ВСНХ	СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОМИТЕТ	СССР
КАРЛСЕН Г. Г.» инж.
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Сообщение, заслушанное на Высших Курсах по организации капитального строительства в марте 1929 года
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО Москва
вснх
СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОМИТЕТ
СССР
Пролетарии всех стран., соединяйтесь!
КАРЛСЕН Г. Г., инж.
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Сообщение, заслушанное на Высших Курсах по организации капитального строительства в марте м-це 1929 г.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
Москва

Главлит № А—53457.
Зак. № 694. 1930 г.
Тираж 4100 экз. З1/^
ПРЕДИСЛОВИЕ
(от автора).
„В предлагаемом объеме, материал по „Деревянным конструкциям" зачитан на курсах повышения квалификации при Московском Губотделе ВССР в 1929 г. Одновременно доклад на ту же тему был сделан и на Высших Курсах (конференции) по организации капитального строительства при Строительном Комитете ВСНХ СССР. Во избежание одновременного печатания данного материала обоими курсами—организацию издания его приняли на себя Высшие Курсы по организации капитального строительства ВСНХ СССР.
Отсутствие в русской литературе широкого освещения вопросов „о выборе материала в конструкции" побудило автора в настоящем изложении несколько детальнее остановиться на сравнительной оценке основных видов строительства, с точки зрения рационального использования в них строительной древесины. На Высших Курсах (конференции) по организации и реконструкции капитального строительства второго созыва— докладчик предполагает несколько сузить эту общую часть доклада, за счет увеличения объема конструктивно-расчетной части его".
Карлсен Г. Г., инж.
Деревянные конструкции.
Сообщение, заслушанное на Высших Курсах по организации капитального строительства в марте м-це 1929 года.
I.
Основные области и формы рационального использования дерева в современных инженерных конструкциях;
Мировая война и экономические последствия ее снова пробудили интерес к деревянным конструкциям и в некоторых странах способствовали небывалому расцвету инженерного строительства в деревне.
Особенно Германия, в разгар войны отрезанная от всех внешних источников сырья и топлива, должна была оценить возможность непосредственно использовать в строительстве запасы накопленной веками древесины своих отечественных и оккупированных у противника лесов. Переход к деревянному гражданскому строительству значительно сократил расходование минерального топлива, освобождая запасы его для транспорта и металлургической, силикатной и химической промышленности, обслуживающих нужды военного ведомства. В условиях военного строительства большое значение приобретали также: короткий срок заготовки и сборки деревянных сооружений, легкий вес деревянных конструкций, возможность быстро разобрать и перевезти их на новое место и пр. и пр.
Естественно поэтому, что именно Германия вложила много инициативы и труда в разработку новых инженерных деревянных конструкций. За время войны немецкие частные строительные конторы Тухшерера, Хетцера, Мельтцера, Грейма, Кюблера и др. усовершенствовали и широко использовали многочисленные изобретения, более или менее удачно решающие сопряжения элементов деревянных конструкций.
Не следует, однако, думать, чтобы экономический эффект, полученный ими, определялся исключительно условиями военного времени. Некоторые области строительства и теперь широко обслуживаются этими конторами. Так, например, легкие сооружения, предназначенные для послевоенных певческих торжеств в Дрездене (на 32 000 участников), в Вене (на 90000 участников) и др. городах осуществлены в дереве; значительная часть мирных промышленных сооружений покрывается по деревянным стропилам; почти все облегченное стандартное жилищное строительство, даже так называемые „стальные дома11 имеют деревянный каркас; наконец, и сейчас еще не утратил своего значения довоенный циркуляр Главного Управления швейцарских железных дорог, в котором предлагается при постройке железнодорожных сооружений, покрытий вокзалов, перронов, депо, навесов и пр. применять преимущественно дерево. Если в Германии и др. странах, в в о з я щ и х лес, экономические предпосылки столь благоприятны для применения дерева в инженерных сооружениях мирного времени, то тем
6	ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
более в СССР, вывозящем лес, и в особенности теперь—дерево может и должно служить одним из основных строительных материалов.
Гигантские промышленное и жилищное строительства СССР, развивающиеся в ускоренном темпе, до крайности напрягли материальные рес-сурсы страны.
Неисчерпаемые и быстро реализуемые запасы древесины, имеющиеся в лесах нашего Севера и Сибири, могут и должны заменить сортовое и круглое железо, кирпич, цемент, пробку и др. дефицитные стройматериалы. Надо извлечь эти запасы и надо суметь так использовать их, чтобы качество строительства от этого не пострадало. Надо научиться строить из дерева капитальные сооружения не менее долговечные, чем из камня. Планируя и, до известной степени, предрешая строительство ближайших пятилетий в СССР, необходимо теперь же определить место дерева в ряду других стройматериалов и применять его в тех частях сооружений, в которых действительно используются положительные качества этого прекрасного строительного материала. К дереву (так же, как и ко всякому другому строительному материалу) должен быть приложен беспристрастный анализ, вскрывающий и сопоставляющий основные строительные качества его как положительные, так и отрицательные, и определяющий основные формы и объекты строительства, допускающие действительно рациональное применение дерева. Если нельзя было ждать беспристрастного анализа от частных строительных контор Германии, то от нас самих—от Всесоюзного Института Сооружений мы обязаны его потребовать. Вместе с тем должны быть систематизированы и основные формы самих деревянных конструкций. Как в свое время патентованные конструкции „Монье“, „Геннебика" и т. д. были объединены общей, научно-обоснованной теорией „железобетона", так и деревянные конструкции, представляемые и теперь еще целым рядом патентов и фирм, должны быть критически пересмотрены, объединены и в элементах своих систематизированы по главным признакам.
Из „положительных свойств* дерева, наиболее ценным в строительстве можно считать малый объемный вес его при относительно большой крепости вдоль волокон. Точное значение объемного веса древесины вообще не может быть дано, в виду зависимости его от породы, плотности, влажности, смолистости, суковатости и пр.; но приведенный в Т. У. и Нормах объемный вес у = 0,6 t/м3 задан для воздушно-сухой сосны достаточно осторожно, и несмотря на это в 13 раз меньше объемного веса железа и в 4 раза меньше объемного веса железобетона. Другие хвойные породы: ель, пихта, лиственница и пр., дающие вместе с сосной основную массу строительной древесины, имеют еще меньший объемный вес. Если в конструкции измерять преимущество того или иного строительного материала его удельной крепостью, отнесенной к весу объемной единицы материала, то оказывается, что в работе на изгиб дерево нисколько не уступает стали III, так как для воздушно-сухой сосны = ^== 167, т ГТ [П 1 1 300	1	т Т Л о
что соответствует для стали =_-А—167. И действительно, вес деревянной стропильной фермы почти вовсе не превышает веса фермы металлической. По сравнению же с железобетоном дерево имеет 10-кратное преимущество, если условно считать для железобетона —= 16,7 (<167). Это превосходство дерева над железобетоном сильно сказывается в обычных конструкциях покрытий, меньше—в конструкциях стен и, конечно, почти совсем утрачивается в подземных фундаментах, подпорных стенках и т. п.
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА.
7
Коэффициент теплового сопротивления—сухой древесины хвойных пород поперек волокон r= J — 10. В этом отношении дерево приблизительно в 10 раз превосходит железобетон и в 400 раз сталь III. Если учесть, что СССР ежегодно затрачивает около 1 миллиарда рублей на отопление жилых и служебных помещений, то следует признать, что в нашем жилищном, совхозном и промышленном строительстве удельный вес этого преимущества чрезвычайно велик. Промерзание элементов железобетонного или железного каркаса, потение и ржавление их, необходимость тщательного утепления каждой железобетонной перемычки, каждой железной балки покрытия и пр., — все эти неприятности совершенно не существуют в деревянном строительстве.
В промышленном строительстве, при значительной протяженности его сооружений, большое значение приобретает сравнительно малая величина коэффициента линейного температурного расширения дерева вдоль волокон. Для воздушно-сухого дерева хвойных пород этот коэффициент принимается от 0,000004 до 0,000005, т.-е. в 2—3 раза меньше, чем для железа и железобетона. Так как кроме того и модуль упругости дерева почти в 2,5 раза меньше, чем он условно может быть принят для железобетона, то при одном и том же понижении температуры, добавочные температурные напряжения в закрепленном дереве вдоль волокон по крайней мере в 2 X 2,5 — 5 раз меньше соответственных напряжений в железобетоне. Если при этом учесть, что растяжению вдоль волокон дерево сопротивляется почти в 25 раз лучше, чем бетон и, что дерево не так глубоко промерзает как железобетон—можно считать установленным, что даже в очень протяженных сооружениях деревянные конструкции могут быть предоставлены непосредственному действию мороза и, несмотря на это, вовсе не нуждаются в разрезке температурными швами.
Упругие свойства дерева поперек волокон используются главным образом в сочетании с другим свойством, с вязкостью его—со способностью дерева держать гвозди, костыли, шурупы. Это ценное качество дерева до сих пор не удалось еще воспроизвести ни в одном из новых материалов. Показательно, что даже самые последние модели железобетонных шпал не обходятся без деревянных подкладок для упругой передачи удара хрупкому железобетону и деревянных пробок для удержания костылей. В строительстве способность дерева вязко держать гвозди, даже при некоторой динамичности загружения, до последнего времени использовалась главным образом во временных сооружениях, опалубках, заборах и т. п. Впрочем и в самых капитальных сооружениях, и в дворцах, и в домиках рабочего поселка штукатурка уже давно подвешивается к потолку исключительно в расчете на сцепление и трение забитых в подшивку драночных гвоздей. Но лишь совсем недавно гвозди стали применятся и в инженерных конструкциях. За короткий срок рационального использования гвоздевого нагеля, деревянное строительство уже обогатилось целым рядом новых весьма интересных конструктивных форм.
Легкость и простота заготовки и механической обработки дерева и большая скорость сборки деревянных сооружений несомненно еще долго будут служить одной из причин, делающих дерево неизбежным спутником всех видов строительства. Нет, пожалуй, ни одного сооружения, которое бы возводилось без деревянных подмостей, копров, стремянок или без деревянных опалубок, кружал, мачт и т. п. Дерево в заготовке не требует расходования топлива на отливку или прокатку, в обработке не требует тяжелых кузнечных и слесарных приспособлений, горячей клепки, сварки и пр. Дерево может заготовляться и собираться
8
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
в любое время года, его не нужно выдерживать неделями в тепле прежде-чем пускать в эксплоатацию. Срок сборки деревянного сооружения может быть сокращен до минимума почти независимо от масштаба и климатических условий строительства.
К этому необходимо добавить еще возможность разобрать, переделать, перенести деревянное сооружение на новое место. Недаром дерево (несмотря даже на пожарную опасность) является излюбленным материалом для постройки выставочных павильонов, временных аудиторий и концертных помещений, возникающих по поводу народных празднеств и юбилейных торжеств. В отличие от железобетона дерево, без усложнения конструкции, допускает многЪкратное использование материала. Разобранное на отдельные мелкие и легкие части, в некоторых случаях даже прямо в виде досок, деревянное сооружение легко выдерживает перевозку на дальние расстояния и повторную сборку. В промышленном строительстве большое значение имеет возможность безболезненного расширения производственного помещения как в плане, так и в разрезе, возможность надстройки, перестройки и, наконец, даже полной сломки оборудования с использованием материала по другому назначению. Деревянное строительство, в отличие от железобетонного, действительно осуществляет идею здания оболочки-чехла, гибко охватывающего габариты внутреннего производственного организма и легко подчиняющегося изменениям, росту и развитию этого организма.
Хорошая сопротивляемость дерева химическому воздействию паровозного дыма послужила поводом к изданию ранее упомянутого циркуляра Главного Управления Швейцарских железных дорог. Преимущество дерева в этом отношении перед железом и даже железобетоном—несомненно, и, конечно, в одинаковой мере относится изданиям и сооружениям при железных дорогах как швейцарских, так и СССР. Для нашего промышленного строительства еще большее значение имеет стойкость дерева в отношении воздействия на него паров кислот и солей: там, где железные конструкции быстро разрушаются от ржавчины—в красильном, солеварном, сернокислотном и других химических производствах— дерево, без каких-либо изменений или повреждений, стоит десятилетия.
Долговечность здоровой древесины вообще почти беспредельна. Образцы древесины сосны, вырезанные из стропильных ферм „Петровских" времен, показали увеличенную крепость по сравнению с древесиной современной сосны хорошего качества. Это не значит, конечно, что дерево на воздухе со временем твердеет, вероятно, на эти стропила в свое время пошел отборный спелый лес повышенной марки: но во всяком случае это значит, что за 200-летний период древесина не дала измеримого ослабления механической крепости. Чрезвычайно ценно при этом, что дерево не требует никакого ухода; его не надо красить, оно не боится резко-переменного влияния мороза и жары—если только оно защищено от загнивания. Существуют стропила весьма древних сооружений, в которых дерево пережило несколько „поколений" болтов, хомутов и др. металлических связей, которые пришлось сменять из-за ржавления их, при возможности повторно использовать хорошо сохранившиеся деревянные части.
Дерево может и должно быть отнесено к материалам весьма долговечным, во всяком случае не менее долговечным и капитальным, чем, например, железо; в некоторых частных случаях дерево оказывается даже более долговечным, чем железобетон. Пренебрежительное отнесение деревянных сооружений к низшим классам строительства не оправдывается, строительными свойствами этого прекрасного материала, в то же время, однако, оно служит поводом к нерациональному использованию дерева
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА.
9
в строительстве. Если применять дерево всюду и везде только потому, что оно дешево, „замогиливать11 его в земле и сырых подвалах, герметически закупоривать его, не просушив предварительно, и т. д. и т. д., то, конечно, можно вовсе уничтожить все положительные качества дерева, уничтожить и самую дешевизну его применения и вызвать, наконец, хроническую „дефицитность11 его даже в СССР(1).
Как и всякий строительный материал, дерево имеет свои недостатки. Недостатки эти, конечно, ограничивают область рационального применения дерева в строительстве, однако, при внимательном рассмотрении их, в большинстве сооружений эти недостатки легко могут быть обойдены, если даже не устранены вовсе; в тех же областях строительства, в которых дерево не удается использовать рационально—следует вовсе отказываться от его применения, заменяя его другими более подходящими материалами.
Из „отрицательных свойств" строительного дерева прежде всего должна быть рассмотрена его склонность, в определенных условиях, соединяться с кислородом воздуха: дерево—сложное органическое вещество, окисление его приводит к более или менее полному нарушению связи между волокнами и, в конце концов, даже к полному разрушению самих волокон древесины. Скорость процесса окисления определяется либо высокой температурой, вызывающей катастрофическое разрушение древесины — горение ее, либо деятельностью более или менее активных микроорганизмов, вызывающих медленный распад—гниение древесины.
Сопротивление дерева разрушительному действию высокой температуры само по себе довольно велико. Сухая перегонка дерева, правда, начинается уже при температуре 160° С. Однако процесс разрушения древесины протекает очень медленно, отчасти из-за малой теплопроводности самого дерева, отчасти же вследствие образования еще менее теплопроводного защитного слоя обугливающейся древесины. В этом отношении дерево может считаться даже более огнестойким строительным материалом, чем железо — материал крайне теплопроводный, с большим коэффициентом линейного расширения. Во время пожара металлические конструкции распирают стены и разрушают здание и внутреннее оборудование его, много скорее и много основательнее, чем деревянные. Недостатком дерева является не столько малая сопротивляемость его действию огня, сколько способность его поддерживать горение. Большое скопление дерева в сооружении, при отсутствии другого „горючего11 в виде склада товаров, меблировки или оборудования, само по себе опасно в пожарном отношении. Так, например, деревянное междуэтажное перекрытие по железным..балкам более опасно в пожарном отношении, чем то же перекрытие по деревянным балкам, поскольку деревянные пол и накат или подшивка в обоих случаях составляют главную массу „горючего11, питающего пожар, а сама по себе железная балка при пожаре скорее потечет и вызовет большие разрушения, чем деревянная. Для покрыти&дщ волнистого железа над литейным или сборочным цехами металлического завода, в которых и гореть то нечему, в пожарном отношении, конечно, следует отдать предпочтение металлическим стропильным фермам; но если здание покрыто по деревянной обрешетке и утеплено сфагнумом, или, если в 'самом покрываемом помещении расположен склад горючих материалов" все преимущества в пожарном отношении металлических стропил перед деревянными отпадают. : Недаром и пожарные предпочитают во время пожара пользоваться деревянными лестницами, а не железными, которые быстро накаляются, и не чугунными или каменными, которые внезапно без
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
всякого предупреждения могут посыпаться как стекло под влиянием холодной струи воды. Деревянные фермы, несущие покрытие, тоже не так опасны для работы пожарных, как железные, так как процесс разрушения их протекает медленно и каждая фаза его легко распознается глазом.
