Основы расчета стропильной деревянной фермы
Стропильной фермой называется треугольная конструкция, предназначенная для придания жесткости крыше здания и равномерного распределения суммарной нагрузки на все ее участки.
Конструкция стропильной фермы выбирается в зависимости от уровня возможной нагрузки от ветра, осадков, веса кровли и геометрических размеров самой крыши. Кроме того, следует учитывать наличие или отсутствия чердака, мансарды и прочих проектных решений здания.
Стропильная система является несущей, поэтому без предварительных расчетов ее элементов к выбору материала и выполнению приступать нельзя.
Прежде чем приступить к расчету стропильных ферм, необходимо определить, какие нагрузки будут на них действовать во время эксплуатации.
Действующие нагрузки делятся на три категории:
- постоянные;
- переменные;
- особые.
К постоянным нагрузкам относятся:
- вес кровельного покрытия;
- вес гидроизоляционного слоя;
- вес обрешетки и других составляющих кровельного «пирога».
Если проектом предусмотрена установка на крыше какого-либо оборудования, его вес обязательно учитывается.
К переменным относятся нагрузки, оказывающие воздействие на крышу временно. К ним относятся снеговые, ветровые нагрузки. Их значения определены для каждого климатического района страны в нормативных документах – СНиП.
Особые нагрузки возникают в районах, где часто возникают ураганные ветры или землетрясения.
При расчете нагрузок принимаются максимальные значения веса материалов и конструкций и в обязательном порядке учитывается вес людей, обслуживающих кровельное покрытие вместе с их инструментом.
Правила расчета
- Нагрузки рассчитываются на один квадратный метр кровли.
- При расчете стропильных деревянных ферм обязательно учитывается порода дерева, так как удельный вес разных пород отличается друг от друга.
- На сечение и размеры стропильной конструкции влияет угол уклона крыши и размеры самого строения.
- Наслонные и висячие стропила рассчитываются по-разному.
- Самая простая деревянная стропильная ферма представляет собой конструкцию, собранную из трех элементов – боковых сторон и основания (треугольник). Если же пролет превышает шесть метров, конструкцию усиливают подкосами и стойками, количество, сечение и место установки которых определяется расчетом.
Расчет конструкции – дело сложное, поэтому эту работу поручают опытным специалистам. На настоящий момент для облегчения расчетов разработано множество программ – от элементарных калькуляторов, до сложнейших «монстров», способных рассчитать ферму любой сложности. Последние созданы для инженерных работников и освоить их можно лишь при наличии определенного багажа знаний.
Что касается так называемых калькуляторов, то при строительстве несложных объектов можно рискнуть воспользоваться ими самостоятельно. Надо только иметь в виду, что правильный результат будет зависеть от того, насколько точно были введены исходные данные.
Устройство и возведение деревянных стропильных ферм для крыши
Стропильная ферма включает в себя несколько конструктивных элементов, представленных раскосами, стойками и обрешётками.
Жёсткость такой конструкции обуславливает надёжность кровельного скелета и позволяет передавать общую нагрузку от любого вида крыши на стены сооружения. Чаще всего стропильные фермы выполняются из древесины, а основа такой конструкции базируется на использовании деревянных досок, леса-кругляка или бруса.
[contents]
Разнообразие видов конструкций
Деревянные стропильные фермы долгие годы пользуются заслуженной популярностью. Экологически чистый материал отличается лёгкостью, прочностью и относительной дешевизной, а выполнение технологии возведения позволяет получить долговечный и качественный каркас. Кроме того, есть возможность выбрать конструкцию, которая будет сочетать в себе внешнюю эстетику и функциональность.
Сегодня существует два основных вида стропильных деревянных ферм, которые имеют конструктивные отличия:
Фермы на основе наслонных стропил.
Деревянные наслонные стропила относятся к категории распорных конструкций, которые используются при обустройстве перекрытий пролётов и обладают незначительными размерами.
