (ограниченность сортамента). Для < расч усилий исп-т разрезные балки, усиленные подбалками – уменьшают расч пролеты, подклад-ся под стыки балок и скрепл-ся с ними болтами. Длина консоли балки назнач-ся из усл-я, что общ касательная к упругим линиям балки и подбалки д. проходить в сеч-ии у конца консоли. Длну консоли приним-т: а 2 =0,17l+10см, l – пролет балки, 10 см – для обеспеч-я достаточн площади смятия.

Если временная нагр постоянна и равномерно распределена по всем пролетам (продольные балки подвесных потолков, прогоны кровли), то прим-т системы многопролетных статически определимых шарнирно-стержневых систем. ; ; ; l 1 =0,8·l; q=q пост +q вр. Рекоменд-ся схема со встречным расположением шарниров: по 2 шарнира в пролете ч/з пролет, исключая крайние пролеты. 2 схемы: 1. равномоментная; 2. равнопрогибная. Осн параметры : Расст-е от опор до шарниров х: 1. 0,15 l; 2. 0,21 l. Изг мом на опорах: 1. ; 2. . Изг мом в пролетах: 1. ; 2. . Макс прогибы в пролетах без шарниров: 1. ; 2. . Длины крайних пролетов l 1: 1. 0,85 l; 2. 0,8 l.

Предпочтение – равнопрогибным (консольно-рамочные пролеты).

Стыки прогонов по длине осущ в местах расположения шарниров косым прирубом. Боковое смещение шарнира предотвращается установкой вертикального болта; осн. недостаток – м. устроить максимальн пролет 4,5 м.

По равнопрогибной схеме также вып-т спаренные неразрезные прогоны, сост. из 2 и > рядов досок, поставленных на ребро и соед-х м/у собой гвоздями. Шаг расстановки гв - 500 мм. Первый ряд досок не им. стыка в первом пролете, второй – в последнем. Стыки досок устр-ся в точках, где изг мом = 0.

Кол-во гв с 1 стороны стыка: , х – расст-е от опоры до центра гвоздевого забоя.

29. Балки цельного сеч-я – изгот-ся из досок, брусьев, кругл лесомат-в. Пролет ≤6,5 м (ограниченность сортамента). Для < расч усилий исп-т разрезные балки, усиленные подбалками – уменьшают расч пролеты, подклад-ся под стыки балок и скрепл-ся с ними болтами. Длина консоли балки назнач-ся из усл-я, что общ касательная к упругим линиям балки и подбалки д. проходить в сеч-ии у конца консоли. Длну консоли приним-т: а 2 =0,17l+10см, l – пролет балки, 10 см – для обеспеч-я достаточн площади смятия.

Расч изг моменты: 1. в балках с макимальн изг мом при отсутств времен нагр в соседних пролетах: , а 1 – дл консоли: ; 2. в подбалке при загружении пост и врем нагрузкой по всем пролетам: , а – теоретич вылет косоли: а=0,17·l. По найденным изг мом подбир сеч-я балок и подбалок.

Для изготовления стропил в индивидуальном строительстве обычно используют деревянные материалы: доски, брус, бревна. Несмотря на относительную дешевизну, деревянные стропила для крыши обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать все кровельные нагрузки и служить верой и правдой долгие годы.

Другие возможные материалы для стропильных систем – металл и железобетон – для частного строительства применять нецелесообразно, ввиду их тяжелого веса, сложного монтажа и высокой стоимости.

Стропильная система обязана быть прочной, но не тяжелой. Конечно, для несущей основы кровли крупных промышленных зданий и многоэтажек, приходиться использовать металл или железобетон. А для обычных частных домов – это ненужное излишество. Стропила в этом случае делают деревянными – из досок, бруса (обычного или клееного), бревен.

Бревна используются редко, исключительно для срубов. Этот материал слишком увесистый, требующий от плотника высокого профессионализма и способности выполнять сложные врубки в местах креплений.

Брус – самый лучший вариант, из которого можно смонтировать прочные и долговечные стропила. Единственный недостаток бруса – высокая цена.

В качестве замены брусу часто используют более дешевые доски, толщиной минимум 40-60 мм. В список их преимуществ также можно включить небольшой вес, удобство в монтаже и высокий запас прочности.