Для предотвращения случайного возгорания деревянных частей сооружения* и для замедления процесса горения — с успехом применяются огнестойкие обшивки асбофанерой, штукатурка по войлоку и драни или по сетке, огнеупорные покраски и даже пропитки. Но самое главное—-это устранение источника большинства пожаров — упразднение пыльного, ч чеп/така.. с неизбежным скоплением горючего хлама и безнадзорными дымоходами и коробами.
Значительно более убыточное медленное окисление древесины — гниение — обусловливается деятельностью микроорганизмов и поэтому возможно только в умеренном тепле, при наличии одновременно и воды и воздуха. Достаточно устранить один из этих факторов, чтобы предотвратить гниение древесины. В районах вечной мерзлоты, где отсутствует тепло, шпалы не нуждались" бы в пропитке. Морозу же наши северные деревянные храмы обязаны хорошей сохранностью нижних венцов и фундаментных стульев. Отсутствием воздуха под водой объясняется безупречное состояние дошедших до наших дней остатков доисторических свайных построек швейцарских озер. Тяжелые стены Московского Большого Театра десятки лет отлично держались на деревянном свайном основании, пока все сваи непрерывно находились под водой—в тепле, но без воздуха. После искусственного понижения уровня грунтовых вод началось гниение тех частей свай, которые оказались выше наинизшего уровня грунтовых вод и, следовательно, стали соприкасаться с воздухом. Из-за этого, в конце концов, под театр пришлось подвести новые кирпичные фундаменты.
В надземном строительстве из указанных 3 факторов легко может быть устранена только вода. Применение здесь исключительно воз-душно-сухой древесины и тщательное предохранение ее в дальнейшем от намокания—основное и необходимое условие для предотвращения загнивания древесины и для обеспечения, нормальной для нее, долговечности. Оградить же сооружение от заражения его грибками невозможно: инфекция в виде мельчайших спор далеко разносится ветром, водой и может попасть в сооружение из леса, со склада, вместе с земляной засыпкой, в строительном мусоре, из погреба на ногах, с дровами и т. д. и т. д.
При наличии тепла, влаги и воздуха инфекция неизменновы-зывает более или менее скоротечное заболевание древесины. В деревянных павильонах Сельско-Хозяйственной Выставки(постр.1923г.) прекрасно сохранилась
Разрез 1-1
сохранибшаяср -
НиЗШ
11
дреоесина
Фиг. 1.

древесина всей сухой— надземной части, сравнительно мало постра-
дала подземная часть фундаментов, огражденная от доступа воздуха, но уже нуждается в капитальном ремонте вся* переходная часть стоек и стульев, давшая характерную „шейку11 в местах, омываемых воздухом и периодически увлажняемых сыростью грунта (фиг. 1а). В надвод
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА.
11
ной части портовых свайных и мостовых сооружений — место образования „ шейки “ несколько смещено, но характер явления совершенно тот же. Нетронутое гнилью ядро сваи, в части непрерывно насыщаемой водой (отсутствие воздуха!), довольно высоко поднимается над уровнем низких вод; непосредственно к нему примыкает переменно-влажная часть, обреченная на более или менее быстрый гнилостный распад (фиг. 16).
Для замедления процесса гниения применяются специальные смолистые или водные антисептики. В отличие от противопожарных мероприятий, противогнилостные средства нецелесообразно применять в виде поверхностных покрасок или обшивок. Единственное радикальное средство, существенно увеличивающее срок службы переменно-влажной древесины— это сплошная пропитка деревянных частей креозотом, хлористым цинком и др. надежными антисептиками. Поверхностная осмолка очень ненадолго задерживает гниение, а обугливание и вовсе совершенно бесполезно. Подземные части павильонов С.-Хоз. Выставки осмаливались карболинеумом. Несмотря на хорошие качества этого антисептика — осмолка не принесла существенной пользы, так как при постройке применялся сырой лес. Даже закупоренной в древесине влажности оказалось бы вполне достаточно для поддержания гнилостного процесса: под прекрасно сохранившейся лаковой корочкой карболинеума через 5 лет уже можно было обнаружить рыхлую труху. В надземных частях деревянных сооружений можно применять и поверхностную осмолку или покраску масляной краской, при обязательном, однако, соблюдении некоторой осторожности: преждевременное закупоривание недостаточно просушенной древесины препятствует испарению влаги и тем самым способствует развитию внутренней гнили. Самый активный из домовых грибов —разрушителей „Merulius—destruens“ (или —,,lacrymans“) развивается при влажности древесины выше 22°/0 и ниже 70%. Наиболее благоприятной для развития его можно считать температуру от 18°—22°С. При температуре > 45°С мицелий гриба погибает, но споры его не теряют всхожести даже при значительно более высокой f. Морозы легко переносятся даже мицелием гриба. Таким образом, самым естественным способом борьбы с грибами-разрушителями следует считать обеспечение строительной древесине процента влажности либо ниже 18—20%, либо выше 70—80%. Для всего деревянного строительства, в связи с этим, громадное значение приобретает развитие рациональной заготовки лесных материалов. С п д а в н о й лес требует расширения при запонях лесопильных установок с соответственными сушилками. В идеале лес, выгружаемый из воды, должен немедленно итти на пилу и после этого в сушилку. Поступающие на дальнейший транспорт сухие доски менее загружают транспорт и не так легко заражаются плесенью или грибком в пути и на складах.
Кроме того сушка древесины в виде бревен протекает во много раз медленнее, чем в виде досок, и дает трещиноватый, неоднородный материал. Окоренное бревно, пролежавшее несколько месяцев на воздухе, неизбежно покрывается радиальными трещинами, которые, либо делают бревно вообще негодным для распила, либо, во всяком случае, сильно снижают качество пиломатериала. Появление более или менее глубоких трещин на поверхности бревна объясняется отчасти существенным различием между коэффициентами линейного укорочения (усушки) древесины в тангенциальном t и радиальном г направлениях: Kt~ t^lKr-r (фиг. 2); главной же причиной образования трещин служат растягивающие кольцевые усилия, возникающие во внешних слоях древесины бревна, вследствие усиленного испарения влаги его поверхностью и значительной усушки внешних слоев бревна при еще сыром ядре. Эти явления легче всего устраняются распиловкой бревен на доски.
12
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Другим, чрезвычайно заманчивым способом устранения неравномерного высыхания не сплавного круглого леса могло бы служить „завяливание1' или подсушивание дерева „изнутри" — еще на корню. Сущность этого способа состоит в искусственном прекращении нисходящего движения соков, питающих корневую систему, при одновременном использовании солнечной энергии для удаления влаги из древесины ствола через листву или хвою. Задача эта в небольшом масштабе легко разрешается крестьянами некоторых губерний при помощи весен-него „кольцевания" отдельных осин, отбираемых ими в лесу	.<
для сруба. Целесообразность применения „кольцевания",
т.-е. удаления в нижнеи части ствола сплошного кольца коры и луба с целью прекращения в этом месте деятельности камбиального слоя (фиг. 3) — уже давно признавалась многими заграничными авторитетами. Встречаются конкретные указания и в русской литературе (Курдюмов, В. И.), но широкого распространения этот способ подсушивания,
Фиг. 2.
Фиг. 3.
к сожалению, все еще не получил. Надо полагать, что Государственный Институт Древесины, поставивший у себя проблему сушки дерева на корню в полном охвате, оценивает громадное экономическое и техническое значение для СССР разрешения ее в положительном смысле.
Употребление для деревянного строительства воздушно-сухого леса—условие необходимое, но недостаточное для обеспечения нормальной, многовековой продолжительности службы дерева в сооружении. В законченной постройке все деревянные части тоже должны быть надежно защищены от намокания или отсыревания. Тщательная изоляция опорных частей деревянных конструкций от почвенной влаги или сырости стен при помощи прокладки толя, рубероида, смоленых обрезков теса и пр. относится к азбучным правилам конструирования в дереве. Довольно просто осуществляется также ограждение дерева от непосредственного воздействия на него атмосферных осадков. В этом отношении большое значение приобретают абсолютно водонепроницаемые смоляные кровли из рубероида, гольццемента и пр., которые должны постепенно заменить тесовые, драночные, ржавеющие железные, глиняные, соломенные и прочие протекающие кровли.
Насколько ясна в постановке и проста в разрешении задача ограждения дерева от явных источников сырости, настолько же трудно бывает обеспечить дереву осушающий вентиляционный режим, ограждающий дерево от конденсационной влаги. Особенно трудно решается эта задача в бесчердачных перекрытиях, поскольку в них, из-за неизбежной влагонепроницаемости кровли, сильно задерживается естественный осушающий приток внешнего морозно-сухого воздуха и, наоборот,, в нашем климате обычно преобладает внутренний подпор теплого-влаж-ного воздуха.
В моем решении „плоской крыши на деревянной основе" (см. фиг. 4 и „стандарт 601“ комиссии по стандартизации промстроительства) осушающий вентиляционный режим обеспечивается сообщением с внешним воздухом просветов между досками или брусками разреженного „рабочего настила" и тщательным ограждением этих просветов от доступа в них
.1
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА.
13
внутреннего теплого-влажного воздуха. Если подшивка пришивается непосредственно к низу балок и тепловая изоляция не заполняет всего пространства между „рабочим11 настилом и подшивкой — воздушный прослоек тоже должен сообщаться с наружным воздухом хотя бы через те же просветы в „рабочем" настиле.
В нашем климате (а при недостаточно просушенном лесе и во всяком климате) де наружным воздухом. Внутренний теплый воздух, даже при ничтожном притоке его, капля за каплей конденсирует свою влагу на холодной части древесины и неизбежно вызывает загнивание ее. На фиг. 5 показаны 2 решения теплых стенок с плотной набивкой сфагнумом. В обоих случаях внутренний теплый воз
дух ф обладал довольно большим % влажности. Несмотря на это, в решении 5а внутренняя тесовая обшивка оштукатурена только по драни, по рогоже, внешняя же оштукатурена с прокладкой толя (из опасения, что обшивка будет
> Огнестойкая	i
защита от бЬ/гсраная < ( * и механик повреждений_l -w-
2 Водоизолирующий слой
3 Яонструкти 6 основа
4 /Пепловая изоляция S Влогоизслирующий (огнестойкий) слой
Плоская kpb/ша ,Т * на деревянной основе
Q УВлажняющ и и Вентиляционной
режим.
В ну г пр ен
обшивка
Штукатурка/ ' по драни
обшивка
я- Внутрен.-/
\ Снаружи С)внутри С) толЬ
\ Стойка каркаса
Осушающий Вентиляционной
по толю и по драни
»
Пористая (! } \ кирпичная '' кладка.
/7 оски_для пришивки теса
I

Фиг. 5.
снаружи смачиваться косым дождем!). Результат получился самый плачевный: внутренний Ф воздух легче проникал в засыпку, чем наружный О, отделенный толевым прослойком; доходя до внешней холодной обшивки, внутренний воздух охлаждался, спускался вниз и попутно, утрачивая значительную
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
часть своей влагоемкости, конденсировал лишнюю влагу на холодных поверхностях внешней подшивки и толя. При наличии инфекции — „Merulius“ пышно расцвел на благодарной, хорошо увлажняемой почве; пришлось в спешном порядке отдирать обшивку и производить капитальное переустройство стен. В^решении 56 наоборот, осушающий вентиляционный режим обеспечивался Хорошей пористостью внешней стенки, построенной в 1 кирпич, на сухом растворе, с большим количеством просветов, — и относительно влагонепроницаемой (толевой) изоляцией, заложенной под штукатурку внутренней обшивки. Несмотря на довольно большую влажность примененного сфагнума, стенка в течение уже нескольких лет нигде не потеет и не гниет. Объясняется это тем, что холодный воздух, снаружи @ легко проникавший в засыпку, у внутренней обшивки несколько нагревался и благодаря увеличенной влагоемкости осушающе проветривал сфагнум и древесину обшивки. Как ни мало, при сплошных засыпках, рассмотренное движение воздуха—оно все же, при непрерывности теплового побуждения к движению, имеет решающее значение для здорового влажностного режима всей стены.
Особенно велико значение того или иного направления вентиляционного режима при наличии воздушных прослойков. В виду затруднительности обеспечения абсолютной влагонепроницаемости подшивки, в деревянных конструкциях следует вообще избегать теплых воздушных прослойков, ограничиваясь устройством одного холодного прослойка, обязательно сообщающегося с наружным воздухом.
В наклонных бесчердачных крышах, также как и в вертикальных стенках, тепловой побудитель должен быть использован для осушающего проветривания воздушного прослойка (фиг. 6). При железной кровле про-
Ору СОЛ не нарушает целости сфагнового ковра
т
т 1
Смоленая подкладка х Пергамин, толь итп
Фиг. 6.
Штукатурка
по
\ пергамину^)
(оеспёсочнЫи толЬ)
ветривание должно протекать интенсивнее, чем при более теплых гольцце-ментных или рубероидных, так как на холодном железе особенно легко осаждается конденсационная влага. В отношении влажностного режима весьма уязвимым местом в деревянных конструкциях еще является их опорный узел. Неизбежное местное утонение стены, наибольшая вероятность протекания кровли в желобе, распираемом намерзающим льдом, плохая доступность в смысле осмотра и пр. и пр.—все это способствует преждевременному разрушению опорного узла, часто наблюдаемому как
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА.
15
в старых, так и новых конструкциях покрытий. Фиг. 6 и 7 иллюстрируют ошибки, к сожалению, весьма обычные у неопытных строителей. Легче всего опорный узел решается на выступающих внутрь помещения пилястрах.
Фиг. 7.
Фиг. 8.
Из других недостатков, затрудняющих конструирование деревянных сооружений, следует иметь ввиду непостоянство объема древесины при изменении ее влажности. Усушка и разбухание дерева особенно велики в направлении измеряемом по окружности годового кольца (t фиг. 2): максимальная усушка в этом направлении доходит _до 10% первоначальной длины в то время как в направлении радиуса годового кольца (г фиг. 2) она при тех же условиях доходит лишь до 5% и, наконец, в направлении вдоль оси ствола (/ фиг. 2) не превышает 0,1°/0 первоначальной длины. Неизбежным следствием этой особенности древесины являются: 1) необходимость применения воздушно-сухого строительного леса и тщательного ограждения его от намокания в дальнейшем; 2) необходимость распиловки бревен, идущих на сухое строительство, ввиду неизбежности появления радиальных трещин на дереве, высыхающем в виде бревен и, следовательно, неизбежность перехода на досчатое строительство; 3) передача узловых усилий преимущественно вдоль волокон—в виду неизбежности значительных поперечных деформаций в дереве при неизбежных периодических колебаниях влажности воздуха. В частности поперечное усыхание дерева •—одна из причин, почему двойной перекрестный настил, состоящий в верхнем слое из узких (не шире 50 мм) брусочков (пришитых под ^45°—^90° к нижнему „рабочему“ настилу) является единственным решением деревянной основы, на которую можно наклеивать рубероидный,
гольццементный и другие смоляные водоизолирующие ковры (фиг. 8). Работа такого настила аналогична работе многослойной клееной фанеры, которая не трескается в дверной филенке только потому, что усыхание ее в любомща-правлении определяется весьма малым усыханием дерева вдоль воло к‘о н.
