Як відомо, краще перетин балки - співвідношення її сторін (у перетині) 7: 5. Це перетин досить умовно і рідко коли дотримується. Зазвичай використовують той пиломатеріал, який є. Прогин балки в основному залежить від висоти балки, ніж від її ширини. Тобто вигідно нарощувати балку у висоту, ніж просто пропорційно потовщувати її. Це просто призведе до обваження самої балки і перевитрати матеріалу з незначним посиленням її несучих властивостей.
Кругла балка також має свої недоліки. Так наприклад, вона може витримати в результаті більше навантаження, ніж прямокутна того ж перетину, але вона має набагато більший прогин. Тому якщо вам важлива саме міцність, незважаючи на форму балки (наприклад при перекритті господарських приміщень, навісів та ін.), То краще використовувати круглу балку. Якщо вам потрібен плоский стеля і зовнішній вигляд - то прямокутну.
Але і прямокутну балку можна значно підсилити шляхом нарощування її висоти. До певних меж, зрозуміло, поки не з'явиться тенденція на бічній вигин балки.
Безпосереднє укладання однієї балки на іншу формально подвоює несучу здатність балки. Такого ж результату можна досягти і простим укладанням двох балок поруч один з одним.
Однак відома схема, яка дозволить використовуючи всі ті ж дві балки фактично почетверити несучу здатність балки (і відповідно міжповерхового перекриття в цілому). Це так звана балка Деревягина. Я на жаль е знаю передісторії її винаходи, але в даному випадку це і не важливо.
Як згадувалося вище, якщо дві балки укласти один на одного, це подвоїть несучу здатність. І балки ці працюватимуть кожна сама по собі, передаючи навантаження від верхньої до нижньої. При цьому відбувається невеликий зсув нижньої межі верхньої балки щодо верхньої межі нижньої балки. Це природно, оскільки навіть при однаковому прогині і утворення балкою дуги щодо деякого гіпотетичного центру (у кожної балки свій центр), внутрішні і зовнішні частини балок мають різний розмір радіусу вигину (на товщину балки). Відповідно, при незмінній довжині балки (відрізка дуги), різниця довжин граней стає очевидною, так як вони стикаються різними гранями (одна зовнішньої, інша внутрішньої). Тобто балки працюють порізно, кожна сама по собі.
Якщо ж усунути можливість зміщення балок відносно один одного при прогині, балка стає набагато жорсткіше. Відповідно значно зменшується її прогин під навантаженням. Використання цього ефекту дозволить нарощувати балки при влаштуванні міжповерхового перекриття використовуючи стандартний пиломатеріал.
Наприклад, якщо зробити балку з бруса 150 х 150 мм (стандартний, вобщем, випадок), довжиною 6 метрів, розташувавши їх через кожен метр, то здатність навантаження буде близько 250-300 кг на 1 кв. метр перекриття. Якщо подвоїти кількість балок (на тій же площі), уклавши їх через 0,5 метра або поклавши один на одного, то здатність навантаження зросте до 400 - 500 кг / м2. Але якщо використовувати балки перетином 150 х 300 мм, то навантажувальна здатність перекриття буде вже близько 1000 кг / м2. Але де ж ви знайдете такий брус? А якщо і знайдете, коштувати він буде просто нереально дорого.
Але таку ж балку можна виготовити самостійно (що вобщем і зробив Дереевягін).
У нижню балку включаються нагелі або шканти (шпонки). Орієнтація волокон деревини шпонок - перпендикулярно площині грані балки. У верхній балці так само вирізують отвори під шпонки. При з'єднанні обох балок шпонки з невеликим натягом входять в обидві балки і пов'язують їх. Тепер зміщення однієї балки відносно іншої неможливо, і вони стали фактично однієї цільної балкою.
Це класична схема балки Деревягина. І як бачите, вона досить трудомістка у виконанні, навіть при наявності сучасного інструменту (фрезера, дискової пили або електричного лобзика). Тому не часто можна побачити наживо таку балку.
Але забезпечити взаємну нерухомість балок в складі балки Деревягина можна і іншими способами.
По-перше, це клей. Сучасна промисловість пропонує настільки хороші клеї для дерева, що при спробі роз'єднати склеєні деталі, рветься і розщеплюється зазвичай сама деревина, ніж місце склейки. Але для якісного склеювання потрібна хороша підготовка деталей. Зокрема вони повинні бути абсолютно сухими (вологість не більше 8-12%), абсолютно гладкими (остругана). Та й склейка ведеться з використанням великої кількості струбцин або пресів. Тому виготовлення балки Деревягина в умовах самостійного дачного будівництва здається малоймовірним.
Другий спосіб - використання різьбових шпильок для стягування двох балок між собою. (Тут можна використовувати і клей). Обидві балки свердляться наскрізь, наприклад через кожні 25-30 см в шаховому порядку, і стягуються різьбовими шпильками. Це буде досить якісна заміна шканти, а й дорога. І теж досить трудомістка, оскільки гайки шпильок доведеться закладати врівень зовнішніх гранях балки. А значить доведеться свердлити ще й розширені отвори під них.
При деяких умовах можна використовувати т.зв. глухарі - довгі гвинти - саморізи з головкою як у болта. Але під них теж треба буде свердлити отвори. І самі глухарі великого розміру - задоволення не дешеве.
Ось що дійсно не можна рекомендувати для балки Деревягина - це використання цвяхів. Справа в тому, на збиті цвяхами балки будуть діяти як раз сили, спрямовані на витягування цвяха з нижньої балки і його вигин. А цвяхи слабкі на обидва ці параметра. Вони прекрасно витягуються з дерева і добре гнуться. З цієї ж причини шпилькові з'єднання балок - не найкращий варіант. Хоча шпилька або глухар НЕ будуть «вилазити» з балки, то вони вони можуть гнутися і до того ж твердий метал зминатиме деревину навколо себе.
Найпростіший спосіб виготовити балку Деревягина, на мій погляд, можна з використанням круглих (циліндричних) нагелів (шкантів). У їх якості можуть виступити, наприклад, напилення держаки до лопат. Їх можна купити готові, у великій кількості і недорого. Свердлити отвори під них можна за допомогою широких сверел для дерева, які називаються пёрка. Можна використовувати, звичайно і фрези. Єдиний інструмент, які потрібно - електрична дриль.
Що б отвори в балках ідеально збігалися один з одним, можна виготовити нескладний Н-подібний шаблон (див. Малюнок). Тоді в одній балці свердлять отвори використовуючи одну сторону шаблону, а в іншій - іншу. І отвори співпадуть абсолютно точно.
При складанні балки бажано використовувати і клей для дерева (особливо для закріплення нагелів). З торців Нагель необхідно зняти невелику фаску, що б нагель точніше увійшов в отвір.
Таким способом можна досить швидко і якісно зробити балку Деревягина і влаштувати в будинку дуже надійне і витривала міжповерхове перекриття.
Обговорити конструкцію балки можна на форумі.
2. Але де ж ви знайдете такий брус?