Наличие средней несущей стены позволяет установить стропильную ферму такого вида при длине перекрытия пролёта не более восемнадцати метров.
Смонтированная при таких условиях ферма обладает необходимым запасом конструкционной прочности и устойчивости, что позволяет беспроблемно выдержать не только снеговую и ветровую нагрузки, но и вес самой кровли.
Конструкции стропильных ферм
Фермы на основе висячих стропил
Висячая стропильная конструкция представляет собой систему, которая состоит из нескольких стропил и обладает узлами, соединёнными при помощи врубки или гвоздей.
Она имеет несколько вариантов исполнения. Они могут быть симметричными и несимметричными, а также двускатными или односкатными. Такие фермы базируются на наличии пары стропильных ног, объединённых посредством затяжки, которая позволяет нейтрализовать все образующиеся в процессе эксплуатации распорные силы.
При оформлении кровли с длиной более восемнадцати метров необходима установка ригелей, которые повышают жёсткость, и снижают прогиб стропильных ног.
Для сборки применяется метод врубки или крепление посредством металлических скоб.
Классификация стропильных ферм
При выборе конструкции и материала для стропил учитывается материал стен. Опоры для стропильных ферм могут быть представлены железобетонными или металлическими типами колонн, а также стенами из кирпича и подстропильными фермами.
Конструктивные особенности обуславливают классификацию таких конструкций на основе следующих признаков:
- очертание поясов;
- конструктивное оформление;
- статическая схема;
- тип решётки.
Варианты конструкции деревянных ферм
Самый значимый критерий, на основании которого производится разделение ферм на различные типы, представлен очертанием поясов, что обуславливается не только различными кровельными конструкциями и параметрами перекрываемых пролётов, но и величиной нагрузки.
Область промышленного строительства характеризуется обустройством кровель плоского вида и применением стропильных ферм с параллельным вариантом поясов.
Любая разновидность требует применения оптимального варианта системы решёток. Обустройство ферм с наличием параллельных поясов или обладающих трапециевидной формой нуждается в выполнении решётки треугольной формы с укреплением дополнительными стойками. Кроме того, довольно популярны разрезной тип балочной схемы или решётки, оснащённые шпренгелями.
Устройство и узлы деревянных ферм
Основной задачей для качественного закрепления любых узлов в стропильной ферме является надёжная фиксация стыков двух и более брусьев. В стандартных условиях используются следующие варианты крепления узлов в стропильных фермах:
- узлы соединений ног с мауэрлатом;
- узлы соединений ног с элементами деревянной фермы при необходимости увеличить жёсткость и прочность конструкций;
- узлы соединений стропил с целью их удлинения.
Узлы фермы
Кроме того, в зависимости от способа соединения есть возможность получить жёсткое или скользящее крепление. Следует помнить, что жёсткое крепление требует внимательного подхода. Погодные условия могут спровоцировать расширение или сжимание древесины, что опасно образованием деформационных изменений несущих стен.
Жёсткие узлы соединений
- врубка на стропильной ноге. Глубина врубки не должна превышать треть по высоте доски, а стропила должны упираться в мауэрлат и фиксироваться парой гвоздей под углом и одним крепежом, вбитым вертикально.
- выполнение нашивки подпорных брусов на стропильные ноги. Подшивка метрового бруска к стропильной ноге с упором в мауэрлат и боковым закреплением посредством металлических уголков.
Скользящие узлы соединений
Скользящее соединение узлов применяется для конструкций наслонных стропил. Висячий тип стропил обладает упором на коньковый прогон, а несущие стены не испытывают распорных нагрузок.
Именно по этой причине такая стропильная система не нуждается в скользящем закреплении узлов.
Скользящее крепление
Как правильно произвести расчёт
Непосредственно перед расчётом следует определиться с эксплуатационными нагрузками:
- постоянными, включающими суммарный вес предполагаемого кровельного покрытия, кровельного пирога и обрешётки;
- переменными, зависящими от погодных и других условий;
- особыми, предполагающими установку любого оборудования на кровле.