16
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Помимо усушки и разбухания—изменение значительное изменение механической крепости древесины, (фиг. 9) видно, что крепость соснового образца, испытываемого тие
вдоль волокон, уменьшается
Влияние % Ьласнсности на крепость п-п*и t
0 влажности вызывает Из графика
। на сжа-вдвое при увеличении влажности с 10% до 25%. Немногим меньше—влияние влажности и на другие виды крепости древесины. Во всяком случае лабораторные исследования различных пород древесины весьма наглядно доказывают, что, как правило, дерево воздушно-сухое и дерево мокрое во всех отношениях—совершенно различные строительные материалы. Деревянная же конструкция, поставленная в условия переменного намокания и высыхания, хотя и немногим отличается от подводной конструкции в отношении механической крепости, но зато вовсе лишена других преимуществ постоянно мокрой древесины — большой прочности, долговечности ее, а также очень ценного отсутствия усушки и разбухания, и поэтому ни в техническом, ни в экономическом отношении не может быть уподоблена конструкциям подводным или воздушно-сухим, т.-е. вовсе защищенным от намокания. Высказанные соображения послужили основной причиной резкого разграничения технических условий и норм для воздушно-сухих (В.-С.), переменно-влажных (П.-В.) и мокрых (М.) деревянных конструкций, проведенного в новых Т. У. и Нормах КомСТО на основании исследований секции деревянных конструкций Государственного Института Сооружений.
Как усушка и разбухание, так и все остальные физико-механические свойства древесины совершенно различны для продольного и для поперечных направлений волокон и слоев древесины. Такая неоднородность или анизотропность древесины, определяемая своеобразным анатомическим строением ее, с конструктивной точки зрения должна быть тоже отнесена к недостаткам этого материала.
Если не учитывать сравнительно малого расхождения между механическими свойствами древесины в тангенциальном (t) и радиальном (г) направлениях (фиг. 2)—анатомическое строение древесины может быть схематически изображено в виде параллельного скопления, склеенных ких трубочек. В этой схеме очень ясно выражена большая крепость дерева на продольное растяжение и сжатие, и наоборот, слабая сопротивляемость его в отношении поперечных усилий, вызывающих изгиб сравнительно слабых стенок отдельных трубочек (фиг. 10 и И). Как и пучок соломы, деревянный брусок очень трудно разорвать продольным растяжением—и очень легко смять поперечным сжатием. Эта же схема иллюстрирует отмеченное в Т. У. и Нормах уменьшение сопроти
между собой, тон-
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА.
17
вления дерева скалыванию при увеличении между скалывающим усилием и направлением волокон. При поперечном скалывании отдельные трубочки не только сдвигаются, или скалываются, как при продольном скалывании (фиг. 11а), но, кроме того, еще перекатываются слой по слою, отдираясь и изгибаясь при значительно меньшем напряжении (/) (фиг. 115). Третий вид сдвига—т. наз. срез древесины (поперек волокон) в чистом виде так же невозможен, как нельзя, например, перерезать ножницами соломинку (или пучок соломы), не сминая ее стенок (фиг. Не). Самый крепкий дубовый нагель тоже разрушается не от чистого среза, а от изгиба и смятия поперек волокон. Поскольку, стало быть, в деревянных конструкциях чистый срез поперек волокон вообще не осуществим и поскольку в Т.-У. и Нормах дан приближенный метод расчета нагелей на изгиб и смятие,—значение допускаемого напряжения на срез поперек волокон в нормах вовсе опущено.
Все виды крепости древесины различных пород для различных •направлений волокон, для различной влажности древесины и пр. опреде-
Скалывание поперек волокон
Фиг. 11.
СкалЬ/вание одолЬ волокон
ляются при помощи специальных лабораторных испытаний. Физико-механические свойства древесины даже в пределах одной и той же породы существенно меняются в зависимости от почвенных и климатических условий произрастания, густоты насаждения, возраста и влажности древесины, направления волокон, положения образца по высоте ствола, расстояния его от оси ствола и пр. Поэтому, для получения средних величин, испытание приходится производить над большим количеством маленьких образцов. В виду существенного значения для сравнимости результатов— создания совершенно одинаковых условий испытания —размеры и форма образцов нормализованы (см. Т. У. и Нормы).
При назначении норм, допускаемых для дерева напряжений, не всегда можно исходить из временного сопротивления образца; в некоторых случаях решающее значение имеют деформации; в таких случаях допускаемые напряжения целесообразно относить не к временному сопротивлению, а к пределу пропорциональности.
На фиг. 12 приведены результаты испытания на сжатие (смятие) серии сосновых кубиков 100Х1О0ХЮ0 мм для различных между направлением сжимающего усилия и направлением волокон древесины при 15°/0
Деревянные конструкции.
18
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
влажности ее, (фиг. 12а) показывает некоторые из основных форм разрушения кубиков, 126—соответственные кривые, записанные диаграммным прибором, и 12в—график, характеризующий закон изменения временного сопротивления X и преде-° W W9- лов пропорциональности 0 в за-™	ЫЕ& висимости от изменения Z2a. Только при
дл-- 0°	is°	до°	малых Z^a, не превышающих z^ 30°, вре-
менное сопротивление кубиков ясно выражается максимальной нагрузкой, выдер-
жек - 0’ >5° 30“ 45’ 60' 75’30“
Фиг. 12.
живаемой ими до разрушения волокон древесины. При Z а от 30° до 60е временное сопротивление определяется скалыванием кубиков по наклонным плоскостям. При больших же углах временное сопротивление вообще не может быть точно установлено, поскольку кривая, записываемая диаграммным прибором, не имеет максимума и наоборот имеет склонность ускоренно повышаться по мере сплющивания и уплотнения образца (см. фиг. 126, а также фиг. 106).
Таким образом, кривая временных сопротивлений на графике 12в имеет разрыв и, конечно, не может служить характеристикой для допускаемых напряжений дерева на сжатие и смятие под разными углами. Наоборот — плавная, и характерная для всех видов смятия, кривая, получаемая при нанесении на графике значений пределов пропорциональности (о), вполне может быть принята как основа для составления рас-
четных норм.
На фиг. 13 приведен график, характеризующий изменение времен-
видов скалывания плавная кривая вполне
Фиг. 13.
L СХ = О" 15° 30' 45° 60° 75° 90 °
ного сопротивления сосны по одному из в зависимости от изменения ZZ.. Полученная здесь может быть непосредственно использована в нормах. Наоборот, предел пропорциональности для скалывания был бы вовсе не показателен.
Помимо общих соображений относительно большей или меньшей ответственности отдельных категорий сооружений, в коэффициентах надежности, отнесенных к данным лабораторных испытаний, должны быть учтены еще следующие обстоятельства:
1) Нормальные лабораторные испытания, конечно, ни по масштабу, ни по форме своей не могут полностью воспроизвести условий работы дерева в сооружении. Их назначение—дать срав-
нительную оценку механических свойств древесины различных пород,, разной влажности, разных „родословных" и пр. и пр. При определении же абсолютных величин допускаемых напряжений и нагрузок, конечно, следует сверять результаты нормальных испытаний с результатами испытания элементов конструкций в натуральную величину в условиях их основ
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА.
19
ной работы в сооружении. Особенно велико, например, расхождение между условиями работы дерева на скалывание в нормальном образце и, с другой стороны, в элементах обычных конструкций: продольное распределение напряжений t, почти совсем равномерное в нормальном образце- отнюдь не равномерно во врубках, в растянутых шпоночных и нагельных соединениях и многих других видах сопряжений, в расчете которых обычно учитывается равномерно распределенное t. Это обстоятельство в некоторых случаях должно существенно влиять на величину принимаемого коэффициента надежности.
2) Дерево—материал весьма неоднородный. Помимо анизотропности его, одинаково присущей как элементам сооружений, так и безупречным лабораторным образцам,—в строительстве еще приходится учитывать целый ряд пороков и неправильностей строения древесины, различно влияющих на отдельные виды работы дерева в сооружении и вовсе отсутствующих в лабораторных условиях испытания. Появление воздушных трещин, кривизна, косослой, сучки и другие пороки разно сказываются на сопротивлении дерева растяжению поперек волокон, изгибу, смятию и пр. и пр.
При назначении (в проекте Т. У. и Норм) коэффициентов надежности для воздушно-сухих конструкций я придерживался приблизительно следующей схемы их распределения в нисходящем порядке:
Допускаемые напряжения, нормируемые по коэффициентам крепости испытываемых образцов.
Вид напряжения
№
Расхождения между результатами испытаний:
а)	нормального образца и
б)	элементов сооружения.
Влияние пороков и неправильностей строения древесины на крепость или деформации элементов сооружения.
Растяжение \п i Igo»
поперек волокон.
В нормальных испытаниях представлено.
не
Катастрофическое разрушение при появлении воздушных трещин.
Скалывание [ t ] без учета характера распределения напряжения в направлении скалывания.
В обычных элементах сооружений, вследствие неравномерности распределения t, среднее значе-
Неустойчивое равновесие в распределении напряжений при двойных
ние (/} в 2 — 3 раза меньше по- и многорядных соедине-лучаемого в нормальном образце, ниях.
Кроме того, в сооружении воз-
можны отдирание, перекос и т. д.
Растяжение [/г вдоль волокон
Сжатие ] с учетом продольного изгиба,
В обычных элементах сооружений разрушение определяется местным ослаблением рабочего сечения, дающим увеличенное краевое напряжение, особенно опасное при появлении хотя бы небольшого изгибающего момента.
При сжатии разрушение большей частью определяется продольным изгибом.
В нормальных образцах отсутствует то и другое.
Существенное уменьшение крепости при наличии сучков косослоя и начальной кривизны в напряженном элементе.
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
№
Вид напряжения
Расхождения между результатами испытаний:
а)	нормального образца и
б)	элементов сооружения.
Влияние пороков и неправильностей строения древесины на крепость или деформации элементов сооружения.
Изгиб [п поперечный высоких сечений при
В сооружении возможны врезки у опор и опасное местное ослабление крайних, наиболее напряженных волокон в пролете.
Возможно также выпучивание набок сжатого пояса, исключенное при изгибе нормального образца квадратного сечения. Наблюдается некоторое уменьшение расчетных разрушающих напряжений по мере увеличения абсолютных размеров высоты балки.
Существенное уменьшение крепости при наличии сучков и косослоя.
Малое влияние начальной кривизны и неучтенной эксцентричности приложенных сил.
Смятие Г n 1 всех ро-I oJ
дов при малых/, а между силой и волокном.
При точной работе и хорошем боковом креплении, предотвращающем боковое смещение, полное со-отвествие между работой сминаемых элементов сооружения и лабораторными данными.
Малое влияние пороков и неправильностей строения древесины.
Устойчивое равновесие в распределении напряжений при двойных и многорядных соединениях.
Допускаемые напряжения, нормируемые по деформациям испытываемых образцов.
ный, низких сечений при , — 1 , п << -- /.
Влияние большой продолжительности и действия нагрузок на сооружение (снег, собственный вес и пр.) и пластические деформации, возникающие при этом в напряженных элементах конструкции, не учитываются в кратковременном проведении лабораторных испытаний.
Существенное увеличение прогибов при переменной влажности древесины. Небольшое влияние сучков, косослоя и свилеватости.
Смятие f п ] всех родов, при больших между силой и волокном.
При хорошей пригонке частей, полное соответствие между работой сминаемых элементов сооружения и лабораторными данными.
Возможны пластические деформации при продолжительном действии нагрузок на сооружение.
Возможны большие остаточные деформации и расстройство сопряжения при переменном увлажнении древесины. Влияние сучков, косослоя, свилеватости и прочих неправильностей строения древесины—ничтожно.
Из приведенной таблицы видно, к сожалению, что резко выраженная анизотропность древесины не может быть искусственно выправлена или
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА.
смягчена целесообразным введением различных коэффициентов надежности. Наоборот, самых больших коэффициентов надежности требуют именно и без того слабые сопротивления скалыванию и растяжению поперек волокон; с наименьшим же запасом прочности можно было бы считать конструкции на смятие вдоль волокон, имеющее и без того большие значения временного сопротивления. К тому же, именно самый слабый вид смятия—поперек волокон, не всегда может быть использован с уменьшенным коэффициентом надежности, так как не всегда в конструкции могут быть допущены соответственно большие деформации.
В комиссии, утверждавшей и выправлявшей мой проект Т. У. и Норм, допускаемое напряжение на скалывание вдоль волокон было повышено с предложенных мною 7 кг/см2 до 10 кг/см2, напряжение же на смятие вдоль волокон было существенно снижено. Обе поправки введены на основании практики мостостроения, в которой разрушение конструкции нередко сопровождалось смятием рабочей части врубки без соответственного скалывания ее. Поскольку в Т. У. и Нормах введена специальная графа для напряжений, допускаемых в переменно-влажных (П.-В.) сооружениях, нет никаких оснований распространять на основную воздушносухую (В.-С.) часть деревянного строительства наблюдения из практики (П.-В.) мостостроения. Дело в том, что разрушения наблюдались главным образом в местах, лет 10 и более простоявших на открытом воздухе. Естественно, что за этот срок поверхности смятия во всех врубках, задерживавших воду, успевали основательно подгнить, в то время как скалываемые поверхности, спрятанные внутри древесины, сравнительно мало страдали от переменного увлажнения. В воздушно-сухих конструкциях вовсе не приходится опасаться загнивания сминаемых поверхностей врубок,—поэтому, нормируя для них допускаемые напряжения, следует исходить из действительных наблюдений над моделями воздушно-сухих, не подгнивших (!) конструкций. Наблюдения же эти (в лабораторных работах секции деревянных конструкций Института Сооружений) показали, что в самых разнообразных врубках, сконструированных равнопрочно для Гл0], принятого согласно Т. У. и Норм и для [t]—7 кг/см2, разрушение наступало почти всегда вследствие скалывания при сравнительно небольшом смятии рабочих поверхностей. Лабораторные работы, исследующие характер распределения сдвигающих напряжений по длине скалываемой поверхности, еще не закончены, однако, полученных наблюдений вполне достаточно для того, чтобы сделать следующие практические вы
воды:
1)	Даже исходя из средней равнопрочност и, т.-е, устанавливая для первых групп допускаемых напряжений (см. таблицу) более или менее одинаковый средний коэффициент надежности (около 3)—значение [Z) следовало бы понизить до 7—8 кг!см2, значение же Г/г_ 1 следовало бы повы-
сить до 100—110 кг) см2 и соответственно сутствии местного ослабления.
до
120—130 кг! см2 при от-
2)	Всегда целесообразнее уширять поверхность скалывания, или увеличивать количество параллельно размещенных поверхностей скалывания, ч е м удлинять одну из них. За определенным соотношением между глубиной врубки и длиной скалываемой поверхности, неравномерность продольного распределения скалывающего напряжения приводит к последовательному скалыванию дерева в начале врубки прежде чем вообще включается в работу ее хвостовой конец. В таких условиях дальнейшее удлинение . скалываемой поверхности становится вовсе бесполезным. •	• С '
22	ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
3)	Вследствие более равномерного распределения напряжения t, при встречном сжатии может быть допущено большее расчетное (среднее) скалывающее напряжение, чем в растянутом сопряжении.
Для смятия поперек волокон Т. У. и Н. дают приблизительно 2-кратную надежность от предела пропорциональности. (См. „Исследование кольцевой шпонки инж. Карлсена. Труды Цаги, 1925 г.). Во всех конструкциях, для которых деформации смятия не опасны (клинья под домкратом, мауэрлат под стропилами, не несущими подвесного потолка и т. п.), допускаемые поперек волокон напряжения 90° могут быть значительно увеличены; в обычных же сопряжениях элементов деревянных конструкций, во врубках, шпоночных соединениях и пр., расчетные п0 не должны превышать («0], приведенных в Т. У. и Н. Помимо опасности смещения сминаемых поверхностей при усушке, неточной пригонки их и пр., необходимо учитывать также опасность пластических деформаций в перенапряженных врубках, вызывающих увеличенную просадку стропильных ферм и добавочные напряжения в узлах.
