ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ПРОЛЕТНОЙ СИСТЕМЫ
В сложившейся в России практике строительства применение клееных элементов в конструкциях зданий и сооружений становится целесообразным с пролётов более 6 метров. Определение наиболее подходящей системы задача совместной работы архитектора и конструктора. Эта работа обуславливается основными параметрами здания, существующими габаритами, планами, назначением, требованием существующей архитектурной среды, ограничениями, налагаемыми надзорными организациями и требованиями к безопасности.Инженер может выбрать из нескольких вариантов несущей конструкции, т.к. технически и исходя из свойств материала, все они вполне применимы для создания более или менее значительного пролёта и заданных высотных характеристик.
Инженерный расчёт при проектировании конструкции основывается на рациональном принципе экономической достаточности, когда форма несущей системы соответствует кривой давления при существующих нагрузках.
Для современных деревянноклееных изделий зависимость между размером пролёта и несущей способностью позволяет определить наиболее приемлемые статические схемы. Для малых расстояний — однопролётные цельные балки, для средних — прямые решётчатые балки, шарнирные стержневые конструкции и рамы, при значительных - арки и сетчатые криволинейные оболочки.
При расчёте пролётного строения в качестве основания берутся точки опирания.
Ниже примеры некоторых статических схем.
ОДНОПРОЛЁТНАЯ БАЛКА
Однопролётная балка имеет две точки опирания и работает на изгиб.
В одной из точек опирания такая балка закрепляется, но при этом свободно вращается, в другой свободно вращающейся и подвижной в направлении оси балки. Следует учитывать, что выбор однопролётной балки с постоянным поперечным сечением является не самым экономичным. Поэтому такое решение ограничено областью конструктивных решений потолочных балок, прогонов, стропил.
ОДНОПРОЛЁТНЫЕ БАЛКИ С КОНСОЛЬЮ
Благодаря влиянию опорного момента у однопролётной балки с одной или двумя консолями, суммарный момент в пролёте, так же как и прогиб, оказывается меньше, чем у однопролётной балки.
Соотношение пролёта lк длине консоли a принимают как 7:3 при равномерно нагруженных консолях. Опорный и пролётный моменты здесь почти одинаковы при использовании балки постоянного поперечного сечения.
МНОГОПРОЛЁТНЫЕ БАЛКИ
Хотя неразрезные балки являются статически не определяемыми, практика их применения (к примеру, кровли ангарных строений) позволяет использовать более экономичные поперечные сечения.
Неразрезные балки, перекрывающие более, чем два одинаковых пролёта, имеют момент по которому определяют размер сечения меньший, чем пролётный момент однопролётной балки.
При значительной длине строения допускается применение жёстких соединений.
Для достижения одинаковых изгибающих моментов на опоре и в пролёте при равномерной нагрузке используют шарнирное соединение. Число шарниров должно соответствовать числу внутренних опор. Неразрезная балка с шарнирным соединением носит название Балки Гербера.
ФЕРМЫ
В большепролётных сооружениях наиболее распространёнными случаями использования ферм являются кровельные и мостовые конструкции. Ферма образована треугольниками, состоящими из стержней, соединение которых условно принимается как шарнирное. Стержни в такой системе работают только на растяжение и сжатие.
ТРЁХШАРНИРНЫЕ РАМЫ И АРКИ
Статическая схема трёхшарнирных рам и арок обладает преимуществом в их малой чувствительности к смещениям опор, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.