Основные этапы расчётов производятся с учётом следующих правил:
- расчёт нагрузок выполняется на каждый квадратный метр монтируемой кровли;
- для расчёта деревянных стропильных ферм необходимо учитывать тип и породу древесины;
- параметры сечения и размеров стропильной конструкции зависят от угла кровельного уклона и размеров строения;
- следует учитывать разницу в расчётах для наслонных и висячих стропильных систем.
Для пролётов более шести метров конструкцию требуется усилить посредством подкосов и стоек. Их количество, а также параметры сечения и место монтажа также следует учитывать при расчётах.
Для получения качественных расчётов с минимальным уровнем погрешности рекомендуется использовать специальные компьютерные программ.
Изготовление своими руками
Чтобы правильно изготовить, необходимо обратить особое внимание на разметку стропил. Все без исключения детали будущей кровельной конструкции изготавливаются на земле, для удобства формирования фермы целесообразно использовать специальные козлы.
Стропильные фермы рекомендуется предварительно собирать «наживую». Это правило в первую очередь касается торцевых ферм. Готовая конструкция должна устанавливаться параллельно устанавливаемой стене и иметь строго вертикальное положение.
Правильность сборки и установки проверяется временным креплением и натягиванием шнура от нижнего угла каждой фермы к вершине противоположной конструкции.
Технология проведения монтажа
Монтаж деревянных стропильных ферм имеет некоторые особенности и выполняется в соответствии с определённой технологией:
- концы ног деревянных ферм должны опираться на мауэрлат, который расположен сверху несущих наружных стен;
- если показатель ширины пролёта находится в диапазоне от десяти до двенадцати метров, требуется монтировать одну промежуточную подпорку, а при больших размерах пролёта устанавливаются две такие подпорки;
- монтаж ферм следует выполнять снизу вверх, а отправной точкой служит установка промежуточных подпорок, лежней и подкладных досок;
- следующим этапом самостоятельного монтажа ферм является установка стоек, выверить которые можно отвесом, а фиксируются эти элементы парой специальных раскреплений;
- далее подготовленные деревянные фермы укладываются с выступом на опорную балку в тридцать сантиметров и фиксируются болтами и скобами.
Установка ферм завершается монтажом подпорок и обрешётки. Следует помнить, что эксплуатационные и технические характеристики готовой кровли полностью зависят от типа деревянных ферм и качества их монтажа.
Подробнее о монтаже и креплении своими руками смотрите в видео.
Конструкция деревянной фермы крыши [Руководство по конструкции]
Последнее обновление: 6 июня 2023 г.
Проектирование деревянной фермы крыши для нового строительного проекта может быть сложной задачей.
Необходимо не только учитывать все нагрузки, действующие на крышу (снег, ветер, постоянные и временные нагрузки), но и выбирать тип фермы.
Но вы также должны знать, как проектировать деревянные элементы и обеспечивать прочность конструкции.
В этом посте мы шаг за шагом рассмотрим, как рассчитать внутренние силы, такие как момент и осевые силы.
Мы также определим статическую систему и размеры элементов стропильной крыши в соответствии с Еврокодом по древесине EN 1995-1-1:2004.
Не будем долго говорить, давайте углубимся в это.
🙋♀️ Что такое деревянная стропильная крыша?
Ферменная крыша представляет собой конструкционную систему крыши, расположенную между двумя опорами и несущую такие нагрузки, как ветер, снег и динамические нагрузки. По сравнению с другими фермами стропильная крыша обычно наклонена от опор к средней точке. Он состоит из верхнего пояса, нижнего пояса, диагоналей и соединений. Статически говоря, верхний и нижний пояса балок действуют в нормальных силах, поперечных силах и изгибающих моментах, в то время как диагонали, как правило, действуют как стержни и воспринимают только нормальные силы.
