Конструктивные решения для простых ферм в форме треугольника

Расчет клеефанерных панелей

Расчет производят по прочности и прогибам при изгибе по схеме однопролетной свободно опертой балки на нормальные состовляющие нагрузок от собственной массы g_xи снега p_x. От суммы этих двух нагрузок определяют расчетный изгибающий момент, поперечные силы и максимальные прогибы. Верхнюю обшивку дополнительно проверяют на местный изгиб от сосредоточенной силы Р=1·1,2=1,2 кН, условно распределенной на ширине 1 м, как жестко заделанную в местах присоединения к ребрам.

Фанерные обшивки и продольные ребра работают совместно благодаря жесткости клеевых соединений.

Сечение коробчатой панели считают условно двутавровым, а ребристых – тавровым полкой вверх или вниз.

При этом ширина стенки равна сумме ширин ребер (b_ст=Јb_реб), а расчетная ширина обшивок принимается равной:

b_расч=0,9b, при l=6a,

b_расч=0,9 , при l<6a, где

b – полная ширина сечения панели;

l – пролет панели;

a – расстояние между продольными ребрами в осях.

Геометрические характеристики сечений панели определяют с учетом различных величин модулей упругости древесины E_д и фанеры E_ф. В результате определяют приведенные геометрические характеристики сечения. Приведение выполняется к тому материалу, в котором определяется напряжение.

Так, площадь сечения, приведенного к фанере:

Приведенный момент инерции:

Приведенный к фанере момент сопротивлдения:

, где Z_ф – расстояние от фанерной обшивки до центра тяжести расчетного сечения, для коробчатых панелей с одинаковыми верхней и нижней обшивками:

.

В общем случае .

Сечения клеефанерных панелей подбирают методом попыток, при котором предварительно задаются сечениями, а затем производят все необходимые проверки и определяют способность по прочности и прогибам

При расчете клеефанерной панели производят следующие проверки:

1) растянутой обшивки на прочность:

Г= , где

М – расчетный изгибающий момент; W_пр.ф.– момент сопротивления, приведенный к фанере;

R_фр– расчетное сопротивление фанеры растяжению;

k_ф=0,6 для фанерымарки ФСФ ( 0,8 – для бакелизированной фанеры) – коэффициент, учитывающий ослабление сечения стыком «на ус».

2) сжатой обшивки на устойчивость:

, где

Ж_ф – коэффициент продольного изгиба

, при а/ґe50,

, при а/ґ<50, где

а – расстояние между ребрам в свету,

ґ – толщина фанеры.

3) верхней обшивки на местный прогиб от сосредоточенной силы Р=1,2 кН:

, где

.

4) на скалывание по клеевому шву (в местах приклейке ребер к обшивкам):

, где

b_ст– суммарная ширина ребер каркаса;

R_фск– расчетное сопротивление фанеры скалыванию

5) по прогибам:

, .

Клеефанерные панели стен рассчитывают на изгиб от вертикальной нагрузки и собственного веса. Предельный прогиб = .

Панели с деревянным каркасом и плоскими асбестоцементными обшивкамиимеют такую же конструкцию и размеры, как и клеефанерные панели. Их применяют в холодных и утепленных покрытиях и помещениях с асбестоцементной и рулонной кровлей, потолок которых должен быть несгораемым.

Обшивки соединяются с каркасом шурупами, которые обладают податливостью, необходимой для соединения разнородных материалов. Эти панели работают и рассчитываются по прочности асбестоцементной обшивки на растяжение при изгибе, по прочности соединений и по прогибам, как балки составного сечения на податливых связях (об этом мы будет говориться позже).

9.Конструкции стропильных сиситем

Крыша представляет собой несущую конструкцию, которая принимает все внешние нагрузки (вес кровли и собственных элементов), передает нагрузку от обрешетки с лежащим на ней кровельным материалом их на стены дома и внутренние опоры. Помимо несущих и эстетических функций крыша является и своеобразной ограждающей конструкцией, отделяя чердачное помещение от внешней среды. Основными несущими элементами крыши являются: мауэрлат, стропила и обрешетка. Кроме того, в конструкции крыши присутствуют дополнительные крепёжные элементы (ригели, стойки, подкосы, распорки и т.д.)