Пластичность дерева, т.-е. способность его под воздействием продолжительных нагрузок, не разрушаясь, давать остаточные деформации, должна быть отнесена как к положительным, так и к отрицательным свойствам его. Пластичность дерева возрастает с повышением температуры и увеличением его влажности. Это свойство дерева используется главным образом в мебельном, колесном и т. п. производствах. Достаточно большая пластичность дерева в воздушно-сухом состоянии, при обычных температурных условиях, используется в строительном деле в гнутых арочных конструкциях; применение в воздушно-сухом строительстве пропаренного леса затруднительно, в виду последующего усыхания его и опасности загнивания древесины в местах мало проветриваемых. Если расчетные начальные напряжения, возникающие при изгибе воздушносухих досок до требуемой кривизны, превышают 60—70 кг/см2, следует заранее создавать кривизну, высушивая доски в сушилке (при повышенной температуре) в изогнутом состоянии.
Умелое использование пластичности дерева в лесозаготовительном деле дает возможность получать цельные плоские доски, несмотря на большое различие между коэффициентами усушки в радиальном и тангенциальном направлениях. Однако и эта операция должна производиться с осторожностью: при слишком поспешном высушивании или выпрямле-, нии уже покоробившихся досок (фиг. 14), а тем более при высушивании круглого леса, пластические свойства дерева не успевают проявиться и образование трещин (в направлении сердцевинных лучей) неизбежно.
Отрицательные проявления пластичности дерева сказываются главным образом на старых балочных перекрытиях больших пролетов, дающих заметное на-глаз провисание иногда лишь по прошествии десятков лет. Наблюдаемое за последние годы катастрофическое нарастание прогибов стропильных ферм над московским манежем, благополучно простоявших более 100 лет, отчасти тоже объясняется пластическими деформациями в перенапряженных частях. Почти во всех рабочих частях покрытия древесина конструкции качественно сохранилась отлично, но пластические деформации изгиба в стропильных ногах и смятие в стыковых соединениях и узлах постепенно вызвали общее провисание ферм. Провисание это способствовало появлению добавочных изгибающих напряжений в основной затяжке. В виду защемления брусьев затяжки в опорном узле (фиг. 15), наибольший изгибающий момент прежде всего сказался
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА.
23
именно около опоры; к сравнительно небольшому напряжению от нормального растяжения затяжки, здесь прибавилось опасное напряжение от изгиба, которое ускорило развитие пластических деформаций и рано или поздно должно было привести к разрыву верхнего бруса затяжки (фиг. 15).
Таким образом в некоторых деревянных конструкциях пластические деформации являются причиной не только традиционного провисания, но и разрушения их. В фермах над манежем процесс разрушения был ускорен неудачным решением опоры.
Пластичности дерева мы обязаны безопасностью и медленным темпом разрушения деревянных (статически неопределимых) конструкций, долго стоящих „по привычке", несмотря на осадку опор, большие прогибы и перекосы; однако все это скорее относится к незначительным по размерам, второстепенным постройкам. В больших деревянных инженерных сооружениях необходимо учитывать неизбежность пластине с к их де фр рм а цй и. Особенно опасны в этом отношении постоянные нагрузки от собственного веса, снега, товаров на складе и т. п.; ветер и кратковременные загружения не имеют значения. В тяжелом типе „Т“ плоской крыши на деревянной основе необходимо, например, предупреждать образование водяных „мешков" (неизбежных в случае провисания совершенно горизонтальной поверхности кровли) при помощи небольшого строительного подъема конструкции с уклоном к опорам до 1%.
Кроме того, во всех деревянных балочных фермах, а в плоских покрытиях особенно, предпочтительны жесткие схемы решения с большой рабочей высотой —1/7) пролета. Чем больше стыков в поясах фермы и чем больше в ней рабочих узлов со смятием дерева поперек волокон, тем выше должно быть рабочее сечение самой фермы, бенно опасно применение сырого дерева или
его; необходимо учитывать, что в большинстве сопряжений и узлов деревянных конструкций пластические деформации суммируются с деформациями, вызываемыми усушкой дерева поперек волокон. Во врубках, а отчасти и в шпоночных и нагельных решениях, неизбежна также начальная усадка „рыхлых" сопряжений, вследствие недостаточной плотности и точности их осуществления.
Еще один недостаток дерева сильно затрудняет конструирование инженерных сооружений в этом материале — ограниченность его сортамента. Если в железобетоне можно отлить любые формы,—монолиты любой протяженности, если в железе можно прокатывать балки любого профиля, можно тянуть проволоку почти беспредельной длины, и наконец, если железо можно сваривать, соединяя отдельные части его в один сплошной монолит,—то дерево в строительстве применяется только в виде досок и брусьев или даже в виде бревен и жердей весьма несовершенной формы кривых, покрытых трещинами, суковатых и пр. и пр. Дерево нельзя отливать, прокатывать, тянуть или сваривать; все размеры досок, брусьев и бревен ограничены естественными размерами здоровой части ствола растущего дерева.
Впрочем, к неизбежной ограниченности поперечных размеров строительного леса у нас в СССР, к сожалению, еще прибавляется благоприобретенное, так сказать, „добровольное" ограничение про до ль-
Опорный	стротллЬнЬюг
срерм покрытия над
Московским манежем (/929г)
Pa3pbi6bi
Фиг. 15.

В таких конструкциях осо-периодическое увлажнение
24
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
вых размеров строительного пиленого леса: с 1928 года новым стандартом для пиловочных бревен установлен наибольший размер длины в 7 м. Конечно, этот размер для хвойных пород не может быть оправдан ограниченностью природной длины ствола растущего дерева. Не приходится его оправдывать и соображениями перевозки по железной дороге, так как для круглых строительных бревен установлены значительно большие длины, да и железные балки благополучно перевозятся при вдвое большей их длине. Может быть лесозаготовители правы, когда они указывают на большое количество отбросов и на некоторую разнородность качества древесины в пределах каждой отдельной доски, выпиливаемой при увеличенной длине не только из комлевой, но частично и из средней части ствола.
Однако, во-первых, при рациональной постановке лесопильного дела, и раньше не должно было оставаться неиспользованных отбросов; теперь же это еще легче осуществить, поскольку даже все то, что не может пойти на изготовление брусков, деревянных матов и пр., может быть до последней стружки использовано при изготовлении весьма ценных теплых, огнестойких плит „фибролита".
Во-вторых, чем короче заготовлен лес, тем больше обрезков получается на постройке, как по причине образования воздушных торцовых трещин, так и в виду затруднительности подгонки короткого леса к размерам на месте; использование же обрезков на постройке едва ли может быть так же рационально поставлено, как на заводе.
Наконец, в-третьих, я и не считаю необходимым заготавливать весь пиленый лес длиннее 7 м. Для инженерных конструкций вполне достаточно, если на складах можно будет получить или заказать 10—12 метровый пиленый лес в количестве всего около 5°/0 от всей заготовки. Для такого малого количества можно назначать специальные лесосеки, или можно отбирать деревья постарше и попрямее. Найдутся для него и перевозочные средства, а для столярных изделий, полов и переборок и пр., конечно, вполне пригоден и короткий лес.
Длинные доски незаменимы главным образом в сплошных балочных гвоздевых и клееных конструкциях. В двутавровых деревянных балках, легко покрывающих пролеты до 10—12 ж, растянутый стык вызывает перерасход в древесине (и гвоздях) и при этом все же существенно уменьшает жесткость конструкции.
Пока еще не изобретен такой клей, крепость которого хоть отдаленно соответствовала бы продольной крепости волокна древесины на растяжение. Клеем довольно просто можно компенсировать малые размеры поперечного сечения доски, в решении же растянутого продольного стыка клей не может применяться так же непосредственно, как сварка в железе. Конструктор, поработавший с деревом, конечно, знает как трудно хорошо решить растянутый стык и как велико в нем ослабление основного рабочего сечения элемента при обычных шпоночных или нагельных сопряжениях.
Увеличение до 10—12 ж максимальной длины стандартных пиловочных бревен, или возможность иными путями получить длинные сухие пиломатериалы, должны быть обеспечены строителю еще потому, что имеющиеся на сухих складах строительные бревна соответственной длины не годятся для распила; если они более или менее подсохли, то они уже покрыты трещинами и дадут недоброкачественный пиломатериал даже в случае отсутствия косослоя.
Пролеты, превышающие 12 м, обычно выгоднее перекрывать решетчатыми конструкциями, в которых стык всегда может быть осуществлен
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА.
25
в панелях менее нагруженных. Но и в этом случае растяжение в стыке передается окружным путем, через смятие и скалывание, и поэтому количество стыков должно быть по возможности сокращено.
Конструировать в дереве—значит решать сложные сопряжения и узлы. В этом заключается трудность проектирования, не укладывающегося в стандартные формы металлических конструкций, и виновата в этом все та же ограниченность сортамента элементов деревянных конструкций.
Несколько упростить и типизировать сопряжения в дереве можно путем перехода к дробному, досчатому сечению элемента, в котором мощность элемента определяется не размерами его сечения, а количеством стандартных досок, образующих один сложный многослойный брус с просветами. Только в таких сопряжениях могут быть рационально использованы стандартные же металлические шпонки, нагеля и связи в виде болтов и гвоздей.
К сожалению, применение металлических связей в деревянных конструкциях пока неизбежно. Единственный вид сопряжений, не нуждающихся в металлических связях—сопряжение н а к л е ю—пока, при отсутствии сухого леса, не может найти применения в строительстве. В будущем, по мере усовершенствования нашего лесозаготовительного дела, клееные конструкции несомненно будут применяться весьма широко, и тем самым будут способствовать расширению сортамента строительного леса.
Впрочем и тогда, конечно, некоторые формы инженерных сооружений не будут осуществляться в дереве. Массивные купола и другие формы двоякой кривизны, безбалочные покрытия с работой капители в 3-х направлениях, шаровые резервуары и т. п. мыслятся только в виде отливок из материалов более или менее изотропных.
На основании а на л и за рассмотренных выше положительных и отрицательных свойств строительного леса можно сделать следующие выводы.
| ! ВЫВОДЫ.
1)	Основной областью рационального использования дерева в строительстве являются легкие покрытия, отделенные стенами или стойками от почвенной сырости и производственных источников пожара и огражденные плотной кровлей от влияния атмосферных осадков.
В них максимально используется малый вес воздушно-сухой древесины, хорошая крепость и большая долговечность деревянных конструкций. Ни в стенах, ни тем более, в фундаментах вес конструкции не имеет такого решающего значения как в покрытиях.
В теплых покрытиях, в нашем климате хорошо используются малые коэффициенты теплопроводности и температурного расширения.
Кроме того, в больших открытых мало доступных покрытиях высоких дебаркадеров, крытых рынков, ангаров и пр. большое значение имеет неприхотливость дерева в смысле текущего ухода, покрасок и пр.
2)	Хорошая сопротивляемость дерева химическому воздействию паровозного дыма и газообразных выделений химических, красильных и т. п. производств делает дерево незаменимым материалом для конструкций железнодорожного и промышленного строительства.
Кроме того, преобладание плоских крыш большой протяженности и легких покрытий больших пролетов, неизбежность перестроек и расширений, необходимость подвески трансмиссий, вентиляционных коробов, электропроводок высокого напряжения, отсутствие подвесных потолков
26
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
при верхнем свете и пр.—все это положительные показания для применения в покрытиях сооружений промышленного назначения преимущественно деревянных конструкций.
3)	Дерево—материал, который в деле индустриализации строительства у нас, несомненно, будет иметь решающее значение. Заготовленные на заводе (преимущественно зимой) из сухого леса стандартные элементы легко выдерживают перевозку на большие расстояния. Простая и чрезвычайно быстрая сборка элементов возможна в любое время года. Утеплительные и отделочные работы существенно облегчаются малой теплопроводностью и „гвоздимостью“ дерева. Даже фундаментные работы (в нашем климате неизбежно связанные с теплым временем года), при легком весе деревянных сооружений, сильно сокращаются и быстро могут быть осуществлены из железобетонных столбиков, заранее заготовленных.
4)	Та исключительная роль, которая отведена дереву при постройке лесов, опалубок, эстокад и прочих вспомогательных сооружений, конечно, сохранится за ним и после проведения реформы в этом деле. Многократное использование различных башен, копров, мачт и „де-риков“, перевозка их в разобранном виде с постройки на постройку, неприхотливость в смысле текущего ухода и пр.—все это положительные показания для применения именно дерева. Даже периодическое увлажнение дерева, неизбежное в этом виде использования его, несколько уравновешивается сокращением срока службы из-за неизбежного механического износа частей. В стойках, мачтах, „дериках“ и т. п. хорошо используется кроме досок и круглый лес, в виде специально отбираемых длинных прямых еловых „жердей".
Насколько технически целесообразно применение дерева в указанных областях строительства, настолько же нерационально использование его в частях сооружений, обреченных на скоротечное загнивание, или в условиях неблагополучных в пожарном отношении.
5)	Недопустимо скопление большого количества незащищенной от огня древесины. Особенно опасно накопление „горючего" в строительстве небоскребов и зданий для хранения больших художественных или музейных ценностей. Опасно оно во всех случаях, когда огонь легко может распространиться по всему зданию и когда охраняемая ценность слишком велика для того, чтобы можно было рисковать уничтожением ее от пожара. Даже применение железа здесь допустимо только при отсутствии горючего в небоскребах и мебель должна быть несгораемой.
Недопустимо скопление „горючего", конечно, и в сельском и поселковом строительстве, но здесь вовсе нет необходимости переходить к железобетону. Надо только решительно отказаться от сруба, соломенной и гонтовой крыши, тесовых обшивок и прочих атрибутов „красного петуха". Необходимо широко развернуть производство теплых несгораемых плит „фибролита" и наладить производство несгораемой и негниющей обшивки в виде волнистой „асбофанеры" (фиг. 16).
Огнестойкую плоскую крышу (типа ,,Т“), покрытую теплым снегом зимой, несущую огород или сад и поливаемую и потому прохладную летом, надо сделать нормальным покрытием для всего поселкового, а постепенно и для сельского строительства. Если к этому добавить затертые штукатуркой (по „фибролиту") внутренние стены и потолки и покрытые линолеумом или ксилолитом полы без швов — можно получить действительно огнестойкое деревянное строительство, значительно сократив в то же время, практикуемое у нас, варварское истребле
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА
27
ние древесины—одного из лучших строительных материалов, которым мы располагаем.
6)	Не менее решительно надо отвергнуть применение дерева в условиях, способствующих медленному сгоранию, т.-е. гниению. Разве может, в условиях рационального строительства, дерево конкурировать с бутом, кирпичом и бетоном в фундаментах, цоколях, погребах, колодезных срубах и вообще в подземных конструкциях, подверженных одновременному воздействию на древесину воздуха, влаги и тепла,—если при этом не используется ни малый вес, ни крепость, ни тепловые преимущества дерева, ни гвоздимость, ни химическая стойкость его и, наоборот делается все для того, чтобы уничтожить одно из ценнейших для строительства качеств дерева—его долговечность. Даже пропитка, значительно удорожающая стоимость древесины, не может оправдать ее применения в подземных, подвальных и цокольных частях зданий, поскольку даже креозотированное дерево по долговечности все же сильно уступает самому тощему бетону Деревянный дом на деревянных стульях так же, как и . деревянный телеграфный столб, зарытый комлевым концом в землю—конструкции явно неравнопрочные; не всегда, к сожалению, в таких конструкциях предусматривается возможность смены более слабой части, да и не всегда такая смена может быть выполнена безболезненно.
7)	В смысле равнопрочности несколько благополучнее дело обстоит з мостостроении, если можно назвать благополучием одинаковое для всех деревянных частей моста сокращение срока службы до 5—15 лет, но и здесь дерево все же используется весьма несовершенно: при большом весе паровозов и грузовиков почти вовсе не используется малый объемный зес деревянной конструкции и в то же время сильно сказывается абсолютно малая крепость дерева, особенно на скалывание и смятие поперек волокон.
В мостах больших пролетов железо уже давно вытеснило дерево по тем же причинам, по которым высокосортная сталь теперь вытесняет мягкое железо.
В местах малых и средних пролетов дерево должно уступить свое место железобетону и чем скорее, тем лучше. В железобетонных мостах (в отличие от легких покрытий) большой собственный вес железобетона так же безвреден, как бесполезен малый собственный вес дерева, но зато тем сильнее в них сказывается отсутствие усушки и разбухания, отсутствие текущего ухода и ремонта, пожарная безопасность и, главное, большая долговечность железобетона, несмотря на периодическое увлажнение его. В деревянных же мостах почти все преимущества дерева вовсе не используются, или используются лишь в военное время.
