Цельнодеревянные дощатые фермы

Цельнодеревянные дощатые фермы применяются в настоящее время главным образом в деревянных стандартных зданиях для малых пролетов 6—9 м при частой, через 1 —1,5 м, расстановке их.

Современные конструкции должны быть не только надежны в эксплуатации, но и индустриальны в производстве. Конструкция индустриальна, если она технологична и проста в изготовлении, состоит из возможно меньшего числа элементов, имеет хорошие технико-экономические показатели и выполняется с минимальной затратой ручного труда. В этом смысле индустриальными являются не только клееные конструкции. Применение в ряде случаев вместо клееных элементов простых брусьев или даже круглого леса, не снижая индустриальности, упрощает изготовление и уменьшает стоимость конструкции. Деревянные элементы при этом должны иметь простую, удобную для обработки форму, без врубок, шипов и пр.

В СССР был разработан метод высокотемпературной сушки крупных сортиментов без образования трещин, однако большого распространения он еще не получил, поэтому следует учитывать, что брусья и бревна обычно применяются с повышенной влажностью. Конструкции из таких элементов должны находиться в условиях, обеспечивающих дальнейшее их высыхание в процессе эксплуатации. При этом происходит существенная усушка лесоматериала поперек волокон с одновременным появлением усушечных трещин. Изменение поперечных размеров элементов может вызвать расстройство узлов (в особенности при решении на врубках) и дополнительные деформации конструкций. Усушка вдоль волокон незначительна, и с ней можно не считаться.

Отсюда следует, что при разработке конструкций ферм необходимо путем соответствующего решения узлов и стыков исключить вредное влияние усушки. Клееные элементы, которые должны выполняться только из сухих досок, указанных недостатков не имеют. В приводимых ниже примерах проектирования ферм учтены высказанные положения.

В примерах 8—11 фермы запроектированы металлодеревянными с нижним поясом из круглой (примеры 8 и 9) или профильной (примеры 10 и 11) стали без применения врубок. Вариант деревянного нижнего пояса приведен в примере 8. Сравнение расхода материалов на фермы для вариантов со стальным и деревянным нижним поясом показало, что при деревянном нижнем поясе значительно (на 67%) увеличивается расход древесины и лишь немного (на 8%) уменьшается расход металла. Экономического эффекта применение ферм с деревянным нижним поясом не дает.

Принципы решения узлов во всех фермах в основном одинаковы.

Раскосы решетки при помощи прикрепленных к ним металлических пластинок-наконечников надеваются на узловые болты. Узловой болт проходит в центре специального металлического Вкладыша, расположенного в узле и зажатого между концами элементов верхнего пояса. Усилия от раскосов через металлические пластинки воспринимаются узловым болтом, который передает их на металлический вкладыш, а последний распределяет их по двум поверхностям соприкасания с торцами деревянных элементов верхнего пояса. Работа узлового болта в металле с последующим распределением усилия по большой поверхности древесины, отсутствие скалывания и простота сборки являются положительной особенностью данного решения узла. Кроме того, усушка деревянных элементов поперек волокон не сказывается отрицательно на работе узла: вкладыш зажат между торцами элементов верхнего пояса, а усилие с раскосов на пластинки-наконечники передается или нагелями, работающими вдоль волокон, или упором торца раскоса. В фермах с деревянным нижним поясом (пример 8, вариант 2) при указанных   принципах конструирования усушка поясов не приводит к расстройству узлов и дополнительным прогибам ферм.

Узловые вкладыши в зависимости от схемы фермы могут иметь прямоугольную или клиновидную форму. Деревянные элементы верхнего пояса примыкают к металлическим обычно на части их высоты, обеспечивая заданный эксцентрицитет приложения нормальной силы с целью уменьшения расчетного изгибающего момента в панелях верхнего пояса. Величина максимально возможного эксцентрицитета определяется обычно из условия равенства расчетного момента в пролете панели опорному моменту. В этих фермах деревянные элементы очень просты в изготовлении: весь процесс изготовления заключается в основном в опиливании брусьев или досок по концам под прямым углом к продольной оси.