Стропильная (несущая) конструкция крыши состоит из следующих элементов:
1. Стропила висячие или (и) наслонные
2. Мауэрлат
3. Прогоны коньковые и боковые
4. Подкосы, раскосы и диагональные связи, служащие для придания жесткости стропильной ферме. Связанные между собой детали крыши образуют стропильную ферму, в основу которой заложен один или несколько треугольников, как самая жесткая геометрическая фигура.

Несущая часть крыши — это система стропил (стропильные ноги). Стропила служат основой несущей части конструкции крыши. Стропила монтируются под углом, соответствующим углу наклона ската кровли. Через прокладку из мауэрлата (продольный брус), смонтированного на стене для равномерного распределения нагрузки, стропильные ноги нижними концами опираются на наружные стены. Верхние концы стропильные ноги опираются на подконьковый брус или промежуточные прогоны, передающие через систему стоек нагрузку на внутренние несущие стены. Стропила располагаются через каждые 0,6-1,5 м (интервал зависит от сечения стропил, материала кровли и других условий). Они призваны выдерживать не только вес кровли, но и давление снега и ветра. Стропила можно подразделить на наслонные и висячие.

Стропильная система.

Стропила:

1. Висячие стропила. Висячие стропила опираются только на две крайние опоры (например, лишь на стены здания без промежуточных опор). Их стропильные ноги работают на сжатие и изгиб. Кроме того, конструкция создает значительное горизонтальное распирающее усилие, которое передается стенам. Уменьшить это усилие помогает затяжка (деревянная или металлическая), соединяющая стропильные ноги. Она может располагаться как у основания стропил (и в этом случае служит балкой перекрытия, — именно этот вариант наиболее часто используется при строительстве мансардных крыш), так и выше. Чем выше она находится, тем мощнее ей полагается быть. И тем надежнее должно быть ее соединение со стропилами.

2. Наслонные стропила. Наслoнные стропила устанавливают в домах со средней несущей стеной или столбчатыми промежуточными опорами. Их концы опираются на наружные стены дома, а средняя часть — на внутреннюю стену или опоры. В результате их элементы работают как балки — только на изгиб.

При одной и той же ширине дома крыша с наслонными стропилами получается более легкой, чем всякая другая (требует меньше пиломатериалов и, соответственно, денежных затрат). При устанoвке над несколькими пролетами единой кровельной конструкции наслонные и висячие стропильные фермы могут чередоваться. Там, где нет промежуточных опoр, применяются висячие стропила, там, где есть, — наслонные. Наслонные стропила устраивают в том случае, если расстояние между опорами не превышает 6,5 м. Наличие дополнительной опоры позволяет увеличить ширину, перекрываемую наслонными стропилами до 12м, а двух опор — до 15м. В деревянных брусчатых или же рубленых зданиях стропильные ноги опираются на верхние венцы. Чтобы соединение было прочным, необходимо закрепить его болтом, нагелем и скобой . Для того чтобы соединить между собой составные части затяжки, применяются зуб, болты и накладки из металла. Крыша должна защищать стены здания от пагубного воздействия дождя и снега. Для реализации данной функции используется карнизный свес, который должен иметь длину не менее 550 мм каркасных — на верхнюю обвязку . В каменных домах в качестве опоры для стропильных ног используется мауэрлат — брусья толщиной 140-160 мм (5).

Виды деревянных конструкций

В деревянном каркасном строительстве имеется много видов конструкций с различным расположением несущих элементов и различным исполнением конструктивных узлов. Способ сведения вместе горизонтальных. вертикальных или диагональных строительных элементов в конструктивную точку - узел - определяет структуру несущей конструкции

По расположению несущих горизонтальных и вертикальных строительных элементов различается восемь основных типов конструкций. У этих конструкций балки или стойки или и балки, и стойки бывают неразрезными - цельными или состыкованными.

