Балки и прргоны, склеенные из пакетов досок, изготовляются как прямыми, так и криволинейными, с прямоугольными или другим сечением, по чертежам проекта. Наиболее подходящие для изготовления таких балок породы леса — южная сосна и дугласова пихта. Для изготовления прямых клееных балок обычно применяются доски толщиной 40 мм; поэтому высота сечения балок принимается кратной этой величине. Такие балки и прогоны могут применяться для пролетов до 30 м; наиболее целесообразны они при пролетах до 18 лі; так, например, балки пролетом 12 м, расположенные на расстоянии между ними 4,3 ж, при равномерно распределенной нагрузке 250 кг/м2, имеют сечение высотой 66 см и шириной 18 см. При пролете длиной 18 я и расстоянии между балками 3,7 м сечение их при такой же нагрузке должно иметь высоту около 83 см и ширину 23 см. Преимуществом клееных балок и прогонов является возможность изготовлять их со строительным подъемом, а также применять мелкие пиломатериалы.
При пролетах до 9 м балки сплошного сечения обычно дешевле клееных за исключением случаев очень больших нагрузок. При пролетах, превышающих 9 м, деревянные решетчатые конструкции могут конкурировать по цене с клееными; последним может быть отдано предпочтение, когда свободная высота помещения ограничена.
Хотя деревянные решетчатые фермы (при пролетах длиной 6 м) начали применять в США, в частности в Нью-Йорке и Чикаго, начиная приблизительно с 1910 г., однако только через 15 лет после этого, благодаря инициативе Национального комитета по использованию леса, научно-исследовательская работа лаборатории лесоматериалов создала солидную основу для проектирования деревянных конструкций. Начиная с этого времени развитие производства металлических соединительных частей и значительное улучшение качества синтетических клеев дали возможность применения современных деревянных конструкций. Клеящие материалы улучшенного качества и усовершенствование технологического процесса позволили изготовлять клееную фанеру повышенной прочности, получившую применение в качестве узловых листов в решетчатых фермах и стенок в балках большой высоты, а также в несущих панелях и жестких рамах. Значительно усовершенствована в последнее время также и пропитка дерева под давлением с целью предохранить дерево от гниения и сделать его менее подверженным действию огня. В число применяемых для этого материалов входят креозот, нефтепродукты, хлористый цинк, соли Вольмана и растворы пентахлор-фенола.
Благодаря этим достижениям дерево стало материалом применимым для большепролетных несущих конструкций во всех случаях, когда в связи с назначением здания не требуется применения несгораемых материалов. Следует упомянуть, что по классификации, принятой в городских строительных кодексах, деревянные решетчатые фермы считаются большей частью трудносгораемыми. При свободной высоте от пола до низа ферм б м и больше защита их от огня обычно не требуется. Деревянные решетчатые фермы могут опираться на стальные, железобетонные или деревянные колонны, на каменные пилоны или на стены. Для устройства решетчатых ферм широко применяется массивный лес за исключением криволинейных элементов, как например, поясов сегментных ферм, которые во всех случаях делаются из пакетов досок. Для растянутых элементов деревянных ферм применяются также и стальные стержни.
Сегментные фермы с криволинейным верхним поясом наиболее экономичны при пролетах от 12 до 45 ж. Они наиболее применимы при пролетах от 24 до 36 ж. Основной областью их применения являются гаражи, ангары, склады и производственные здания. Показана типовая конструкция сегментной фермы, конструкция полигональной фермы. При равномерно распределенной нагрузке на фермы от кровли, равной 200 кг на 1 ж2 горизонтальной проекции (временные нагрузки и собственный вес конструкции), фермы такого типа могут быть расположены на расстоянии 6 ж. При пролетах до 18 ж иногда бывает выгоднее располагать фермы чаще и укладывать настил под кровлю непосредственно по верхним поясам ферм, избегая таким образом применения прогонов или обрешетки. При расстоянии между фермами, превышающем 6,7 ж, применяются решетчатые прогоны. При пролете фермы 30 ж полная высота ее составляет около 4 ж. Во время второй мировой войны сегментные фермы часто применялись при пролетах от 45 до 60 м и даже до 70 ж. В 1953 г. были устроены 18 деревянных сегментных ферм пролетом 76 м, сечение нижних поясов имело в этом случае размеры 23X45 см, а сечение верхних поясов-23X50 см. Как верхние, так и нижние пояса были устроены клееными из пакетов досок. Каждая ферма имела 18 панелей; высота в середине равна 9,1 м.
Современное проектирование характеризуется тенденцией увеличивать пролеты междуэтажных перекрытий и покрытий.
Деревянные сегментные фермы пролетом 23 м стоят обычно на 25°/о больше таких же ферм пролетом 15 м. Подобно этому при пролете помещения в свету 30 м стоимость ферм на 1 ж2 будет приблизительно на 50% выше стоимости ферм пролетом 15 м.
Многие другие типы ферм, предназначенные для удовлетворения специальных требований, также стали стандартными при устройстве крыши.
Треугольные фермы с нисходящими раскосами и с раскосами переменного направления предназначаются для пролетов до 27 м; наиболее экономичны они при пролетах до 18 ж. При уклоне крыши меньше 25° этим фермам следует отдавать предпочтение перед фермами типа Полонсо. В системе ферм с соединительными частями треугольные фермы с нисходящими раскосами и с раскосами переменного направления заменили фермы с восходящими раскосами, так как обе они имеют более короткие сжатые элементы.