Проведя небольшое исследование, я обнаружил, что диагонали также могут называться:
- паутины
- стяжка (при натяжении)
- стойка (при сжатии)
верхний пояс иногда называют
- верхний пояс
и нижний пояс
- нижний пояс
- стяжка
Слышали ли вы другие названия компонентов фермы? Дайте нам всем знать в комментариях ниже, если у вас есть📝
Как уже упоминалось, существуют различные типы стропильной крыши, а это означает, что различные элементы могут быть построены с использованием различных материалов и систем.
Пример стропильной крыши можно увидеть на следующем рисунке, где в качестве верхнего и нижнего поясов выбраны цельные деревянные балки.
Верхние пояса имеют небольшой выступ.
Стенки/диагонали соединяют верхний и нижний пояса, что приводит к «дополнительной поддержке» этих элементов, поскольку уменьшается пролет.
Для ветровой системы крепления можно использовать либо стальные ветровые связи, либо деревянные доски, либо другое решение. Однако эта система не смоделирована и не показана на рисунке.
Один из примеров ферменной кровельной системы.. а вот и 3D-модель, потому что это даже лучшая визуализация, чем 2D-изображения, не так ли?
Мы еще не рассмотрели ветрозащитные системы, как они работают, зачем они нам нужны, но хотели бы вы узнать больше? Позвольте мне знать в комментариях ниже.
Статическая система стропильной крыши состоит из 2 наклонных деревянных балок , соединенных друг с другом вверху шарниром.
Эти балки опираются на штифт и роликовую опору в самой нижней точке или – в случае консольного выступа кровли – вблизи самой нижней точки.
4 диагонали соединяют верхний и нижний пояса друг с другом. Эти диагонали или перемычки воспринимают только нормальные силы и поэтому моделируются как барные элементы .
Статическая система стропильной крыши представлена на следующем рисунке.
Статическая система | Крыша с деревянными фермамиЧтобы не потерять контекст, статическая 2D-система представляет следующие стропила. Но он также может представлять любое другое сечение балок и стержней. Расстояние между стропилами составляет 4 м.
Ферменная крыша | Двухмерная статическая система, представляющая балки и стержни.Ферменная крыша, конечно же, также может иметь различную компоновку с меньшими/более широкими пролетами или более крутым наклоном.
⬇️ Характеристические нагрузки на ферменную крышу
Нагрузки в этой статье не приводятся. Расчет постоянных, временных, ветровых и снеговых нагрузок для скатных крыш мы подробно объясняли в предыдущих статьях.
Определенные значения нагрузки являются оценками из предыдущих расчетов.
| $g_{k}$ | 1,08 кН/м2 | Нормативное значение статической нагрузки | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| $q_{k}$ | 1 .0 кН/м2 | Нормативное значение динамической нагрузки 92$ за обе стропила. Мы разделили ветровую нагрузку из приведенной выше таблицы из-за сложности ветра с его районами и направлениями. В этом расчете мы будем ориентироваться только на внешнее ветровое давление для площадей площадью 10 м2. Направление ветра фронт
На следующем рисунке представлена статическая система стропильной крыши с линейными нагрузками. 92$ применяется к обоим стропилам.
➕ Сочетания нагрузок ферменной крышиК счастью, мы уже написали обширную статью о том, что такое сочетания нагрузок и как мы их используем. Если вам нужно освежить это, вы можете прочитать сообщение в блоге здесь. Мы решили включить $w_{k.I.}$ = -0,25 кН/м2 в качестве ветровой нагрузки в комбинации нагрузок, так как это ветровая нагрузка, приложенная к сечению, которое мы рассматриваем, и чтобы расчет был чистым. В принципе, следует учитывать все загружения. Однако, имея немного больше опыта, вы сможете исключить некоторые значения. В современных программах КЭ можно применять несколько значений ветровой нагрузки и автоматически генерировать комбинации нагрузок. Только имейте в виду, что вы должны учитывать все ветровые нагрузки, но для простоты мы рассматриваем только 1 значение в этой статье😁. Сочетания нагрузок ULSЯ знаю, что вы можете не понять, что это значит, когда вы выполняете сочетания нагрузок в первый раз, но мы написали целую статью о том, что существуют нагрузки и как их применять на скатной крыше 😎.