К выбранному пиломатериалу предъявляют следующие требования:

Минимально допустимые сорта древесины – 1-3. Наличие сучков допускается в небольшом количестве (лучше обойтись вообще без них!), не более трех сучков, высотой до 3 см, на 3 м.п. Трещины также допустимы, но они не должны пронизывать древесину насквозь, их длина не может превышать половину длины материала.
Допускается использовать высушенную древесину с влажностью до 18-22%. Если эти показатели будут выше, стропила, по мере высыхания, могут потрескаться или выгнуться и потерять свою форму.
Несущие части стропильной системы выполняют из материала, толщиной от 5 см, шириной от 10-15 см.
Длина элементов из хвойных пород – до 6,5 м, а из твердых лиственных – до 4,5 м.
Все деревянные части стропил, до начала эксплуатации, должны быть обработаны защитными составами, предотвращающими их гниение, возгорание и повреждение насекомыми-древоточцами.

Основные части деревянной стропильной системы

Основной составляющей единицей деревянной стропильной системы является ферма – плоская треугольная конструкция. Стороны «треугольника» образуют стропильные ноги, соединенные сверху под углом. Для соединения стропил по горизонтали используются затяжки, ригели, схватки.

Стропильную систему составляют из нескольких ферм, выставленных на мауэрлат, и скрепленных между собой прогонами.

Чтобы лучше понять специфику фермы, определимся с ее элементами. Их состав и количество в одной конструкции зависит от типа крыши, ее габаритов и вида примененных стропил.

Итак, составные части могут быть такими:

Стропильная нога – это непосредственно сами стропила, на которые набивают обрешетку и укладывают кровельный материал. Ферма состоит из двух стропилин (балок), соединенных сверху в коньке в виде треугольника. Угол их наклона равен углу наклона кровельных скатов.
Затяжка – перекладина, скрепляющая стропильные ноги по горизонтали и не позволяющая им при нагрузке разъехаться в разные стороны. Используется в системе висячих стропил.
Ригель – балка, похожая на затяжку, но работающая по иному принципу. В системе она сжимается, а не растягивается. Скрепляет стропильные балки в их верхней части.
Схватка – также горизонтальная перекладина, соединяющая стропильные балки и повышающая устойчивость фермы. Используется в системе наслонных стропил.
Стойка – горизонтальная балка, служащая дополнительным упором для фиксации стропильных ног.
Подкос – элемент, монтируемый под углом к горизонтали, дающий стропилам дополнительную устойчивость.
Кобылки – применяются для удлинения стропильных ног при необходимости создания свесов.

Также в стропильную систему можно отнести детали, не относящиеся непосредственно к фермам, но использующиеся для их монтажа и сборки. Они такие:

Прогон – балка, идущая вдоль скатов, соединяющая стропильные ноги ферм. Частный случай – коньковый прогон, который устанавливают вдоль скатов кровли в ее наивысшей точке (коньке).
Обрешетка – состоит из брусьев или досок, набиваемых на стропильные ноги сверху вдоль скатов крыши. На обрешетку монтируют кровельный материал.
Мауэрлат – брус или доски, укладываемые по периметру наружных (капитальных) стен здания. Наличие мауэрлата предусмотрено для закрепления на нем нижних концов стропилин.
Лежень – элемент, похожий на мауэрлат, но укладываемый вдоль внутренней стены здания. На лежне закрепляют вертикальные стойки.

Типы стропильных систем

Из дерева можно собрать множество вариантов ферм и, соответственно, стропильных систем. Но всех их можно разделить на два типа: висячие и наслонные.

Висячие стропильные системы

Применяются для помещений без внутренних стен. Фермы, составленные из стропил, опираются исключительно на наружные стены, необходимости в дополнительной опоре нет. То есть висячими стропилами перекрывают один пролет, шириной 6-14 м.

Обязательной частью висячих ферм, кроме стропильных ног, соединенных вверху под углом, является затяжка – горизонтальная, соединяющая стропила балка. Затяжка становится основой «треугольника» фермы. В большинстве случаев она располагается снизу конструкции, соединяя нижние концы парных стропил. Но также используются схемы с приподнятой затяжкой. А также с ее видоизмененным вариантом – ригелем, который выглядит как приподнятая затяжка, но работает на сжатие, а не на растяжение, как истинная затяжка.

