Многие старые амбары и дома строились с использованием напольных лаг и перекрытий, изготовленных из прямых стволов деревьев. Иногда строители обрезали одну сторону балки, чтобы к ней легче крепились стропила или лаги. В некоторых регионах можно увидеть открытые бревна (балки круглого сечения), которые являются привлекательной архитектурной деталью.

Сегодня некоторые строители-владельцы домов используют древесину с собственных делянок. После заготовки древесину могут отвозить на пилораму для придания ей квадратного сечения, могут распиливать прямо в лесу или просто окорять и оставлять естественную форму с круглым сечением.

Хотя чаще всего каркасные здания строятся с использованием балок квадратного сечения, нельзя забывать и о том, что круглые брусья могут выглядеть очень красиво. Вот несколько советов по их использованию.

1. Для изготовления бревен выбирайте здоровые прямые деревья.
2. Снимите с них кору. Легче всего это делать весной, когда поднимается сок. Жирная смола фактически облегчает снятие коры с дерева, так как она образует скользкий слой между корой и камбием. Хорошим инструментом для снятия коры с дерева считается острый короочистительный нож. Снятие коры в неправильное время года, например, осенью, может потребовать использование скобеля, что намного тяжелее и дольше.

3. Чтобы судить о прочности бревна, взгляните на размер его узкой стороны в поперечном сечении. Помните, что цепь сильна ровно на столько, насколько сильно её слабое звено. Этот принцип очень хорошо подходит для каркасного строительства, где шиповое соединение может сократить всю прочность балок в местах их крепления к столбам. Однако:

4. Для максимальной прочности вертикальных конструкций необходимо попеременно устанавливать широкие и узкие края бревен на параллельных стропилах или балках. Это отличается от аналогии со слабым звеном, так как весь пол или крыша держатся на нескольких параллельных стропилах и попеременное использование слабых и сильных деталей придает всей конструкции больше прочности.

5. При радиальной стропильной системе, где все стропила или балки смотрят в сторону центра, устанавливайте все узкие концы бревен в середину, где они будут лежать на больших столбах. Частота (расстояние между элементами конструкции) намного больше ближе к центру, поэтому прочность там естественным образом будет больше. Широкие концы бревен устанавливаются на периферию здания, где они могут поддерживать большие пролеты между обрешеткой и её суммарную нагрузку.
На рисунке 2.10 изображена странная и определенно интересная ситуация, которая для нас будет очень полезной. На верхнем рисунке показаны трехметровые балки, лежащие на стенах по краям здания и на внутренней балке 20 х 30 мм в центре здания. Если часть балок, лежащая на стенах, будет составлять по 10 см с каждой стороны, то размер свободного пролета будет составлять 2,8 метра. На нижнем рисунке в такой же ситуации использовано не две трехметровые балки, а одна шестиметровая.

Вероятнее всего, читатель не удивится, когда узнает, что ситуация на верхнем рисунке вызывает больший прогиб в балках, и немного сокращает сопротивление продольному изгибу. Конструкция с одной балкой, показанная на нижнем рисунке, делает каркас более жестким: сопротивление изгибу больше, и изгиба меньше.

Однако – и это самая интересная и странная часть – конструкция на верхнем рисунке является более устойчивой к сдвигу. Конструкция в нижней части рисунка имеет очень сильное напряжение сдвига, возникающее на верхней поверхности балки в той части, где она пересекает поперечную внутреннюю балку. Эффект скольжения древесных волокон по нейтральной оси увеличивается, так как сжимающее давление на верхнюю поверхность двух пролетов приводит к огромной растягивающей нагрузке прямо над внутренней поперечной балкой. Вы только задумайтесь: Если два пролета балки пытаются оторваться друг от друга из-за нагрузки на каждый пролет, то древесные волокна над центром балки должны очень сильно постараться, чтобы не сломаться из-за натяжения. Все это переходит в низкую прочность при сдвиге в данной части конструкции. На верхнем рисунке натяжение сдвига над опорами является одинаковым во всех четырех точках сдвига, и выражается в каждом случае как ½. Но на нижнем рисунке напряжение сдвига выражается как 3/8 у стен справа и слева, но повышается до 5/8 в той части, где длинная балка установлена на поперечную балку в центре.

Главная идея заключается в том, что прочность при сдвиге достигается при использовании двух трехметровых балок вместо одной шестиметровой с опорой в центре. Как уже было сказано, в первом примере сопротивление изгибу немного уменьшается, а прогиб увеличивается – но если слабый участок конструкции должен прийтись на сдвиг, то первый пример будет намного лучше. Эту ситуацию необходимо иметь в виду в тех случаях, когда мы думаем, что с двумя трехметровыми балками работать намного проще – и намного дешевле, - чем с одной шестиметровой.