Фахиерк

Одноэлементные стойки и балки

неразрезные балки

Балки на стойке, одноэтажные

Балки на стойке, двухэтажные

неразрезные стойки

Ригели

Составные стойки и балки

неразрезные стойки и балки

11.Подстропильные конструкции.

Опоры под стропила

В качестве опоры для строительных ферм, как правило, используются не сами стены дома, а специально установленный брус (мауэрлат).

Исключение представляют только бревенчатые дома, при их строительстве опорный брус не используется, его функции выполняет верхний венец сруба.

Расчет стропильных систем

Схема расчета стропильных систем

Чтобы произвести расчет стропильных систем, необходимо учесть все нагрузки, которые на них будут оказываться.

Нагрузки можно поделить на три группы:

• Постоянные (это вес всего кровельного пирога);
• Временные (вес снега, ветровая нагрузка, вес людей, которые поднимаются для ремонта крыши и пр.);
• Особые (к этому виду можно отнести, например, сейсмическую нагрузку).

Расчет снеговой нагрузки производится с учетом погодных условий региона.

Для вычисления применяется формула:

S=Sg*μ

• Sg – это расчетное значение веса снеговой нагрузки на квадратный метр покрытия. Этот показатель является условным и определяется по таблицам, в зависимости от региона.
• А μ – это коэффициент, зависящий от угла наклона кровли.

При определении ветровой нагрузки учитываются такие показатели, как:

• нормативное значение ветровой нагрузки (в зависимости от региона);
• высота здания;
• тип местности (открытые пространства или городская застройка).

Найти необходимые таблицы и формулы для расчетов можно в строительных нормах. Как правило, эти расчеты выполняют проектировщики, во время разработки общего проекта дома.

Если рассчитывать только на свои силы при составлении проекта, то велик риск допустить ошибку, которая приведет к тому, что кровельная система окажется ненадежной.

При использовании современных технологий можно сделать фермы стропильные и подстропильные для крыши любой формы. Причем, выпускаться могут, как фермы целиком, так и их отдельные элементы, которые собираются в конструкцию на строительной площадке

Расчет клеефанерных панелей

Расчет производят по прочности и прогибам при изгибе по схеме однопролетной свободно опертой балки на нормальные состовляющие нагрузок от собственной массы g_xи снега p_x. От суммы этих двух нагрузок определяют расчетный изгибающий момент, поперечные силы и максимальные прогибы. Верхнюю обшивку дополнительно проверяют на местный изгиб от сосредоточенной силы Р=1·1,2=1,2 кН, условно распределенной на ширине 1 м, как жестко заделанную в местах присоединения к ребрам.

Фанерные обшивки и продольные ребра работают совместно благодаря жесткости клеевых соединений.

Сечение коробчатой панели считают условно двутавровым, а ребристых – тавровым полкой вверх или вниз.

При этом ширина стенки равна сумме ширин ребер (b_ст=Јb_реб), а расчетная ширина обшивок принимается равной:

b_расч=0,9b, при l=6a,

b_расч=0,9 , при l<6a, где

b – полная ширина сечения панели;

l – пролет панели;

a – расстояние между продольными ребрами в осях.

Геометрические характеристики сечений панели определяют с учетом различных величин модулей упругости древесины E_д и фанеры E_ф. В результате определяют приведенные геометрические характеристики сечения. Приведение выполняется к тому материалу, в котором определяется напряжение.

Так, площадь сечения, приведенного к фанере:

Приведенный момент инерции:

Приведенный к фанере момент сопротивлдения:

, где Z_ф – расстояние от фанерной обшивки до центра тяжести расчетного сечения, для коробчатых панелей с одинаковыми верхней и нижней обшивками:

.

В общем случае .