От наличия затяжки и ее расположения в ферме зависит необходимость использования мауэрлата. Если затяжка располагается у основания стропильных ног, то мауэрлат не нужен. При монтаже ферму опирают на наружные стены через имеющуюся затяжку, которая одновременно становится балкой перекрытия. Если же затяжка приподнята кверху или же вместо нее используется ригель, то в схему обязательно включается мауэрлат, как основа для крепления стропилин на верхних краях стен.

В качестве дополнительных элементов в висячей системе применяют бабки и подкосы. Они служат для упрочнения фермы, при перекрытии широких пролетов.

Бабка по своему виду напоминает вертикальную стойку, идущую от центра затяжки до верхней точки фермы (коньковой части). На самом деле бабка – это подвес, функция которого заключается в поддержке слишком длинной затяжки (более 6 м) и исключении ее прогиба.

В тандеме с бабкой, при еще большем увеличении длины затяжки, используют подкосы – диагональные балки. Их упирают одним концом в стропильную ногу, другим – в бабку. В одной ферме применяют два подкоса, с обеих сторон от бабки.

В дачных и небольших частных домах висячие стропила из дерева хороши тем, что позволяют устраивать просторные мансардные помещения без перегородок внутри. Конечно, речь идет о схемах, где отсутствуют подкосы и бабки. Их наличие возлагает на застройщика необходимость делить мансарду минимум на две комнаты.

Наслонные стропильные системы

Наслонная конструкция деревянных стропил применяется для помещений с внутренними капитальными стенами, которые служат дополнительной опорой для системы. При этом расстояние между наружными стенами (общий перекрываемый пролет) может быть в пределах 6-15 м.

Наслонные фермы, в обязательном порядке, состоят из стропильных ног, опираемых на наружные стены, и вертикальной стоки, опираемой на внутреннюю стену. При наличии двух внутренних стен в схеме может быть использованы две стойки.

В отличие от висячей, в наслонной системе обязательно присутствует мауэрлат, к которому крепятся стропильные ноги. Стойки врезаются в некое подобие мауэрлата – лежень. Это брус, укладываемый по верху внутренней опорной стены.

При пролете 6 м и менее используется простейшая наслонная ферма, состоящая из двух парных стропильных ног и стойки. Устройство деревянных стропил при увеличении пролета требует внесения в схему дополнительных деталей, таких как схватки и подкосы (подстропильные ноги).

Схватки похожи на затяжки в висячих системах, но они всегда располагаются выше основания стропильных ног. Основное назначение схватки – повышение устойчивости системы.

Для устойчивости предназначены и подкосы, которые также называются подстропильными ногами. Подкос поддерживает стропильную ногу, то есть, по сути, становится для нее дополнительной (третьей по счету, после мауэрлата и конькового прогона) опорой.

Наслонные деревянные стропила являются наиболее распространенными для частных жилых домов, коттеджей. Как правило, такие постройки имеют одну или несколько внутренних капитальных стен-перегородок, которые могут стать опорой и дополнительной поддержкой для прочной стропильной системы.

Способы креплений стропил на мауэрлате

Узел крепления стропил к мауэрлату – один из наиболее важных, от правильности его выполнения зависит функциональность стропильной системы, ее способность воспринимать нагрузки.

Всего существует два типа подобных креплений: жесткое и скользящее. Выбор одного из них зависит от схемы стропильной конструкции. Замена жесткого крепления на скользящее или наоборот, а также недостаточное обеспечение необходимой степени сдвига стропильной ноги приведет к тому, что схема «поломается» и не будет работать.

Жесткое крепление обеспечивает прочное, неподвижное сочленение стропилины с мауэрлатом. Сдвиг не допускается, однако возможен поворот стропилины в шарнире. Организовывают такое крепление двумя основными способами:

путем врубки стропильной балки в мауэрлат и дальнейшей фиксации узла уголками, скобами, гвоздями;
с помощью уголков из металла и опорного бруска.

Скользящее крепление (или как его называют кровельщики – «скользячка») несколько иного вида и функциональности. Оно позволяет стропильной ноге сдвигаться относительно опоры. Конечно, этот сдвиг не будет заметен глазу, но позволит стропильной системе не деформироваться при естественной усадке стен дома. Скользящее крепление особенно необходимо при строительстве деревянных срубов. Также оно реализуется при строительстве домов любого другого типа, если того требует схема и выполненный расчет деревянных стропил.