Только еще при очень слабом грунте на торфяных болотах и т. п. деревянные мосты и эстокады, даже в мирное время, трудно заменить железобетонными, благодаря меньшему весу дерева; так же, как пока незаменимы, например, деревянные шпалы, благодаря исключительно удачному сочетанию в дереве вязкости и эластичности. Конечно, в обоих случаях техническая целесообразность применения дерева существенно возрастает при сплошной пропитке его креозотом.
8)	Только в воздушно-сухом строительстве могут быть полностью использованы максимальная крепость и большая долговечность дерева. Только при условии применения сухого выдержанного леса можно рассчитывать на хорошую работу сопряжений. Отсутствие на рынке сухого строительного леса исключает возможность применения
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
клееных конструкций даже в воздушно-сухих сооружениях, и кроме
того требует особенно внимательного проведения специальных мероприя-
Нормальная Внешняя утепленная стенка деревянного каркасного здания ( план)
тий, обеспечивающих интенсивное проветривание всех деревянных частей сооружения.
Волнистая асбофанера
щита от атмосфер н 6/ас влиянии)
j
Вертикальнее прибоинЫ
Стоика каркаса
Полоска пер ' гамина(толя)
Поперечные бруски (под г_р-ризонталЬнЫе
Штукатурка
ОблсщовочнЫц
теплЫи фибролит ( рЫослЫй)
Фиг. 16.
стЫки асбофанеры)
ный между обшивкой и фибролитом и
Одно из примерных решений стены каркасного дома с фибролитовым утеплением, обеспечивающее осушающий вентиляционный режим деревянных частей ее, показано на фиг. 16 (в плане). Облицовка стен из волнистой асбофанеры защищает всю конструкцию снаружи от огня, атмосферных осадков и механических повреждений; в то же время она достаточно воздухопроницаема и пориста для того, чтобы наружный холодный воздух мог осушать воздушный прослоек, оставлен-омывающий деревянные части
каркаса.
Вышеизложенные рассуждения касались преимущественно технической стороны рассматриваемого вопроса.
Техническая целесообразность—только один из многих факторов, определяющих экономическую выгодность того или иного решения, поскольку, однако, техническая оценка решения —оценка абсолютная, мало зависящая от времени и места, оценка, построенная на объективном анализе абсолютных свойств различных материалов, именно она-то и должна служить основой для выявления экономической целесообразности решения.
Планируя грандиозное строительство ближайших пятилеток, развивающееся при крайней напряженности материальных ресурсов страны, особенно важно следить за тем, чтобы экономическая оценка ни в чем не расходилась с оценкой технической. Стремясь к удешевлению строительства, надо прежде всего заботиться о технической целесообразности решения, а потом уже сметой поверять его экономичность.
Едва ли технически целесообразным было сооружение (незадолго до войны) деревянного „Симоновского11 моста через Москву-реку, если через 21/2 года после окончания постройки этого „колосса11, движение по нему (из-за опасности обрушения) уже было прекращено. А между тем, „по смете11, деревянное решение наверное было много дешевле металлического или железобетонного, потому что в смете, конечно, не было предусмотрено столь скоротечное развитие грибков-разрушителей, не было учтено такое значительное сокращение амортизационного срока, явившееся весьма естественным последствием технических ошибок самого решения.
Или вот другой пример: почти все поселковое строительство (даже под Москвой), после нескольких неудачных попыток применить американские методы каркасного деревянного строительства, вернулось к старому.
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕРЕВА.	29
веками испытанному срубу. Не только по смете, но и фактически сруб обходится дешевле, да и в эксплоатации оказывается теплее, прочнее и, главное, как-то привычнее, чем эти „карточные домики11. От фактов не спрячешься; конечно, даже плохой сруб много лучше, прочнее и дешевле плохого каркасного домика; но значит ли это, что мы раз навсегда должны помириться с „красным петухом1' на селе, с клопами и тараканами в темной избе? Если сейчас, из-за неналаженности лесопильного дела, досок и теса вообще нет, а круглый лес как-то еще можно доставать, если сейчас мы не можем сразу перейти от привычной кустарной рубки стен к новому фабричному изготовлению их,—значит ли это, что мы и в дальнейшем должны непроизводительно расходовать древесину и рабсилу? Конечно нет.
Задача поставлена, задача в лабораторном масштабе уже решена, надо скорее претворять ее в жизнь!
Сейчас в СССР не приходится агитировать за применение дерева в строительстве вообще, нужда заставляет строить из дерева, но строитель нехотя подчиняется директивам планирующих органов и в большинстве случаев считает это неизбежное „зло“ более или менее временным. Отсутствие интереса к этому „временному11 и к тому же довольно капризному материалу сказывается, конечно, и на способах использования его. Вот почему сейчас приходится агитировать главным образом против нерационального применения дерева в тех областях, в которых оно действительно является временным и может быть заменено долговечными каменными материалами.
К тому же необходимо учитывать полную безнадежность борьбы с грибками-разрушителями пока дерево применяется в подпольях, фундаментных стульях, сырых • погребах и других гнилых, непроветриваемых частях зданий.
Надо научиться строить из дерева капитальные инженерные сооружения, сохраняя за ними все экономические преимущества, присущие деревянному строительству вообще.
В новом капитальном строительстве ближайших десятилетий дерево несомненно будет одним из основных строительных материалов. Особенно велико должно быть его значение в промышленном строительстве, поэтому внимательное изучение, развитие и рационализация деревянного строительства в СССР—задача совершенно неотложная.
В первой части настоящей заметки выявлены основные области капитального строительства, в которых деревянные конструкции рационально могут быть использованы и с другой стороны—области, из которых они вообще должны быть исключены.
Во второй части приводится краткий анализ основных форм и сопряжений элементов деревянных конструкций.
30
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
II.
Сопряжение элементов деревянных конструкций.
Затруднения, с которыми приходится считаться при конструировании сопряжений в дереве, главным образом определяются анатомическим строением древесины (см. фиг. 10 и 11). Основные недостатки дерева, которые следует при этом иметь в виду:
1) слабое сопротивление дерева скалыванию, и
2) слабое сопротивление дерева с м я т и ю и растяжению поперек волокон.
Во всех видах работы дерева поперек волокон, помимо малых значений механической крепости, приходится учитывать некоторую „игру“, т.-е. усушку и разбухание дерева, связанные с изменением влажности его. Предохранить сухое дерево от впитывания влаги из воздуха так же трудно, как предохранить сырое дерево от высыхания; вследствие неизбежности колебаний °/0 влажности воздуха, с „игрой41 дерева приходится мириться как с неизбежным злом; это соображение тоже заставляет по возможности избегать работы дерева с большим zla между направлением волокон и направлением элементарных сил всех видов напряжений.
В деревянных конструкциях сопряжения возможны при параллельном направлении волокон соединяемых элементов и при направлении волокон под углом. В обоих случаях возможны так называемые:
1) сплачивание, т.-е. сопряжение, в котором элементы сопрягаются плашмя, продольными или щековыми поверхностями и
2) сращивание, наращивание или стык, в котором элементы сопрягаются в упор, перерезанными торцовыми или лобовыми поверхностями.
В таблице фиг. 17 показаны основные виды сплачивания элементов деревянных конструкций при параллельности их волокон и наличии только продольных усилий в каждом элементе.
В виду слабого сопротивления дерева скалыванию—одной из существенных характеристик, более или менее удачного использования длины сопряжения, служит отношение длины скалываемой поверхности lty обслуживающей один шаг сопряжения, к длине / самого шага.
Отношение полной высоты (или толщины) сопряжения Н к сумме высот (или толщин) отдельных составляющих его 'Lh—характеризует большую или меньшую производительность затраты материала самих элементов.
В основной работе сопряжений могут появиться поперечные силы, распирающие или наоборот прижимающие друг к другу сплачиваемые элементы. В некоторых случаях усилия, распирающие элементы („рас-пор"), требуют введения вспомогательных скрепляющих болтов или связей, удорожающих сопряжение в целом; в других случаях отрицательный „распор", т.-е. усилие прижимающее элементы друг к другу, дает возможность использовать возникающие при этом силы трения.
Без введения добавочных вспомогательных частей, сплачивание возможно только с помощью врубок (фиг. 17<я). Врубка на косых зубьях (4 = 4) имеет в 2 раза лучшее использование длины сопря-жения в работе на скалывание, чем врубка на прямых зубьях (4 = v Z), но может быть применена только при однозначной, не знакопеременной, работе сопряжения. Сплачивание при помощи врубок неизбежно связано со значительным ослаблением рабочего сечения (77 < 'EM), кроме того этот вид сопряжения требует индивидуально-высокой квалификации исполнителя
СОПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
и трудно поддается улучшению в смысле механизации и стандартизации исполнения. Этим и объясняется постепенное „вымирание" этого древнейшего вида сопряжений.
ОсмовнЬ/е &udbi сплачивания эле^ентоё деребяннЬ/х конструкций
Без 6спомогагггслЬнЬ!сс частой
Зрубка „Зубом
Распора нет
& введением вспомогательною: частей
Прямая
Косая 2 шпонка
Шпонки.
H*Sh
сн>*ь)
Распор ecmb, погашается болтами
* л * 1
ret < е)
-** Отрицательный „распор (прижимающий элементы друг к другу) используется в виде трения
Клей
Фиг. 17.
Нагеля
Распора нет
Растя нутЬЮ вспомогательные части	?
Распора нет
Теоретически, при пропиле нормальном к направлению усилия, сопряжение на зубьях не дает „распора“, однако, для обеспечения работы на смятие всей выступающей части зуба, постановка скрепляющих болтов (хотя бы и без расчета)—все же обязательна.
Из сопряжений с введением вспомогательных частей, сплачивание на шпонках (призматических—фиг. 176) по конструкции и работе самого сопряжения, ближе всего подходит к врубке зубом. Смятие [я0]

32
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
и скалывание [£] и здесь являются основными напряжениями, поверяемыми при расчете.
В первоначальном своем виде сплачивание на сосновых или дубовых поперечных шпонках (фиг. 18а) теперь может применяться только в плотничных постройках и столярных работах.
В инженерных конструкциях неприемлема прежде всего работа самой шпонки поперек волокон. Поперечное смятие шпонки, с последовательным поперечным скалыванием ее, дает очень слабую работу сопряжения. Кроме того, точная пригонка и врезка пилой призматической шпонки в многорядовых соединениях не менее затруднительна, чем врубка зубом. Только во второстепенных (в смысле усилий) сопряжениях оправдывается применение натяжной поперечной шпонки, дающей хоть и слабое, но зато довольно плотное соединение. Некоторое начальное натяжение может быть получено (за счет упругости дерева поперек воло-
ОснобнЬ/е формЬ/,, шпонок
а Призматические
б КруглЬ/е
1 ПоперечнЬ/е Простая (дубовая)
П^арелЬчатЬ^е
Коса л (дубовая)
2 ПродолЬнЫе
Н атяжнаяСдубовая)
t
2(чугунцая)
Прямая (дубовая)
3. фасоннЬ/е
6. НсщЬцевЬ/е ц/панки
Цилиндрическая
(дубовая) ( из газовой трубки )
Фиг. 18.
I
1 Нормальная КолЬцевая ( Шуосшерера)
'2 З убчато-кольцевая
кон) и в цилиндрической шпонке. Преимущество последней заключается в том, что она туго заколачивается в гнездо, засверленное в уже собранной конструкции, и поэтому работа ее, даже в многорядовых сопряжениях, мало зависит от точности начальной пригонки.
Однако все эти устаревшие формы в инженерных конструкциях должны уступить место более совершенным формам шпоночных сопряжений, появившимся в течение лишь последних десятилетий.
Способность совершенствоваться путем постепенного развития формы и улучшения материала резко отличает шнонку от обычной врубки. На фиг. 18 схематически представлены основные стадии развития отдельных типов шпоночных сопряжений.
Продольные шпонки с волокнами вдоль усилия (фиг. 18а), при достаточной длине их дают полное использование смятия сосны в торец. В них уже проявляется одна из характерных особенностей шпоночных сопряжений—гсклонность самой шпонки вращаться под влиянием эксцентричного приложения к ней основных усилий, дающих момент М = N 2у == N • h
СОПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.	33
(фиг. 18«9); поэтому основным условием хорошей работы шпоночного сопряжения является постановка скрепляющих болтов или других связей, предотвращающих расхождение сплачиваемых элементов и вращение самой шпонки. Натяжение скрепляющих болтов = а следовательно, и поперечное смятие шпоночного гнезда, тем больше, чем короче длина (Z) шпонки. Нормальной длиной призматической шпонки, при полном использовании смятия сосны вдоль и поперек волокон, можно считать длину I 4 h.
В косой шпонке лучше используются как материал самой шпонки, так и длина сопряжения в работе на скалывание; поэтому применение прямой шпонки может быть оправдано только знакопеременностью внешних усилий. При выполнении косой шпонки'из чугуна (фиг. 18а3), рабочие—сминаемые площадки ее могут быть несколько сближены в продольном направлении; этим достигается некоторое уменьшение общей длины сопряжения. Кроме того, чугунная шпонка раздвигает сплачиваемые элементы, что в некоторых случаях бывает выгодно в статическом отношении и способствует хорошему проветриванию сопряжения.
Недостатки всех призматических шпонок следующие:
1)	Затруднительность сборки и пригонки, особенно в многорядных сопряжениях, поэтому неизбежная „рыхлость", т.-е. большие начальные деформации.
2)	Сквозной пропил, поэтому опасное, эксцентричное ослабление рабочего сечения сплачиваемых элементов.
3)	Призматические шпонки применимы только при продольном сплачивании элементов.
В узловых сопряжениях решетчатых стропильных ферм, объединяющих около одной центральной оси элементы, примыкающие к узлу под различными углами, универсальное простое решение могут дать только центральные круглые шпонки.
Преимущество круглых шпонок перед призматическими, главным образом, сказывается в узловых решениях, однако, и в продольном сплачивании большое значение имеет отсутствие сквозного пропила и разметка шпонок по осевым точкам. Помимо большей точности разбивки центров для шпоночных гнезд, самое сверление их обеспечивает большую плотность, т.-е. меньшие начальные деформации соединения.
Из круглых шпонок (фиг. 186) „тарельчатые" уже давно применялись в Америке и последнее время в Германии (фирмой Юхо— в несколько измененном виде). Дубовые, буковые и другие тарельчатые шпонки из твердого дерева имеют те же недостатки в узловом решении, что и поперечная шпонка в продольном сплачивании; самый крепкий дуб много слабее сопротивляется смятию поперек волокон, чем слабая сосна— вдоль волокон; поэтому в ответственных случаях естественно было заменить дерево чугуном, одинаково сопротивляющимся смятию и срезыванию в любом направлении независимо от угла примыкания элементов. Для облегчения веса отливки, чугунную тарельчатую шпонку стали формовать в виде круглой пластинки с ребордами (фиг. 18б2); а дальше естественно было еще более облегчить шпонку и вообще удалить самую пластинку, чтобы перейти к кольцевой шпонке (фиг. ISeJ. Тот сердечник, который для тарельчатой шпояки высверливался с затратой энергии— в кольцевой шпонке сам впрягается в работу на скалывание и на смятие. Шпонка из односрезной превращается в двусрезную и притом хорошо связывает доски по ширине и значительно меньше ослабляет их рабочее сечение по толщине.
Деревянные конструкции.
3
31
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Совместная работа „сердечника1* и периферии шпонки —вполне обеспечивается разрезностью кольца (выгибаемого из полосового железа), если только разбивка, диаметр и глубина кольцевых врезов (дорожек) выдержаны с достаточной точностью.
Для равномерного распределения расчетной нагрузки между шпонками—количество их в одном сопряжении должно быть по возможности ограничено (не более 2—3 „стопок** колец с каждой стороны стыка).
В узловом сопряжении, связанном всего одной „стопкой", каждая сторона доски и вовсе прикрепляется только одним кольцом. Поэтому для того, чтобы степень прикрепления элемента соответствовала наибольшему рабочему усилию, передаваемому им, каждая доска элемента должна быть не толще 1,5—2 ширины кольца (Л).