👉 Определить свойства материала древесины🪵 Материал древесины фермыДля этого поста/учебника мы выбираем Строительная древесина C24. Дополнительные комментарии о том, какой древесный материал выбрать и где получить свойства, были сделаны здесь. 92}$ |
I}$
Так что компьютер нам очень помогает.
0 \frac{кН}{м} + (-1.0 \frac{кН}{м})$⌚ Коэффициент модификации $k_{mod}$
Если вы не знаете, что такое коэффициент модификации $k_{mod}$, мы написали объяснение к нему в предыдущей статье, которое вы можете проверить.
Так как мы хотим, чтобы все было как можно короче, мы не будем повторяться в этой статье — мы только определяем значения $k_{mod}$.
Для жилого дома, который классифицируется как класс эксплуатации 1 в соответствии с EN 1995-1-1 2.3.1.3, мы получаем следующие значения продолжительности нагрузки для различных нагрузок.
| Собственная/собственная нагрузка | Постоянная |
| Постоянная нагрузка, снеговая нагрузка | Среднесрочная |
| Ветровая нагрузка 90 094 | Мгновенное действие |
Из таблицы EN 1995-1-1 3.
1 мы получаем значения $k_{mod}$ для продолжительности нагрузки и конструкционной древесины C24 (твердая древесина).
| $k_{mod}$ | |||
|---|---|---|---|
| Собственный вес/собственный вес | Постоянное действие | Класс эксплуатации 1 | 0,6 |
| Постоянная нагрузка, снеговая нагрузка | Среднесрочное действие | Класс эксплуатации 1 | 0,8 |
| Ветровая нагрузка | Мгновенного действия | Класс эксплуатации 1 | 1.1 |
🦺 Частный коэффициент для свойств материала $\gamma_{M}$
Согласно EN 1995-1-1 Таблица 2.3 частный коэффициент $\gamma_{M}$ определяется как
$\gamma_{M} = 1,3$
📏 Предположение ширины и высоты ферменных балок и диагоналей
Определяем ширину w и высоту h конструкционного дерева С24 Верхний пояс балки Сечение как
Ширина w = 120 мм
Высота h = 220 мм
.
. значения для диагонали сжатия определяются как
Ширина w = 60 мм
Высота h = 120 мм
. , поперечное сечение размеры натяжной диагонали определяются как
Ширина w = 60 мм
Высота h = 100 мм
.. и, наконец, размеры натяжного нижнего пояса равны
Ширина w = 100 мм
Высота h = 160 мм 90 003
💡 Мы настоятельно рекомендую делать любой расчет в программе, где всегда можно обновить значения, а не от руки на бумажке! Я сделал эту ошибку, будучи бакалавром.
На любом курсе и даже в бакалаврской работе я все рассчитывал кроме сил (программа FE) на листе бумаги. 94 $
В проекте ULS (предельное предельное состояние) мы проверяем напряжения в деревянных элементах из-за изгиба, сдвига и нормальных сил.
Чтобы рассчитать напряжения стропил, нам необходимо рассчитать изгибающие моменты, нормальные и поперечные усилия, вызванные различными нагрузками. Для выполнения этой задачи используется программа КЭ или балки.
🧮 Расчет изгибающего момента, нормальных и поперечных сил
Мы используем программу КЭ для расчета изгибающих моментов, нормальных и поперечных сил. Комбинация нагрузки 3 с динамической нагрузкой в качестве ведущей и снеговой нагрузкой в качестве уменьшенной нагрузки приводит к самым высоким результатам, которые мы визуализируем.