Сечения клеефанерных панелей подбирают методом попыток, при котором предварительно задаются сечениями, а затем производят все необходимые проверки и определяют способность по прочности и прогибам

При расчете клеефанерной панели производят следующие проверки:

1) растянутой обшивки на прочность:

Г= , где

М – расчетный изгибающий момент; W_пр.ф.– момент сопротивления, приведенный к фанере;

R_фр– расчетное сопротивление фанеры растяжению;

k_ф=0,6 для фанерымарки ФСФ ( 0,8 – для бакелизированной фанеры) – коэффициент, учитывающий ослабление сечения стыком «на ус».

2) сжатой обшивки на устойчивость:

, где

Ж_ф – коэффициент продольного изгиба

, при а/ґe50,

, при а/ґ<50, где

а – расстояние между ребрам в свету,

ґ – толщина фанеры.

3) верхней обшивки на местный прогиб от сосредоточенной силы Р=1,2 кН:

, где

.

4) на скалывание по клеевому шву (в местах приклейке ребер к обшивкам):

, где

b_ст– суммарная ширина ребер каркаса;

R_фск– расчетное сопротивление фанеры скалыванию

5) по прогибам:

, .

Клеефанерные панели стен рассчитывают на изгиб от вертикальной нагрузки и собственного веса. Предельный прогиб = .

Панели с деревянным каркасом и плоскими асбестоцементными обшивкамиимеют такую же конструкцию и размеры, как и клеефанерные панели. Их применяют в холодных и утепленных покрытиях и помещениях с асбестоцементной и рулонной кровлей, потолок которых должен быть несгораемым.

Обшивки соединяются с каркасом шурупами, которые обладают податливостью, необходимой для соединения разнородных материалов. Эти панели работают и рассчитываются по прочности асбестоцементной обшивки на растяжение при изгибе, по прочности соединений и по прогибам, как балки составного сечения на податливых связях (об этом мы будет говориться позже).

9.Конструкции стропильных сиситем

Крыша представляет собой несущую конструкцию, которая принимает все внешние нагрузки (вес кровли и собственных элементов), передает нагрузку от обрешетки с лежащим на ней кровельным материалом их на стены дома и внутренние опоры. Помимо несущих и эстетических функций крыша является и своеобразной ограждающей конструкцией, отделяя чердачное помещение от внешней среды. Основными несущими элементами крыши являются: мауэрлат, стропила и обрешетка. Кроме того, в конструкции крыши присутствуют дополнительные крепёжные элементы (ригели, стойки, подкосы, распорки и т.д.)

Стропильная (несущая) конструкция крыши состоит из следующих элементов:
1. Стропила висячие или (и) наслонные
2. Мауэрлат
3. Прогоны коньковые и боковые
4. Подкосы, раскосы и диагональные связи, служащие для придания жесткости стропильной ферме. Связанные между собой детали крыши образуют стропильную ферму, в основу которой заложен один или несколько треугольников, как самая жесткая геометрическая фигура.

Несущая часть крыши — это система стропил (стропильные ноги). Стропила служат основой несущей части конструкции крыши. Стропила монтируются под углом, соответствующим углу наклона ската кровли. Через прокладку из мауэрлата (продольный брус), смонтированного на стене для равномерного распределения нагрузки, стропильные ноги нижними концами опираются на наружные стены. Верхние концы стропильные ноги опираются на подконьковый брус или промежуточные прогоны, передающие через систему стоек нагрузку на внутренние несущие стены. Стропила располагаются через каждые 0,6-1,5 м (интервал зависит от сечения стропил, материала кровли и других условий). Они призваны выдерживать не только вес кровли, но и давление снега и ветра. Стропила можно подразделить на наслонные и висячие.

Стропильная система.