Ширина же кольца b~2h теоретически определяется из условия рав-о = по1 • Dh и ска-
нопрочности сердечника на смятие лывание его основания Q — [/] Ft = Поскольку ширина доски, а следовательно, и диаметр D кольцевой шпонки ограничены нормальным сортаментом пиломатериалов (5<260,и.м)—
.	о 1	о Гб ^D-	11\ -
ограничена и ширина кольца b = 2h — ° и нормальная толщина доски.
его края Q =- [п0
и,
ней
9
Таким образом, характерной особенностью кольцевой шпонки является исключительная приспособленность ее к досчатым конструкциям и малая пригодность ее для конструкций из брусьев или бревен.
Два недостатка кольцевой шпонки несколько тормозят широкое ее применение.
1) Усложненное производство р а б о т, связанное с машинным гнутьем колец и механическим сверлением кольцевых дорожек, повышенное требование к точности разбивки центров, обязательная установка стыка полосового железа кольца на диаметре нормальном к направлению усилия и проч., и
2) Сравнительно слабая работа шпонки поперек волокон.
В Институте Сооружений (по материалам ЦАРИ) подготовляется к печати инструкция по сборке и установке стропильных ферм на кольцевых шпонках с приложением рабочих чертежей всех необходимых механических приспособлений. Надо полагать, что при несколько лучшей осведомленности по этому вопросу и возможности приобрести готовые комплекты кольцевых шпонок, ножей и др. приспособлений для сверления кольцевых дорожек—на местах не будут повторяться случаи выдалбливания их долотом (факт!), и не будут укладываться кольца с произвольным расположением стыка полосового железа (факт!).
Но все же для маленьких фермочек кольцевая шпонка нередко может оказаться слишком громоздким и сложным видом сопряжения; кроме того, слабая работа кольцевой шпонки поперек волокон не может быть устранена даже при самом тщательном производстве работ.
Естественно поэтому появление в строительстве целого ряда с п е-циальных видов шпонок „Аллигатор", „Бульдог", „Буффа", „Грейма" и т. п., которые закладываются между сплачиваемыми досками без предварительного сверления гнезд и которые сами себе прорезают или продавливают углубления при сильном обжатии сопряжения специальными стяжными приспособлениями.
Основное преимущество этих специальных видов шпонок—автоматическое совпадение расположения, размеров и формы шпонки и ее гнезда. Гнездо является оттиском шпонки, точно воспроизводящим даже
СОПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
индивидуальные особенности ее, благодаря чему, сопряжение получается плотное без начальных деформаций, даже при неограниченном числе шпонок в одном ряду.
Недостаток их — ограниченность абсолютных размеров шпонок, а вместе с тем и усилий, воспринимаемых ими. Так же как и гвозди не могут быть толще 6 мм, иначе они при забивке будут колоть дерево, так и специальные шпонки не могут выдавить в дереве очень глубокого и широкого гнезда, не разрушив прилегающей древесины.
Наиболее совершенным типом специальных шпонок можно считать „зубчато-кольцевую шпонку'1 (фиг. 18в2), поскольку она сохраняет почти все преимущества нормальной кольцевой шпонки и, в то же время осуществляет плотное сопряжение безо всякой пригонки и безначального сверления гнезд. Применяемая в Норвегии „зубчато-кольцевая шпонка14 „Аллигатор" штампуется из тонкого (1,5 мм) железа в виде двухсторонней зубчатой короны, шириною b = 25 мм (между вершинами зубцов). В Секции Деревянных Конструкций Института Сооружений (при участии „Метал-лостроя“) прорабатывается улучшенный тип „зубчато-кольцевой шпонки", в котором, вероятно, удастся несколько уменьшить усилие, необходимое для полного вдавливания шпонки в древесину; но даже в существующем виде зубчат о-кольцевая шпонка имеет, для небольших конструкций,, неоспоримые преимущества перед нормальной кольцевой: помимо упрощенного производства работ и большей плотности сопряжения чрезвычайно ценна хорошая работа шпонки поперек волокон и значительно меньшая опасность скалывания сердечника. В зубчато-кольцевой шпонке—зубцы продольных (по направлению усилия) частей кольца, особенно интенсивно участвуют в работе шпонки, именно поперек волокон, чем полностью компенсируется соответственно слабая работа смятия в поперечных частях кольца. Независимо от этого, даже при самом неудачном расположении зубцов, поверхность, по которой может сколоться сердечник зубчато-кольцевой шпонки, значительно больше, чем у нормальной кольцевой шпонки.
Таким образом, в отношении самых слабых видов работы дерева, (скалывание и смятие поперек волокон) зубчато-кольцевая шпонка, несомненно, является логическим завершением развития шпонок; только недостаточная проработанность деталей ее формы, заводского изготовления и производства работ несколько задерживают широчайшее ее применение.
В отличие от шпонки нагель в работе сопряжения не только сминается, но и изгибается (фиг. 17в), кроме того, он не скалывается, а срезывается поперек волокон; впрочем в расчете деревянных сопряжений нагель поверяется только на изгиб и смятие, так как чистое срезывание, без смятия и изгиба, в дереве невозможно.
Первичная форма нагеля из дерева хвойных пород (фиг. 19а) встречается теперь исключительно в столярном деле. Так же, как и в поперечной шпонке, плохая работа соснового нагеля определяется слабым сопротивлением смятию поперек волокон.
Нагеля, выточенные из твердых пород (дуб, ясень, бук), применяются и в инженерных конструкциях, хотя в них, так же как и в дубовых шпонках, еще сильно сказывается слабое сопротивление смятию поперек волокон. Большим преимуществом дубовых нагелей по сравнению со шпонками является большая плотность соединения и отсутствие пригонки частей, гак как гнезда для нагелей засверливаются в уже собранной конструкции.
В некоторых случаях еще большее значение приобретает другое преимущество нагельных сопряжений—о т с у т с т в и е распора. В шпоночных з*
36
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
соединениях стяжной болт является рабочим элементом, удаление которого (даже временное) неизбежно приводит к разрушению всего сопряжения. В нагельных соединениях наоборот, болт теоретически вовсе не включен в работу и ставится без расчета только для связи. Поэтому, при наличии кислотных газов, разъедающих железо (в паровозных депо, на кислотных заводах, в красильно-апретурных и др. производствах), конструкции покрытий целесообразно собирать именно на дубовых нагелях; при этом скрепляющие (не рабочие) болты могут быть, в случае надобности, последовательно заменены новыми без нарушения крепости и уменьшения жесткости всей конструкции.
Дубовые нагеля, так же как и металические, лучше всего используются при нормальном соотношении между их диаметром и толщиной сплачиваемых досок (согл. Т. У. и Норм КомСТО). Во всяком случае, следует по возможности избегать постановки одного ряда толстых нагелей вдоль середины доски.
иснобн&е фор Mbs,, нагелей "
а СоснобЬ/й
"П ( пер&ичная
в. ЭЮелезн&и
( болт- сочетание нагельной работы
с растя- ысением^
д (?талЬнЬ/е шгписртЫ С МелЬтцера)
6 Дубо&Ьт
г. Трубчатой
Мел ичение
числа скалЫ-ваемЬ/х по-
. берхностей -
( улучшеннЬ/и материал J
Сулуч-
шенная форма)
е ГбоздиСуплотнение древесины гнезда)
о
Фиг, 19.
Для получения особенно жестких сопряжений, естественно было заме-нить дуб металлом, хорошо сопротивляющимся поперечному смятию. , Наибольшее распространение должны были получить, конечно, железные * и позднее стальные нагеля, хорошо сопротивляющиеся также и изгибу. Желание объединить в нагеле две функции, заставив его работать и на i растяжение, привело к самой „излюбленной" форме нагеля—к болту. '
Особенно большим почетом болт пользуется в плотничных построй- ; ках, где он ставится без расчета и где он действительно „здорово выручает", ! так как дает исключительно большие запасы крепости: после значительного смещения сплачиваемых элементов, болт в перекошенных частях впрягается в работу на растяжение, вследствие чего несколько улучшается сопротивление смятию нагельного гнезда; кроме того, развивающееся при этом трение, между прижимаемыми друг к другу элементами, существенно увеличивает сопротивление сдвигу всего сопряжения.
Необходимо, однако, учесть, что вся эта дополнительная работа болта, вообще относящаяся к следующей группе сопряжений („г“ фиг. 17), обусловлена значительными деформациями сопряжения; поэтому в нормальных инженерных конструкциях, рассчитанных на малые остаточные деформации сопряжений (2—3 мм}, работа болта в такой форме, как правило, не может быть использована. В инженерных конструкциях
СОПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.	37
болт должен работать на растяжение либо в виде скрепляющего стяжного болта либо в виде преднамеренно скошенного болта группы „г“ (фиг. 17). Использование болта только в виде нагеля не оправдывает расхода на гайку, резьбу и головку его; кроме того, болт „по традиции" не так плотно загоняется в гнездо, как обычный нагель („болт" и „болтаться" — общего корня слова), что способствует увеличению начальных деформаций болтовых сопряжений; во всяком случае, на основании этих соображений, комиссия, просматривавшая мой проект Т. У. и Норм, ввела для болтов пониженный коэффициент 1,5 вместо 2, в формуле § 89
/ _ 1 R Т / [Пд1 W .
н ’ (/ НоМ’ наконец, и самая форма сечения болтового нагеля может быть усовершенствована введением вместо круглого—кольцевого сечения трубчатого нагеля.
Трубчатый нагель, при том же диаметре, значительно легче болта. Логическое завершение развития формы и материала самого нагеля даст стальной трубчатый нагель; в нашей строительной практике, однако, пока наибольшее распространение получили дешевые железные трубчатые нагеля из обрезков газовых (водопроводных) труб. Железные трубчатые нагеля удобны еще тем, что допускают стяжку сплачиваемых досок с помощью развальцовки концов около небольших металлических шайб, без введения скрепляющих болтов.
Несмотря на то, что для работы на изгиб самого нагеля выгодно применение малого количества нагелей б о л ь ш о г о диаметра—развитие нагельных сопряжений все же пошло по линии уменьшения диаметра нагеля. Отчасти это объясняется возможностью,—целесообразным распределением большого количества тонких нагелей по длине и ширине сплачи-ваемых досок,—уменьшить местное ослабление рабочего сечения; но основным побудителем все же являлось слабое сопротивление дерева скалыванию: каждый новый нагель впрягает в работу две новых поверхности скалывания; если при этом учесть, что увеличение количества скалываемых поверхностей несравненно эффективней удли нения каждой из них, станет понятным почему сильно напряженные нагельные соединения легче решаются с большим количеством тонких нагелей, в особенности если длина сопряжения ограничена конструктивными требованиями.
Стремление сосредоточить на малой площади сопряжение сильно нагруженных элементов очень ясно выражено в решении, данном немецким инженером Мельтцером. Применяемые им нагеля в виде стальных штифтов имеют диаметр всего 8—12 мм; они плотно загоняются в сверленые гнезда, дают весьма компактные и жесткие сопряжения и держатся в гнезде одним трением, так как не имеют ни головки, ни гайки. Основным недостатком этой системы является ее многодельность: сверление многих десятков гнезд в каждом сопряжении, специальные мероприятия для предотвращения „увода" сверла, необходимость применения исключительно сухого леса—все это, повидимому, окупается только в случае применения дерева твердых пород.
В нашем строительстве, применяющем почти исключительно дерево хвойных пород, оказалось целесообразным еще большее уменьшение диаметра нагеля, еще большее увеличение числа нагелей, благодаря возможности при этом вовсе обойтись без сверления гнезд: завершением развития нагеля в этом направлении является гвоздь, уже
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
давно применявшийся в плотничном деле, но лишь теперь завоевывающий себе положение и в инженерных конструкциях.
К характерным особенностям гвоздевых сопряжений относятся:
1)	малый диаметр гвоздя-нагеля (д> 6 мм), поэтому возможность заколачивания гвоздя в сплачиваемые доски без предварительного рассверливания гнезд;
2)	наличие расклинивающих усилий, способствующих появлению продольных трещин, поэтому сравнительно редкая расстановка гвоздей;
3)	уплотнение древесины в гнезде при забивке гвоздя, отчасти поэтому одинаково хорошая работа как вдоль, так и поперек волокон;
4)	значительное сцепление и трение между гвоздем и уплотненными стенками гнезда, поэтому—упразднение скрепляющих болтов;
5)	исключительно малое ослабление рабочего сечения сплачиваемых элементов.
При неизбежной разреженности расстановки, гвозди дают не очень мощные сопряжения: наибольшее, теоретически допустимое расчетное сопротивление сдвигу сплачиваемых на гвоздях поверхностей не превышает 4 кг на 1 см1 этих поверхностей, однако, отсутствие начальных деформаций, большая простота производства работ и способность воспринимать знакопеременные усилия уже сделали этот вид сплачивания сове рш енно незаменимым в досчатых конструкциях. Для сплачивания сжатых досчатых стоек и сжатых элементов стропильных ферм, для гнутых досчатых арок, для временных и подсобных конструкций— трудно себе представить более удобный и в то же время более целесообразный способ скрепления деревянных частей.
Еще одно чрезвычайно ценное свойство гвоздевого сопряжения заставляет иногда предпочесть его даже клеевому: в работе сопряжения гвозди обладают способностью очень долго выдерживать максимальную нагрузку, несмотря на значительные, измеряемые десятками миллиметров, смещения сплачиваемых частей; поэтому гвоздевые конструкции, в отличие от совершенно жестких клеевых, легко выдерживают местные перегрузки, температурные и влажностные смещения и обладают особенно большим запасом прочности.	*
. Четвертый вид сплачивания элементов (фиг. 17 г) менее всего характерен для деревянных конструкций, так как сопряжения этой категории рассчитаны исключительно на растяжение связей и, поэтому, в ответственных частях обязательно осуществляются из металла. Применение таких сопряжений целесообразно главным образом в конструкциях с преобладанием растягивающих усилий и, в особенности, при ограниченной длине сопряжения. В пределе, к этой категории должны быть отнесены и все смешанные, железо-деревянные конструкции, которые особенно удобны при загружении нижнего пояса фермы подвесным потолком, крановыми нагрузками и при других условиях, дающих преобладание растягивающих усилий в стержнях решетки (фиг. 31 д, е, к справа) или при необходимости увеличения светопрозрачности конструкции фермы (фиг. 31 ж справа).
Конечно, смешанные конструкции обладают и недостатками металлических сооружений, они быстро разрушаются под влиянием кислотных газов и, кроме того, менее огнестойки, чем чисто деревянные конструкции. Обычно металлические связи (болты, скобы, хомуты, накладки) прикрепляются снаружи, в виду непревычности косых сверлений и пр., но в некоторых конструкциях их удается запрятать внутрь и тогда они, в отно-
СОПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.	39
тении огнестойкости и кислотоупорности, мало отличаются от обычных металлических нагелей.
К таким конструкциям относится, между прочим, и сплачивание на гвоздях при несколько наклонной забивке их (фиг. 17г справа). При достаточном защемлении конца гвоздя, т.-е. при длине всего гвоздя, по крайней мере в 3 раза превышающей толщину прибиваемой доски, можно заставить гвоздевой нагель, при первом же загружении, работать на растяжение (на выдергивание). Такое сопряжение несколько жёстче обычного гвоздевого-нагельного, но зато имеет несколько меньший коэффициент надежности. Во избежание слишком большого снижения временного сопротивления такого соединения, гвозди не следует забивать слишком косо; во всяком случае отклонение от нормали не должно превышать 15°.
Основным недостатком всех сопряжений этого вида является односторонность их работы; при знакопеременных усилиях, каждое направление приходится обслуживать специальными элементами решетки (кресты системы „Гау“ в мостостроении или бив фиг. 35 справа).
К преимуществам этих решений должны быть отнесены: возможность (при болтовых сопряжениях) предварительного натяжения частей конструкции, что особенно важно при переменном загружении ее, а также, главным образом,—возможность использования трения, возбуждаемого натяжением связей, прижимающих сплачиваемые элементы друг к другу тем сильнее, чем больше основное сдвигающее усилие. Система кружально-арочных, сетчатых покрытий инженера Цоллингера („Цольбау11 фиг. 32е), в решении основного узла, дает пример использования трения, возбуждаемого натяжением болта.