Чтобы обеспечить стропильной ноге небольшой запас хода относительно мауэрлата используются особые крепежные элементы – ползуны. Конструктивно они состоят из двух металлических элементов, первый из которых статичен, а второй – способен перемещаться относительно первого. Существует две разновидности скользящих креплений: открытого и закрытого типов.

Ползун открытого типа представляет собой сборную конструкцию, состоящую из двух отдельных частей: статичной планки-направляющей и уголка с загибом сверху. Направляющая продевается в загиб уголка и фиксируется на стропильной ноге, уголок крепится на мауэрлате. При изменении геометрических размеров постройки, направляющая может сдвигаться относительно жестко зафиксированного уголка на 60-160 мм.

Скользящее крепление закрытого типа по своему свойству точно такая же. Немного меняется конструкция, она уже не разборная, а цельная. Уголок, который крепится к мауэрлату, имеет в центральной части петлю. В нее вставлена направляющая, которая, в свою очередь, крепится к стропильной ноге.

Что собой представляют оба варианта креплений (скользящее и жесткое) показано в видео-ролике:

Другой важнейший узел стропильной фермы – узел крепления стропил в коньковой части. В частном домостроительстве для этих целей чаще всего применяют следующие варианты креплений:

внахлест;
встык;
с помощью врубки вполдерева.

Крепление внахлест считается самым простым вариантом. Верхние края парных стропилин просто-напросто накладывают друг на друга. Затем в обоих торцах выполняют отверстие и фиксируют соединение шпилькой или болтом с гайкой.

Для соединения встык верхние торцы стропильных ног спиливают под углом для того, чтобы появилась возможность совместить спиленные поверхности. Крепление выполняется с помощью гвоздей, которые забивают в торец коньковой части через обе стропильные ноги. Чтобы дополнительно зафиксировать гвоздевое соединение, используют деревянные горизонтальные накладки или металлические пластины, которые накладывают поверх соединения с двух сторон фермы.

Соединение вполдерева предусматривает предварительное выпиливание на верхних концах стропилин выемок на половину толщины бруса. Это позволяет совместить стропилины в коньке, как детали конструктора, не увеличивая при этом толщину конькового узла (как происходит при соединении внахлест). После совмещения деталей, их фиксируют гвоздями, болтами или нагелями.

Кроме описанных способов существуют и другие, менее распространенные. Например, соединение «шип-паз». Оно не является популярным, так как требует большого профессионализма от плотника. Суть крепления в том, что в одной стропилине выполняется углубление-паз, а на другой вырезается шип. Шип и паз совмещают и скрепляют гвоздевым боем или нагелем.

Одно из возможных соединений стропилин в коньке (встык, через коньковый прогон) рассматривается в видео:

Достоинства и недостатки деревянных стропил

Впрочем, никаких особенных сложностей работа с деревом и монтаж деревянных стропил не представляет. Кроме этого есть и другие преимущества использования дерева, как материала для стропил:

невысокая стоимость древесины;
повсеместная доступность;
сравнительно небольшой вес, упрощающий монтаж;
нет необходимости в привлечении тяжелой строительной техники;
универсальность, возможность применения на зданиях из любого материала, причем, независимо от несущей способности фундамента.

Недостатки выбора деревянных стропил незначительны, но их тоже необходимо знать «в лицо» перед началом строительства:

необходимость в обработке защитными средствами, предотвращающими возгорание и гниение дерева, а также снижающих его «привлекательность» для различных насекомых-вредителей;
применение деревянных стропил возможно только на пролетах до 14-17 м, для более широких пролетов рекомендовано использовать металл или железобетон;
несколько сниженный срок эксплуатации, по сравнению с металлическими или железобетонными фермами.

Таким образом, все недостатки являются, скорее, особенностями, чем реальными негативными сторонами. Этим и объясняется столь широкое распространение деревянных стропил в частном домостроительстве.

Консольно-балочные и неразрезные прогоны

В конструкциях перекрытий с одинаковой интенсивностью нагрузки во всех пролетах можно применить консольно-балочные прогоны (рис. 54).

В этих системах, в зависимости от расположения шарниров в их пролетах, можно получить равномоментное или равнопрогибное решение.

