Прогоны
Прогоны – это несущие элементы из досок, брусьев, клееных элементов или бревен в конструкциях покрытий или подвесных перекрытий, которые проектируются в виде однопролетных или многопролетных балок. Разрезные прогоны более просты в изготовлении и монтаже, их стыки устраиваются на опорах впритык, с перепуском или косым прирубом (рис. 2).
Для уменьшения расчетных усилий и прогибов могут применяться балки, усиленные подбалками, или они должны проектироваться неразрезными.
В конструкциях покрытий производственных зданий большой длины рекомендуется применять статически определимые многопролетные неразрезные консольно-балочные прогоны, преимущества которых перед разрезными очевидны. В консольно-балочных прогонах шарнирные стыки элементов устраивают по 2 через пролет (т.н. схема со встречным расположением шарниров, рис. 1). Эта схема отличается повышенной надежностью по сравнению со схемой с последовательным расположением шарниров ‑ по одному в каждом пролете, за исключением одного. В случае разрушения в одном из пролетов при встречном расположении шарниров в худшем случае обрушатся два соседних, а при последовательном расположении прогон может обрушиться по всей длине здания.
Рис. 1 Расчетная схема и конструкция брусчатого консольно-балочного прогона покрытия
равнопрогибной системы со встречным расположением шарниров
Рис. 2 Стык брусьев косым прирубом с конструктивным болтом М12
Варьируя расстояние от шарниров до опоры х, можно уменьшать величину опорного или пролетного изгибающих моментов, а также величину прогибов в пролетах, по сравнению с разрезными прогонами.
При устройстве стыков (шарниров) на расстоянии от опоры х = 0,147 l получается равномоментное решение (рис. 3), при котором максимальные значения пролетных и опорных изгибающих моментов M = q l 2/16 одинаковы во всех пролетах, кроме крайних (рис. 3, эпюра М).
Рис. 3 Равномоментная схема брусчатого конслольно-балочного прогона и
эпюры моментов и прогибов
Для выравнивания моментов в крайних и средних пролетах целесообразно укоротить крайние пролеты на 15 %.
Максимальный прогиб получается в средних пролетах без консолей f = 
.
В консольно-балочных равномоментных прогонах из брусьев или бревен в стыке в виде косого прируба в середине нахлестки устанавливается по одному конструктивному болту диаметром 12 мм. Жесткое решение стыка здесь недопустимо, чтобы не изменилась расчетная схема прогона. Болты не рекомендуется затягивать, чтобы обеспечить свободный поворот концов консоли и пролетной балки в стыке, где упругая линия деформированной оси прогона имеет перелом (см. рис. 2, эпюра f).
При устройстве стыков в каждом пролете на расстоянии х = 0,211 l от
опоры получается равнопрогибное решение прогона, показанное на рис. 4. При таком решении прогибы прогона во всех пролетах, кроме крайних, одинаковы и составляют f = 
, что вдвое меньше, чем в прогонах равномоментной схемы.
Рис. 4 Равнопрогибная схема брусчатого конслольно-балочного прогона и
эпюры моментов и прогибов
Упругая линия деформированной оси прогона при равномерно распределенной нагрузке во всех пролетах, кроме крайних, одинакова и имеет угол поворота над опорой φ = 0. Таким образом, в каждом из этих пролетов прогон может рассматриваться как однопролетная балка, жестко защемленная на обеих опорах. В такой балке при равномерно распределенной нагрузке изгибающие моменты над опорой и в пролете распределяются в пропорции 2:1. Тогда наибольший момент над средней опорой составляет M оп = ⅔ ⅛ ql 2 = ql 2/12.
Для выравнивания прогибов в крайних и средних пролетов крайние целесообразно укоротить на 20 %. Болты в стыках можно затягивать плотно.
Основные параметры консольно-балочных схем многопролетных прогонов
Изменяя расстояние х от опоры до стыка, можно получить разные соотношения моментов в пролетах и над опорами и прогибов в разных пролетах. Но имеет смысл рассматривать только две схемы: равномоментную и равнопрогибную, поскольку их расчеты производятся по двум группам предельных состояний. Равномоментная используется, если нужно минимизировать моменты, равнопрогибная – когда определяющим становится расчет прогибов.
При нормальной длине лесоматериалов 6,5 м консольно-балочная неразрезная схема прогона может быть применена при пролете не более 4,5 м, поскольку заготовочная длина материала больше пролета прогона на длину двух консолей. Чтобы перекрыть пролет 6 м длина бруса должна быть 7,8 м.
К недостаткам консольно-балочных прогонов можно отнести также и то, что даже небольшая разница временной нагрузки в разных пролетах может приводить к значительным увеличениям расчетных изгибающих моментов и прогибов.