Необходимо, однако, иметь в виду, что почти во всех этих решениях передача усилий происходит не непосредственно, торец в торец, а косвенно, при поперечном обжатии сплачиваемых элементов; и что поэтому, в случае применения сырого леса, неминуемы довольно значительные деформации всей конструкции от поперечной усушки дерева.
Идеальное сплачивание элементов деревянных конструкций—осуществляется только при помощи клейки (фиг. 17сЕ).
После проработки рецептур и разностороннего испытания казеинового клея, произведенных в Цаги—можно считать, что с технологической стороны задача уже решена:
Хороший казеиновый клей дает клейку более креп кую, чем поперечная связь между волокнами цельной древесины хвойных пород. Прочность клея, повидимому, тоже очень велика; во всяком случае в пределах произведенных наблюдений крепость клейки со временем не обнаруживала склонности к снижению. Даже временное увлажнение образцов, повидимому, не оказывало большого влияния на прочность клейки.
Самый процесс склеивания настолько замедлен (по сравнению со столярным клеем), что вполне допускает склеивание больших поверхностей, без опасения преждевременного застывания клея.
Склеивание—вовсе не ослабляет рабочего сечения сплачиваемых элементов, и не только не дает никакого распора, но наоборот связывает их не менее надежно, чем связаны между собой в поперечном направлении волокна цельной древесины. Можно считать, что сплачивание на клею дает возможность беспредельно увеличивать поперечные размеры дерева, ограниченные сортаментом; больше того—правильно склеенный из дощечек брус обладает даже лучшими строительными качествами, чем целый брус, потому что в нем можно избежать накопления внутренних натяжений от усушки поперек волокон, приводящих к растрескиванию цельного бруса или бревна.
40
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Пока еще трудно судить о прочности клея при воздействии на него кислотных газов, паровозного дыма и проч.; надо полагать, однако, что тонкий рабочий слой клея достаточно надежно запрятан в толще дерева и что возможное разрушение внешних краев клейки мало отразится на крепости всего сопряжения.
К характерным особенностям сопряжений на клею, в отличие от сопряжений на гвоздях, следует отнести большую жесткость и даже некоторую хрупкость их. Малейшее смещение или сдвиг склеенных поверхностей—равносильны полному разрушению всего сопряжения. Отсутствие рыхлых начальных смещений, полная монолитность и жесткость сопряжений на клею хорошо используются, например, в изгибаемых конструкциях, имеющих небольшую рабочую высоту сечения; но эти же особенности сильно ограничивают область применения клееных конструкций вообще: для жестких клееных конструкций опасны главным образом внутренние сдвиги, вызываемые усушкой и разбуханием или температурными деформациями дерева поперек волокон. Развиваемые этими деформациями внутренние напряжения обычно так велики, что ни клей, ни цельная древесина не в состоянии их выдержать. Поэтому, во избежание продольных разрывов или расслоений клееных конструкций, склеивать рабочие элементы конструкций можно только в том случае, если ничто не препятствует поперечным деформациям каждого из них. На клею нельзя, напр., непосредственно связывать узел при встрече элементов под разными углами, так как продольные волокна одного элемента будут препятствовать поперечной „игре11 другого элемента. Исключением является сплошная склейка лущеных слоев клееной фанеры („переклейки"). В ней каждый поперечный слой так тонок и слаб, что не может сорвать клейки соседнего продольного слоя и покорно подчиняется его малым продольным деформациям. Не следует на клею решать сплачивание досча-того кривого бруса, если высота рабочего сечения его сравнительно велика и, если закрепление его опор способствует появлению в нем значительных внутренних напряжений при усушке дерева и на морозе (см. § 103 Т. У. и Норм.).
Как в авиационном и мебельном, так и в строительном деле клееные конструкции вообще возможны только в случае применения хорошо просушенного дерева; тщательная столярная заготовка и сборка элементов., должны происходить в теплом закрытом помещении; во избежание отсыревания их в дальнейшем, желательна даже лакировка или покраска их немедленно после окончательного просыхания клейки, самое склеивание и выдерживание склеенных частей производится при довольно большом поперечном обжатии их.
Все эти требования не могут быть соблюдены на постройке; для получения надежной клейки, необходимы не только специальное оборудование, но и специальные кадры квалифицированных столяров; необходима максимальная механизация работ, устраняющая случайные ошибки исполнителей— словом. необходимо заводское изготовление стандартных частей, допускающих в дальнейшем перевозку и удобную сборку или укладку на месте.
В связи с индустриализацией строительного дела значение клееных конструкций в СССР должно сильно возрасти. Особенно целесообразно использование клейки в стандартных двутавровых балках из досок и в небольших арочных элементах конструкций. Стропильные фермы и арочные конструкции больших пролетов, требующие сборки на месте, вероятно, и в дальнейшем будут сопрягаться преимущественно на шпонках и нагелях (гвоздях)..
СОПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИИ.
41
Вставной
обрезка газовой
СлсатЬ/й cmbik
'Эращибание
(наращивание )
Гибкая металла ческам прокладка для предот вращении вмя -тия летниос ело-
Фиг. 20.
Сращивание (наращивание, стык), т.-е. продольное сопряжение при котором элементы в месте соединения перерезаны,—в отличие от спла чивания, решается совершенно различно для сжатия и для растяжения.
Сжатый стык в дереве осуществляется простым упором (фиг. 20) хорошо приторцованных концов. При составном, досча-TOxM сечении — боковое смещение частей предотвращается продольными досчатыми прокладками, закладываемыми в просветы между основными досками; скрепление проще всего осуществляется забивкой гвоздей (из расчета на сдвигающие усилия по § 32 Т. У. и Норм.). При одинарном сечении сращиваемых частей, боковое смещение может быть предотвращено вставкой в сверленое гнездо дубового или железного (из обрезка газовой трубки) шипа. Опиленный с четырех сторон
щий в долбленое гнездо—слишком многоделен для инженерных конструк-
квадратный шип, входя-
Сращивание
Растянутей стЫк. 5 На г6оздРКГ
6 На клею.
( без ослабления рабочего сечения)
3 (? деревянной прокладкой на трувчатЬ/х нагепях
(ЗтЫк разверстанный по всей длине эле мен та при сплошном досчатот сечении его
Малое ослабление рабочего сечения, но волЬшой расход гвоздей.
<4 (? деревянными накладками на гвоздя ос
меяЬшее ослабление рабочего сечения чем в 3
*—। • » —*—।—»—>—।*—;—1—*— ------* г *'
ЫД. X * I i ' 1 • r-Z~r
(При механизированном сВерлении Воз-можно и с металлическими накладками^
2 (? деревянными накладками на колЬцевЫос шпонках.
/. (? металлическими накладками на металлических призматич шпонках
легче пригонка '
менЬше ослабление рабочего сечения чем в 1 '
трудная пригонка ! болЬшое ослабление рабочего сечения!
Фиг.
21.
ций; прерывание наращиваемой стойки сплошной горизонтальной обвязкой вовсе недопустимо, в виду увеличения деформаций и слабого сопротивления дерева смятию поперек волокон.
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
При повышенных требованиях к жесткости сопряжения, для предотвращения в м яти я летних волокон древесины в более рыхлые весенние— в сжатый стык можно закладывать металлическую гибкую прокладку из кровельного железа на сурике и т. п.
Растянутый стык (фиг. 21) может быть осуществлен непосредственно и без ослабления рабочего сечения,—только на клею. При очень хорошей пригонке сильно скошенных стыковых поверхностей, лучший клей (благодаря увеличения поверхности клейки) может почти полностью восстановить рабочее сечение элемента в стыке (фиг. 21).
Аналогичное, только значительно менее компактное решение можно получить и на гвоздях (фиг. 21), если сплошной растянутый элемент осуществлен из большого количества тонких досок и если стык может быть разверстан по всей длине элемента. В виду ступенчатого обрыва 1 досок—в каждой части стыка элемент все-таки ослаблен на — часть ^^2 сечения, где п—количество досок, образующих элемент.
Решение это целесообразно только в гнутых элементах, которые все равно приходится сплачивать сплошь по всей длине. Прямые растянутые пояса ферм лучше осуществлять с разреженной расстановкой досок (фиг. 21—4) и с „обычным“ решением стыка на прокладках и накладках.
Это „обычное" решение стыка на самом деле осуществляет не прямую передачу растягивающих усилий, а косвенную передачу их через двукратное сплачивание рабочих досок с прокладками; поэтому растянутый стык может быть осуществлен, как на шпонках (фиг. 21—1 и 2) и нагелях (фиг. 21—3, 4), так и с помощью растянутых вспомогательных частей, например, при помощи металлических накладок с приклепанными к ним железными призматическими шпонками (фиг. 21 — 1). Только на архаической врубке—в современных инженерных конструкциях—вовсе не следует решать растянутый стык; и на клею он, при всей своей целесообразности, не может быть осуществлен в обычных условиях производства строительных работ.
Стык, в котором основное рабочее усилие—не продольные сжатие или растяжение, а поперечная сила,—осуществляется по схеме фиг. 22.
Срасцибание
при оп^сутстбии продолЬнЬ/jc и нали-чии поперечнЬ/ас уса ли а
Небольшая цилиндра ческа я шпонка СберлатЬ (на мест eft после сболчивания
Шарнир о нулевой точке изгибаемого элемента (Нормальное решение для
/ерберобскиос прогоноб um.nj
Фиг. 22.
Это нормальное решение для „Герберовского" шарнира в прогонах, при условии вертикального загружения их и отсутствия продольных усилий. Небольшой уклон (1:4) опорной площадки—предотвращает образование и развитие продольной трещины в половине высоты прогона, почти неизбежной при г о-ризонтальной опорной площадке. При более крутом уклоне вертикальное давление может преодолеть трение, вследствие чего может появиться распор и, кроме того, еще более затруднится ровная укладка вкладыша, с сохранением одного общего уровня верхней грани прогона.
СОПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.	43
В случае необходимости восцринять небольшой изгибающий момент,, может быть использована та же схема (фиг. 22), но с еще более удлиненной опорной площадкой и плотной стяжкой концов болтами с жесткими шайбами.
Наличие, кроме поперечной, еще продольной растягивающей силы,— тоебует комбинированного решения. При решении стыка на нижней и верхней металлических накладках, к показанным (фиг. 22) болтам, могут быть еще прибавлены по 1—2 болта с каждой стороны.
Сопряжение элементов под углом, т.-е. решение плоского „узла11 в дереве—тоже осуществляется в 2-х основных формах — аналогичных сплачиванию и сращиванию. Благодаря наличию по крайней мере трех
(Сопряжения под углом
ОпорнЬш узел, с,

п ft
I
J
<7 Лобовой. ' Зуб.
б Лобове
Зуб со шпонкой.
[	в Щековая
о 1
Фиг. 23.
элементов, сопрягаемых в один сложный узел, каждая из этих форм редко представлена в таком же чистом виде, как при сопряжении 2-х элементов с параллельным направлением волокон; большей частью приходится в каждом узле комбинировать сплачивание растянутых со сращиванием сжатых элементов.
Несмотря на множество недостатков, врубка все же часто применяется- в узловых сопряжениях. Особенно в узлах преимущественно сжатых врубка иногда дает довольно простые решения.
Основные принципы решения узла на врубках определяются все теми же недостатками дерева—слабым сопротивлением скалыванию и смятию поперек волокон.
Улучшения работы узла на скалывание следует по возможности добиваться увеличением количества скалываемых параллельно поверхностей.
44	ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Смятия дерева поперек волокон следует избегать, по возможности непосредственно сопрягая элементы, сходящиеся под меньшим углом.
При достаточной связанности узла, — „биссектрисной" врубке (фиг. 23), имеющей вдвое уменьшенный угол смятия следует отдавать предпочтение перед „ортогональной", в которой одна из сминаемых поверхностей, пропиленная „ортогонально" к волокнам, избыточно крепка, другая же сминается непосредственно под углом встречи элементов (а). При этом работа всей врубки, конечно, определяется более слабым сопротивлением смятию поверхности срезанной косо.
Хотя самое название „врубки" и указывает на осуществление ее с помощью топора—все же в инженерных конструкциях рабочие поверхности врубки всегда должны быть прорезаны пилой. Сквозной пропил — основная предпосылка для плотного прилегания рабочих сминаемых поверхностей. Сложные врубки с шипами, упирающимися в долбленое, сильно исковерканное дно гнезда, даже при тщательном исполнении, не могут обеспечить совместной работы сопряжения во всех частях; к тому же замкнутые гнезда плохо проветриваются и, в случае попадания в них воды, легко могут стать очагом загнивания.
Рабочая часть врубки по возможности должна быть на виду, случайные боковые смещения могут быть предотвращены забивкой гвоздя или стяжкой болтом, без усложнения врубки и без уменьшения рабочей поверхности ее.
В опорном узле балочных стропильных ферм (фиг. 23—26) одно из 3-х основных усилий—опорная реакция—включается в узел через опорную подушку, которая без всяких врубок поддерживает сопряжение двух других элементов и большей частью осуществляется в виде просмоленного обрезка доски.
В виду малого значения продольных температурных и усадочных деформаций в дереве, опорный узел балочных стропильных ферм обычных пролетов почти всегда решается в виде несовершенного шарнира—одинаковой для обеих опор, и тоже несовершенной подвижности. В виду легкого веса деревянных стропильных ферм, особенно в холодных покрытиях, большое внимание следует уделять надежному заанкериванию опорного узла в стене, чтобы предотвратить отрыв и подъем всего покрытия в ураган.
Из 2-х основных типов конструктивного решения опорного узла на врубках „щековое" решение (фиг. 23в) имеет большие преимущества перед „лобовым" (фиг. 23а и бу. увеличение количества параллельных скалываемых поверхностей, увеличение их ширины (высоты) при до с чат ом — „на ребро"—решении, сохранение полной рабочей высоты сечения над опорой, поэтому меньшее влияние неучтенных изгибающих моментов, вполне ясная центрировка узла в виду того, что оси стержней действительно проходят через центры сминаемых площадок—все эти преимущества делают именно щековое решение нормальным решением для опорного узла на врубках.
Лобовый зуб следует применять только в брусчатых решениях (фиг. 23а и б), при большой ширине сопрягаемых элементов и достаточной длине (на скалывание) хвостового конца. Центрировка узла должна быть ориентирована, главным образом, на равномерное распределение растягивающих напряжений в ослабленном сечении нижнего пояса. При этом, в случае центрировки площадки смятия по оси сжатого стержня, опорная реакция уже не может пройти через пересечение геоме
СОПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
45
трических осей стержней в точке 2 (фиг. 23а):—опорная подушка обязательно должна быть смещена (влево) под точку 1. Только правильное расположение опорной подушки, слегка скошенная передняя часть ее и ясно спроектированная схема опорного узла—могут обеспечить равномерность распределения напряжений в ослабленном сечении нижнего пояса, несмотря на неизбежный поворот опорного узла, из-за пластических и усадочных деформаций всей конструкции в дальнейшем.
При очень малом угле (а) встречи поясов в опорном узле и больших расчетных усилиях, можно увеличить количество скалываемых поверхностей и длину их с помощью одного добавочного вставного „зуба“ (фиг. 236). Дальнейшее увеличение количества последовательно размещенных зубьев нежелательно, так как еще более запутывает схему работы узла. Имея все недостатки многорядовых соединений, опорный узел, решенный на двойном зубе, легко расстраивается при усыхании сырого дерева, и требует поэтому особенно тщательной сушки дерева.
Опорной узел
с использованием pa6ombt болтов на растяэ+сение
Фиг. 24.
еложнЬнй опорной. узел
с вованнЫм башмаком на призма
(для узлов с ограниченной длиной конца лл7Л'нски)
Фиг. 25.
Схемы фиг. 24 и 25 дают комбинированные решения, с применением болтов и гвоздей, работающих на растяжение, и специальных жестких поковок (фиг. 25) с металлическими шпонками.
Схема фиг. 24 характерна для стропильных ферм с гнутым—д о с ч а-тым растянутым поясом, в который вообще трудно врубиться. В этом решении хорошо используется трение, возбуждаемое натяжением болтов; необходимо, однако, иметь в виду, что в случае применения сырого леса в узле могут накопиться довольно значительные деформации, вследствие поперечного усыхания самого пояса и обоих колодок.