Существуют в этих решениях две схемы расположения шарниров: с двумя шарнирами (стыками) через пролет (рис. 54, а) и с одним шарниром в пролете (рис. 54,6). Вторая схема плоха тем, что в случае разрушения одного из пролетов происходит последовательное разрушение прогонов во всех остальных пролетах. Поэтому она не может быть принята для отдельных прогонов, а пригодна только для спаренных прогонов.

Расчет консольно-балочных прогонов с равными пролетами ведется при равномерно распределенной нагрузке расчетный пролет равен

При расстоянии шарниров от опор во всех пролетах x = 0,146*l = 0,15*l изгибающие моменты в середине пролета и на опоре будут:

Наибольший прогиб в тех пролетах, где нет шарниров, будет равен

Стыки прогонов осуществляются косым прирубом. Боковое смещение в шарнире предотвращается установкой одного вертикального болта (рис. 54,в).

При использовании пиломатериалов с предельной длиной 6,5 м величина пролетов консольно - балочной системы не должна превышать 4,5 м.

Рис. Консольно - балочные п неразрезные системы прогонов: а - схема с двумя шарнирами через пролет; б - схема с одним шарниром d пролете; в - конструкция шарнира-стыка прогона; г - общий вид неразрезного прогона

Спаренные неразрезные прогоны проектируются по второй схеме путем соединения двух систем с противоположным расположением шарниров (рис. 54, г). При этом все стыки делаются с прямым упором на расстоянии 0,21*l вправо и влево от опор.

При равных пролетах момент от равномерно распределенной нагрузки будет ql2/10; на второй опоре тоже равен ql2/10, а на последующих ql2/12. При уменьшении крайнего пролета на 20% моменты на опорах выравниваются. В этом случае опорный момент будет M0 = ql2/l2, а пролетный Mn = ql2/24.

Уменьшение крайнего пролета на 20% полезно еще и потому, что при величине средних пролетов 6м крайний элемент прогона вместе с консолью будет иметь такую же длину. В противном случае потребовалось бы для крайних элементов применять длинномер или устраивать стык вблизи крайней опоры, что не рекомендуется.

Рис. Работа стыка в неразрезном прогоне

Стыки досок скрепляются гвоздями, рассчитанными на действие поперечной силы Q, определяемой из условия (рис. 55):

Число гвоздей при расчетной несущей способности на один срез гвоздя Тгв будет:

Полученное число гвоздей необходимо располагать по обеим сторонам стыка. На остальной части прогона ставится по одному гвоздю через 0,5 м.

Прогоны покрытий цельного сечения выполняют из досок на ребро, брусьев и бревен, окантованных с обеих сторон. Разрезные прогоны более просты в изготовлении и монтаже, но требуют большого расхода древесины. Они стыкуются на опорах, впритык, на накладках или в разбежку. В консольно-балочных неразрезных прогонах из спаренных досок стыки устраивают в пролете.

Консольно-балочные прогоны являются многопролетными статически определимыми системами . Их применение целесообразно в том случае, когда временная нагрузка неподвижна и равномерно распределена по всем пролетам прогона.

Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,147l (l- пролет консольно-балочного прогона), то моменты на опорах будут равны по абсолютному значению максимальным моментам в пролетах, и получается так называемое равномоментное решение прогона.

Для выравнивания моментов, в первом и последнем пролетах значение этих пролетов, надо уменьшить до 0,85l. Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,211l, то получится равнопрогибное решение, при котором максимальные прогибы во всех пролетах, кроме крайних, будут одинаковыми. .

При уменьшении крайних пролетов до 0,79l прогибы в этих пролетах будут равны прогибам в остальных пролетах.

Если крайние пролеты равны остальным, т. е. l1=l, то изгибающий момент на первой промежуточной опоре будет Mоп=ql2/10, а прогиб прогона в крайнем пролете f1= 2,5qнl4/384EJ.

При этом сечение прогона в крайних пролетах должно быть усилено, а опорная реакция первой промежуточной опоры будет больше остальных на 13 %, что потребует проверки и возможного усиления опорной конструкции.