Фермы с нисходящими раскосами с небольшим уклоном верхнего пояса или с параллельными поясами часто более экономичны при пролетах до 36 м, а во время второй мировой войны они применялись для покрытий пролетом 45 м; эти фермы имели высоту 5,5 ж и опирались на деревянные колонны составного сечения высотой 16,5 м.
Серповидные фермы с поясами из клееных пакетов наиболее целесообразны при пролетах до 24 м, хотя они применялись и при постройке ангаров пролетом приблизительно до 50 ж. В некоторых случаях верхние пояса таких ферм состоят из двух пакетов по три слоя досок сечением 50X250 мм и одного пакета из 11 слоев досок сечением 50×150 мм. При такой конструкции с каждой стороны пояса образуется полка шириной 50 мм, на которую опираются стропильные ноги, и таким образом, отпадает надобность в специальных черепных брусках для образования полок. Серповидные фермы были приняты для данного здания вместо сегментных потому, что они позволили обеспечить большую высоту помещения в средней его части при малой высоте наружных стен.
Фермы специальной формы, требуемой по архитектурным соображениям, как треугольные фермы с наклонными нижними поясами или фермы с консольными балками, несущими опоры стропильных ног, применяются в зданиях церквей или в зданиях особого назначения, в которых более высокая стоимость конструкции оправдывается лучшим внешним видом. Такие фермы устраиваются по специальным проектам.
Фермы малого веса, расположенные близко друг от друга и называемые иногда висячими стропилами, применяются при отсутствии несущих перегородок или других внутренних опор. Такие стропила располагаются с расстоянием между осями 0,6 ж и с обрешеткой из досок толщиной 20 мм или другого подходящего материала; они чаете применяются в складских зданиях, в амбарах и в жилых домах.
К нижнему поясу таких стропильных ферм подвешивается конструкция потолка.
Жесткие рамы из пакетов досок, целесообразны при пролетах от 9 до 30 м. Оба эти рисунка иллюстрируют конструкцию жестких рам, имеющих очертание в виде бумеранга. Рамы могут быть расположены с расстоянием между ними в осях от 1,8 до 3,6 м с укладкой настила из досок толщиной 50 лш непосредственно по рамам. Если расстояние между рамами должно быть увеличено, могут быть применены более тяжелые конструкции с укладкой настила по прогонам; при этом расстояние между рамами может быть увеличено до 6 м.
Различные схемы с использованием разнообразных конструкций этого вида применяются для устройства ангаров, складов, гимнастических и танцевальных залов и гаражей. Показана типичная рамная конструкция со стальной затяжкой, воспринимающей распор.
Деревянные арки могут быть решетчатыми или ребристыми; типичные формы деревянных арок. Решетчатые арки применялись в прежнее время для перекрытия больших пролетов и при большой стреле подъема арок.
Показано сооружение ангара с пролетами 49 ж; перекрывающие их арки устроены из брусков, соединенных между собой болтами и металлическими соединительными частями. В период второй мировой войны были построены ангары такого типа пролетом в свету около 72 ж и высотой в чистоте около 47 ж. Эти конструкции представляют собой бесшарнирные решетчатые арки с верхними и нижним поясами, соединенными между собой решеткой. Осмотр этих зданий, произведенный в 1953 г., показал, что деревянные несущие конструкции покрытия находились в прекрасном состоянии.
Ребристые арки многослойной конструкции устраиваются из пакетов тонких досок сечением обычно 25X200 мм. Доски выгибаются по принятой кривой и соединяются между собой на клею.
Сращивание досок по длине производится на ус с расположением стыков вразбежку для обеспечения необходимой прочности арок. Арки устраиваются обыкновенно трехшарнирными. Сечение арок принимается большей частью прямоугольным; в некоторых случаях устраиваются арки и двутаврового профиля, примененные, в частности, в производственном здании пролетом 36,5 м при стреле подъема 22 м. Стенка арок имела в этом случае толщину 15 см, а ширина поясов составляла 30 см. Арки из пакетов досок как двухшарнирные, так и трехшарнирные применяются пролетом до 60 м.
Деревянные арки, особенно подходящие для покрытия больших залов; внешний вид здания с такими арками. Верхний предел отношения подъема к пролету арки ничем не ограничен.
Несколько лет тому назад было построено здание лаборатории, перекрытое арками из пакетов досок со стрелой подъема 20 м при величине пролета 16,5 м.
Минимальная стрела подъема арок не должна быть меньше пролета; фактическая стрела подъема арок в большинстве случаев значительно превышает эту минимальную величину, благодаря чему уменьшается распор арок и достигается более экономная конструкция опор.
Арки легкого типа располагаются с расстоянием между ними в осях 0,6 м настил под кровлю устраивается из досок толщиной 20 мм, прибитых непосредственно к аркам.
Арки с затяжками применимы при устройстве покрытий, опирающихся на стены. Арки с затяжками пролетом до 21 м, располагаемые обычно на расстоянии 0,6 м; арки более тяжелого профиля можно располагать через Зли перекрывать ими пролеты до 30 м.
Распор свода, в этом случае воспринимается контрфорсами, благодаря чему отпадает необходимость в затяжках на уровне верха стен.
Сетчатые своды широко применяются в зданиях различного назначения, начиная от гаражей и кончая аудиториями. Для этой конструкции характерно применение элементов малой длины, образующих многогранную поверхность. Хотя эта конструкция — одна из наиболее старых, она до сих пор еще широко применяется в зданиях.
Малые купола такого типа не вызывают особых трудностей при их проектировании. Кольца, воспринимающие растягивающие усилия, могут быть выполнены как в дереве, так и в стали.