Стропила:

1. Висячие стропила. Висячие стропила опираются только на две крайние опоры (например, лишь на стены здания без промежуточных опор). Их стропильные ноги работают на сжатие и изгиб. Кроме того, конструкция создает значительное горизонтальное распирающее усилие, которое передается стенам. Уменьшить это усилие помогает затяжка (деревянная или металлическая), соединяющая стропильные ноги. Она может располагаться как у основания стропил (и в этом случае служит балкой перекрытия, — именно этот вариант наиболее часто используется при строительстве мансардных крыш), так и выше. Чем выше она находится, тем мощнее ей полагается быть. И тем надежнее должно быть ее соединение со стропилами.

2. Наслонные стропила. Наслoнные стропила устанавливают в домах со средней несущей стеной или столбчатыми промежуточными опорами. Их концы опираются на наружные стены дома, а средняя часть — на внутреннюю стену или опоры. В результате их элементы работают как балки — только на изгиб.

При одной и той же ширине дома крыша с наслонными стропилами получается более легкой, чем всякая другая (требует меньше пиломатериалов и, соответственно, денежных затрат). При устанoвке над несколькими пролетами единой кровельной конструкции наслонные и висячие стропильные фермы могут чередоваться. Там, где нет промежуточных опoр, применяются висячие стропила, там, где есть, — наслонные. Наслонные стропила устраивают в том случае, если расстояние между опорами не превышает 6,5 м. Наличие дополнительной опоры позволяет увеличить ширину, перекрываемую наслонными стропилами до 12м, а двух опор — до 15м. В деревянных брусчатых или же рубленых зданиях стропильные ноги опираются на верхние венцы. Чтобы соединение было прочным, необходимо закрепить его болтом, нагелем и скобой . Для того чтобы соединить между собой составные части затяжки, применяются зуб, болты и накладки из металла. Крыша должна защищать стены здания от пагубного воздействия дождя и снега. Для реализации данной функции используется карнизный свес, который должен иметь длину не менее 550 мм каркасных — на верхнюю обвязку . В каменных домах в качестве опоры для стропильных ног используется мауэрлат — брусья толщиной 140-160 мм (5).

Виды деревянных конструкций

В деревянном каркасном строительстве имеется много видов конструкций с различным расположением несущих элементов и различным исполнением конструктивных узлов. Способ сведения вместе горизонтальных. вертикальных или диагональных строительных элементов в конструктивную точку - узел - определяет структуру несущей конструкции

По расположению несущих горизонтальных и вертикальных строительных элементов различается восемь основных типов конструкций. У этих конструкций балки или стойки или и балки, и стойки бывают неразрезными - цельными или состыкованными.

Фахиерк

Одноэлементные стойки и балки

неразрезные балки

Балки на стойке, одноэтажные

Балки на стойке, двухэтажные

неразрезные стойки

Ригели

Составные стойки и балки

неразрезные стойки и балки

11.Подстропильные конструкции.

Конструктивные решения для простых ферм в форме треугольника

Простая треугольная стропильная ферма

Наиболее простая конструкция применяется для домов, не имеющих внутренней несущей стены с длиной пролета да6 метров. В этом случае, стропильная ферма имеет опору только на внешние стены строения.

Ее конструкция очень проста, она состоит из двух стропильных ног, затяжки и двух подкосов. Если ширина пролетов более 6 метров, то требуется установка дополнительных подкосов и центрального опорного элемента.

Затяжки, установленные на фермах, как правило, затрудняют проход по чердачному пространству. Чтобы устранить этот недостаток, опору для концов стропильных ног планируют непосредственно на стенах, а затяжку располагают примерно на середине высоты ноги.

Такой вариант затяжки называется ригелем.

Данная конструкция позволяет создавать удобное пространство чердака, но из-за изгиба стропильной ноги в том месте, где присоединен ригель, в ферме возникает так называемый распор, который передается на стены.

Поэтому данные фермы с ригелем можно применять только при достаточно устойчивых стенах, которые прочно связаны при помощи балок перекрытия чердака.

Опоры под стропила

В качестве опоры для строительных ферм, как правило, используются не сами стены дома, а специально установленный брус (мауэрлат).

Исключение представляют только бревенчатые дома, при их строительстве опорный брус не используется, его функции выполняет верхний венец сруба.