Схема фиг. 25 слишком сложна и дорога для обычных решений опорного узла и может быть оправдана только вынужденным укорочением опорной площадки, т.-е. отсутствием места для скалываемого конца достаточной длины.
Приведенные на фиг. 23—25 схемы решения опорного узла хороши только при небольших углах встречи поясов, не превышающих 30 — 40°. При больших углах уже нецелесообразно передавать опоре усилие сжатого пояса через посредство поперечного смятия волокон нижнего растянутого пояса. Схема фиг. 26 дает решение, в котором сжатый пояс вертикальную составляющую своего усилия передает непосредственно опоре, а горизонтальную—горизонтальному же нижнему поясу, посредством щековой врубки. Не беда, если при этом будет несколько перенапряжена доска опорной подушки — на смятие поперек волокон; при нор-
46
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Опорной узел при болЬииом угле l ck
ч Щековая врубка с непосредственной передачей опорной подусаке-вертикальном составляющей подкоса
, (Переход к
„ис&смичном у
*
7
1
Фиг. 26.
ния специального дубового деляется
вкладыша, на продольный изгиб;
Сечение смятие
мальной небольшой толщине подушки, деформации будут незначительны и, во всяком случае, работа узла не будет нарушена.
Схема фиг. 26, так же как и схемы фиг. 27, 28 и 29 объединены общей основной идеей передачи составляющих усилия сжатого элемента (верхнего пояса или подкоса) непосредственн о—как вертикальному элементу (опорной подушке или бабке), так и горизонтальному (нижнему поясу).
На фиг. 27 показана самая примитивная форма осуществления этой идеи, дающая крайне слабое использование в работе узла — массивного сечения сжатого подкоса.
В схеме фиг. 28 этот недостаток несколько выправлен, правда, за счет введе-подкоса здесь опросе во всех частях узла происходит через посредство дубового вкладыша, для сосны в торец/для дуба поперек волокон. Несмотря на сравнительно слабое сопротивление дуба смятию поперек волокон, эта схема решения в некоторых случаях может быть хорошо использована: заготовленные в столярной мастерской, из специального сухого леса, заранее импрегнирован-ные, дубовые вкладыши могут служить шаблонами при упрощенной плотничной заготовке и сборке остальных частей конструкции. Поперечная усушка сосновых частей конструкции, работающих в торец, не опасна, а усушка дубовых вкладышей может быть почти вовсе предотвращена.
Полнее всего идея н е-посредственной передачи усилия в узле „по назначен (фиг. 29). Сжатый подкос, при помощи расщепленного на 2 щеки конца, передает в узле, бабке и поясу соответственные части своего усилия (см. Т. У. и Нормы’ 1 пример). К сожалению, смятие рабочих площадок подкоса происходит под углом встречи и не может быть осуществлено в виде биссектрисных врубок. Однако этот недостаток основного „ножничного" решения может быть тоже выправлен: вводя специальные дубовые наконечники, можно заставить дуб работать на смятие под углом встречи, а сосну—в торец (см. Т. У. и Нормы пример 1 VAR).
Промепк:уточнЬ<й узел
Вертикальная и гориЗон талЬная соста вляюсцие • усилия сонса того подкоса передаются непосредственно
“ выявлена
толо -ном подкосе )
Фиг. 27.

СОПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
Если схема фиг. 28 осуществляет поперечным из г s б ом фасонного
принцип нагельного решения, нагель-вкладыша, то „ножничная“
схема—поперечным смятием и скалыванием дубовых наконечников— скорее напоминает шпоночное решение. Во всяком случае, несмотря на некоторые свои органические недостатки — обе эти схемы, переходящие от „врубки" к „нагелю" и „шпонке", уже отошли от первобытного кустарничества и вполне приемлемы в новом деревянном инженерном строительстве.
На фиг. 29 а, б и в показаны различные фазы ножничного решения „открытые", „закрытые4* и полузакрытые" частном случае определяется
Промежуточной узел с дубовЬ/м бкладОшем
Лучшее использование сжатого сече нал подкоса, чем S примере 27.'
Фиг. 2S.
ножницы. Степень открытости в каждом из расчета на смятие. Как правило, при
сухом лесе рекомендуется „ножницы14 по возможности закрывать, что-
ПромежуточнЫй узел
Фиг. 29.
бы предотвратить расщепление их и, по возможности, притуплять, чтобы предотвратить отщепление слишком острых концов их (фиг. 29 в).
В „ножничном44 решении сжатый подкос или его наконечники являются Посредниками между усилиями в поясе и бабке. Чем больше угол (вклю
ДЕрЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
чающий подкос) между поясом и бабкой, тем больше угол смятия рабочих
поверхностей подкоса и тем менее целесообразно применение ножничного решения. При тупых углах узел лучше решается непосредственным сопряжением бабки и пояса на „т р е у г о л ь н о й“ врубке (фиг. 30). В поясе и бабке пропиливаются на Ч3 толщины досок и выкалываются специальные
треугольные гнезда. После
„ Треугольная Врубка (для LOL от 135° до 1^0°)
Фиг. 30.
сборки между досками остаются зазоры толщиной в Чз толщины доски. Сжатый подкос сбоку упирается в сопряжение бабки и пояса либо непосредственно, либо через специальную прокладку.
К сожалению, сочетание „треугольной" врубки с „ножничной" очень сложно в конструктивном отношении; поэтому применение „треугольной" врубки и ее производных в инженерных конструкциях обособилось в своих специальных областях. Благодаря хорошему биссек-трисному решению смятия, треугольная врубка может в каждом слое воспринять значительные усилия. Чем больше угол а, тем ближе угол смятия к 0° и тем мощнее сопряжение. Поэтому, треугольная врубка полнее всего используется в сопряжениях многослойного распорного кольца для шатровых или купольных покрытий. Наиболее напряженные нижние венцы больших силосов тоже хорошо
вяжутся (при восьмиугольном плане) на треугольной врубке. Наконец, архаические „ласточкин хвост" и „полусковородень" давно уже должны бы
уступить место „лапе" с треугольной врубкой.
Другие виды сопряжений элементов деревянных конструкций—на шпонках, нагелях, растянутых вспомогательных частях и на клею—сохраняют в узловых сопряжениях все особенности, характеризующие их применение при сплачивании, и поэтому в настоящей сжатой схеме в решении узла отдельно н е рассматриваются.
В таблице фиг. 31 схематически приведены самые основные формы балочных конструкций, применяемых в деревянных покрытиях. Справа показаны, конечно, весьма приближенно, наиболее употребительные минимальные, нормальные и максимальные пролеты, характерные для каждой из приведенных схем.
В виду пластичности дерева и плохого использования крепости дерева при изгибе балочных конструкций сравнительно низкого сечения, рабочая высота изгибаемых деревянных конструкций не должна быть менее:
для сплошных настилов......................(/J0	пролета
для разреженных обрешеток	. . . .........1/30	„
для сплошных балок.........................'/20	»
для двутавровых балок на клею . . . ............Vis
для двутавровых балок на гвоздях................1/15
для стропильных ферм параболического очертания . */7 для стропильных ферм треугольного очертания и | i, для других ферм, несущих плоскую крышу „Т“	{
ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
49
В конструкциях, несущих большие постоянн о-действующие нагрузки, относительная высота сечения должна быть еще больше.
Для облегчения самой конструкции, сплошной настил по возможности следует заменять обрешеткой.
Основные формЬ) конструкции. балочнЬюс покрытий.
Фиг. 31.
Л р О л € т Ы 6 мегггра^с		
3	q5	
< ч 5 о 1* *	o' s x I	о 4> s § г t
0.5	1	3_'
3 и		7 I
f	7	10 
5	10	15
•		r
/2	15	25 1
/2	/5	20 i 1, 1 J •
/5 * i	25 1	40 1 1 • b • i
15 1 1	25	40
15	30	50
/5	30	60
Двутавровые составные балки (в), показанные на чертеже в пропорциях гвоздевого решения, могут быть с еще меньшей затратой древесины осуществлены и на клею, поскольку все доски, образующие стенку и пояса, имеют параллельное расположение волокон.
Деревянные конструкции	4
50
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Двутавровая составная балка (г) с двойной перекрестной тесовой стенкой (под 45°) решается только на гвоздях.
Схемы (д) и (е) характерны для „ножничного1* (слева) и „смешанного11 (справа) решения. В обоих случаях предполагается отсутствие знакопеременных усилий в решетке. „Ножничное11 решение красиво только в открытых стропильных фермах; при подвесных потолках выгодно переходить к железным бабкам, несущим в то же время и прогоны подвесного потолка.
Нисходящие железные раскосы, заякоренные в треугольные чугунные вкладыши (ж справа)—при вертикальных сжатых деревянных стойках— дают светопрозрачную конструкцию.
Схемы (з), (и) и (ж) слева хорошо решаются только на кольцевых шпонках. В виду неизбежности растянутых стыков и сложности некоторых узлов, для обеих схем характерно досчатое разреженное решение элементов.
Схема (к) предполагает гнутый, досчатый на гвоздях верхний пояс, связанный с нижним поясом легкой, мало загруженной решеткой. В виду затруднительности точной разбивки и сверления кольцевых дорожек в гнутом арочном поясе фермы, вместо нормальной кольцевой, здесь лучше применять зубчато-кольцевую шпонку или гвоздевое крепление элементов решетки.
В отличие от металлических, деревянные стропильные фермы большею частью осуществляются с неполным использованием рабочего сечения элемента в панели, в виду значительного ослабления его в узле; поэтому в деревянных конструкциях, особенно при гнутом решении пояса или при размещении стыков в узлах, допускается и внеузловое загружение их (конечно, с учетом всех добавочных напряжений весьма опасных в узле при неразрезном прохождении пояса через него).
Максимальное использование дерева в инженерных конструкциях осуществляется в арочных покрытиях.
Преобладание в арке сжимающих усилий почти вовсе устраняет столь тягостный для дерева растянутый стык; осуществление же криволинейных (преимущественно к р у г о в ы х) поясов в досчатых решениях не представляет никаких затруднений.
Из двух основных типов решения кривого бруса в дереве—каждый имеет свои преимущества и недостатки.
Более древний „кружальный11 способ „Делорма11 в новых деревянных конструкциях нашел приложение главным образом в сетчатом покрытии по системе „Цольбау11. Несмотря на значительную потерю древесины при выкружаливании каждой , доски (фиг. 32 б) и большое количество расходуемых болтов, система эта в Германии, повидимому, оправдалась как технически, так и экономически. Неоспоримые преимущества этой системы—разборность, компактность при перевозке, быстрота сборки конструкции и возможность осуществления с в е т о п р оз р а ч н о г о покрытия. Стандартный узел (фиг. 32 ё) решен с помощью растянутого болта с использованием трения, возбуждаемого натяжением болта. При-усыхании древесины и при первых загружениях конструкция должна дать довольно большую просадку. В устойчивости и жесткости всего свода существенное значение имеет более или менее близкое расположение торцовых стенок.
Арки, гнутые плашмя из тонких досок по способу „Эми11, в той или иной форме применяются почти всеми германскими строитель-
ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
ними конторами (Хетцер (на клею), Тухшерер (на гвоздях), Дехаль, Стефан и др.).
В случае применения для гнутья арок тонкого теса, или подсушки его в изогнутом состоянии, получающиеся при гнутье начальные напряжения очень малы и со временем, вследствие пластичности дерева, еще более уменьшаются. Волокна древесины не перерезаются. Древесина теса используется полностью, без обрезков; но зато кривизна арки не может быть так же произвольно назначена, как в „кружальной" системе, она все же зависит от толщины применяемого теса.
(JpQ4Hbie покрЫтия Круз-калЬнЬ/е арки
(принцип Делорма)
Фиг. 32.
На фиг. 33 показано рабочее сечение „деревянного свода" (15 мм пролета), сооружаемого на опытных постройках Государственного Института Сооружений. Деревянный свод-оболочка должен в дереве осуществить решение уже многократно использованное в железобетоне (Цейсс-Дивидаг). Весь свод осуществляется из 3-х рабочих слоев теса, 20 и 25 мм толщины. Нижний слой в интересах производства работ и прикрепления тепловой изоляции, сконцентрирован в виде основных арочек; второй слой идет по образующей свода нормально „к аркам", он же служит „рабочим настилом" деревянной основы под наклейку руберойдной кровли; верхний слой, из узеньких брусочков (20 X 50 мм). косо нашивается под углом 45° к нижним настилам и служит „защитным
4*
52
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
насти л о м“ деревянной основы. Надо полагать, что построенная таким образом, скрепленная гвоздями, оболочка не хуже, чем в железобетоне будет осуществлять в дереве идею „Дивидагов“, и найдет широчайшее применение в строительстве кино, спортивных помещений, промышленных и сельскохозяйственных складов и т. п.
ОрочнЬ/е nokpbimuR iHymbie арки (принцип Эми]
ДеребяннЫи с (эод-оболочка
ПродолЬнЬ/и рабочий настил
ОмоленЫи защитнЬш
настил (под рубероид') из брусочков 20*50
для зсолоднои
ТеплЬш,, фибролит “ или „ сфагнит " Влагонепроницаемая изол бумага Деревянное мат О 6а куля ')
Фиг. 34 воспроизводит несколько иное решение деревянного свода по системе „ Брода
Здесь работа верхнего настила и нижней подшивки используется как работа на сжатие и изгиб сплошного, как бы двутаврового, сечения с пле-очнЬ/е nokpbimun.
Гнх/mbie арки (принцип „ Брода)
СмоленЫи Защитней настил
ДередяннЬ/и соод-оболочка
Огнестойкая фанера \ Влаъоизолцрующая
Двойной рабочий насти п
Рубероид
Рубероид
Фиг. 34.
чом равным расстоянию между центрами настила и подшивки. Если в деревянном „Дивидаге“ устойчивость и жесткость обеспечиваются торцовыми стенками, то в своде по системе „Брода“ может быть использована „жесткость" и самого свода. Идея интересна, но практическое осуществление ее еще должно быть основательно проработано.
ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
53
В таблице фиг. 35 схематически приведены основные формы арочных конструкций деревянных покрытий больших пролетов.
В строке а помечены сплошные арочные конструкции, преимущественно двутаврового сечения. Решение их аналогично балочным решениям строки в фиг. 31; осуществление возможно как на гвоздях, так и на клею.
В строке б слева показано решение аналогичное балочному решению строки г фиг. 31.
Справа показаны крестообразные раскосы как в строке б, так в строке в. Использование в арочных решетчатых конструкциях, заимствованного из
ОснобнЫе формЬ! конструкций. арочнЬюс покрытий
Фиг. 35.
пролетЬ! в метрах		
мин \нарм		макс
ю	/5	20
/5	30	60
20	4 <9	100
50	100	f50 I
практики мостостроения, решения фермы „Гау“ оправдывается здесь (как и в мостах) переменным воздействием нагрузок (ветер) и необходимостью обеспечить достаточную жесткость конструкции хотя бы при помощи начальных натяжений. Именно в легких арочных и рамных конструкциях— рыхлые деформации могут дать значительную динамическую перегрузку в знакопеременных элементах и узлах.
В детальной проработке конструкций проще всего решаются серповидные арочные фермы. Решетчатые арки с параллельными поясами труднее конструируются в опоре, но зато пояса и решетка их проще в разбивке и сборке.
54	ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Таблицы фиг. 31 и 35 еще раз подтверждают правильность высказанного ранее положения о том, что основная область рационального использования дерева в строительстве—легкие покрытия.
Пролеты от долей одного метра до 100 и более метров действительно легко покрываются деревом (конечно, воздушно-сухим!), если только полезная нагрузка на конструкцию покрытия не слишком велика.
Недаром и в аэропланостроении дерево все еще продолжает успешна конкурировать с металлом даже в Америке.
ОГЛАВЛЕНИЕ.
СТР.
Предисловие........................... -.............................................. 3
I. Основные области и формы рационального использования дерева в современных инженерных конструкциях............................................................... 5
II. Сопряжение элементов деревянных конструкций...................................... 30