Консольно-балочные прогоны выполняют из брусьев. По длине они соединяются в местах расположения шарниров косым прирубом. Во избежание смещений под действием случайных усилий в середине косого прируба ставят болты. В случае равномоментного решения болты не должны быть затянуты, чтобы обеспечить перелом упругой линии прогона, образующийся в шарнире, между консолью и подвесной частью прогона. При равнопрогибном решении прогона в местах расположения шарниров упругая линия проходит плавно и перелома не имеет, что позволяет плотно затягивать болты (болты принимают не менее 12мм).

К недостаткам консольно-балочных прогонов можно отнести то, что при обычной длине лесоматериала, равной 6,5 м, перекрываемый пролет невелик и не превышает 4,5 м. Кроме того, необходимо либо уменьшить крайние пролеты, либо увеличить поперечное сечение прогонов в этих пролетах. При этом следует иметь в виду, что давление на первую и последнюю промежуточные опоры при равных пролетах больше, чем на остальные опоры. Поэтому при пролетах более 4,5 м целесообразно применять спаренные неразрезные прогоны.

Поэтому при необходимости перекрывать большие пролеты прогоны подкрепляют подкосами или устраивают в виде балки усиленной подбалкой.

Балки усиленные подбалкой представляют собой многопролетную статически определимую неразрезную систему. Подбалки уменьшают расчетный пролет балок на величину 2а – положение точки, в которой углы наклона косательных к упругим линиям балки и подбалки, одинаковы, зависит от соотношения жесткостей балки и подбалки.

Спаренные неразрезные прогоны состоят из двух рядов досок, поставленных на ребро и соединенных гвоздями, забиваемыми конструктивно с шагом 50 см. Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков, но первый ряд не имеет стыка в первом пролете, а второй ряд досок - в последнем пролете.

Доски одного ряда соединяют по длине без косого прируба. Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда, не имеющего в данном месте стыка. Гвоздевой забой стыка должен быть рассчитан на восприятие поперечной силы. Количество гвоздей с каждой стороны стыка определяют исходя из того, что поперечная сила, приходящаяся на один ряд досок Q≈ М0П/2хГВ, в то же время равна Q=nГBTГВ, откуда nГВ = Моп/2хГВ ТГВ

гдехГВ - расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя, учитывая, что каждый гвоздь воспринимает одинаковое усилие, равное ТГВ. Т – несущая способность одного среза гвоздя из условия смятия древесины или изгиба.

Стыки досок устраивают в точках, где изгибающий момент в неразрезных балках, загруженных равномерно распределенной нагрузкой по всей их длине, меняет знак, т. е. на расстояниях от опор, равных 0,21l. При этом крайние пролеты l1 должны быть меньше или равны 0,8l.

Прогоны являются несущими конструкциями покрытий, рабочих площадок, платформ и элементами ряда сооружений из дерева. П рогоны являются опорами настилов и укладываются на основные несущие конструкции с шагом от 1 до 3 м. Они бывают однопролетными, свободно опертыми и многопролетными неразрезными и консольно-балочными. Рассчитываются на изгиб от равномерно распределенной нагрузки q , которая состоит из собственной массы покрытия g и снега р, отнесенных к горизонтальной проекции покрытия. При угле наклона покрытия и шаге расстановки прогонов В нагрузку находят из выражения q =(g + p ) B . Максимальный относительный прогиб прогонов покрытий не должен превышать 1/200 пролета.

Цельные прогоны покрытий:

1 - прогон; 2 - болт; 3 - гвозди; 4 - бобышки

Прогоны рассчитывают на изгиб от действия только нормальной составляющей нагрузки от настила, определяемой с учетом шага прогонов q x = q cos а, если настил, как, например, двойной перекрестный, воспринимает скатные составляющие, и может при этом иметь любое, в том числе дощатое, сечение. Если такой настил отсутствует, прогоны работают и рассчитываются на косой изгиб от нормальной и скатной q y = qsin а составляющих нагрузки и изготовляются из брусьев или бревен, в которых косого изгиба не возникает.

Спаренный неразрезной прогон:

а - общий вид; б - деталь стыка; в - расчетная схема; 1 - доски; 2 - гвозди

Расчет спаренного прогона производят по схеме многопролетной неразрезной балки на нормальную составляющую нагрузки. Максимальные изгибающие моменты возникают в прогоне над опорами- над второй опорой момент равен М=ql 2 /10 и над промежуточными M = q × l 2 /2. Сечение на второй опоре, усиленное третьей доской, как правило, работает с достаточным запасом прочности.