Комбинация нагрузок 3
Комбинация нагрузок 3 | Статическая нагрузка, Временная нагрузка, Снеговая нагрузка | Ферменная крышаКомбинация нагрузок 3 – Изгибающие моменты
Изгибающие моменты | Комбинация нагрузок 3 | Стропильная крышаРаспределение моментов верхних поясов вам что-то напоминает…?🤔
Может из сплошного бруса?😀
Комбинация нагрузок 3 – поперечные силы
поперечные силы | Комбинация нагрузок 3 | Ферменная крышаКомбинация нагрузок 3 – Нормальные силы
Нормальные силы | Комбинация нагрузок 3 | Ферменная крыша🔎 Проверка на изгиб и сжатие
Верхние пояса От макс.
изгибающий момент в пролете ( 7,25 кНм ) и усилие сжатия ( 117,2 кН ) в одной и той же точке можно рассчитать напряжение в наиболее критическом сечении. 9{-4}} \cdot \frac{0,22м}{2} = 7,49 МПа$
Напряжение сжатия:
$\sigma_{c} = \frac{N_{d}}{w \cdot h} = \ frac{117,2 кН}{0,12м \cdot 0,22м} = 4,44 МПа$
Напряжения сопротивления деревянного материала:
$ f_{d} = k_{mod} \cdot \frac{f_{k}}{\ gamma_{m}} $
| LC3 (M-действие) | $k_{mod.M} \cdot \frac{f_{m.k}}{\gamma_{m}} $ | $0,8 \cdot \ frac{24 МПа}{1,3} $ | $ 14,77 МПа $ | |
| LC3 (М-действие) 92 + \frac{\sigma_{m}}{f_{m.d}} = 0,625 < 1,0$ Диагональ – только сжатие Теперь давайте проделаем то же самое для диагонали сжатия/перемычки, и давайте вспомним, что мы смоделировали элементы как бара . Таким образом, у нас есть только Нормальные силы. Напряжение сжатия: $\sigma_{c} = \frac{N_{d}}{w \cdot h} = \frac{37,04 кН}{0,06 м \cdot 0,12 м} = 5,14 МПа$ Применение в соответствии с EN 1995-1-1 (6.19) $\eta = \frac{\sigma_{c}}{f_{c.d}} = 0,4 < 1,0$ 👍 Проверка на сдвиг – Верхние поясаОт макс. поперечная сила (средняя опора: 18,55 кН ) мы можем рассчитать касательное напряжение в наиболее критическом поперечном сечении. Напряжение сдвига: $\tau_{d} = \frac{3V}{2 \cdot w \cdot h} = \frac{3 \cdot 18,55 кН}{2 \cdot 0,12 м \cdot 0,22 м} = 1,05 МПа$ Прочность материала древесины: $ f_{v} = k_{mod.M} \cdot \frac{f_{v}}{\gamma_{m}} $ $ f_{v} = 0,8 \cdot \frac{4 МПа}{ 1,3} = 2,46 МПа$ Утилизация согласно EN 1995-1-1 (6.13) $\eta = \frac{\tau_{v}}{f_{v}} = 0,43 < 1,0$ 👨 🏫Проверка изгибаВерхние пояса Мы предполагаем, что выпучиванием из плоскости (направление Z) можно пренебречь, поскольку стропила удерживаются по бокам. $l_{y} = 2,57 м$ Радиус инерции $i_{y} = \sqrt{\frac{I_{y}}{w \cdot h}} = 0,064m$ Коэффициент гибкости $\lambda_{y} = \frac{l_{y}}{i_{y}} = 40,47$ Коэффициент относительной гибкости (EN 1995-1-1 (EN 1995-1-1 (EN 1995-1-1) 6.21)) $ \lambda_{отн.y} = \frac{\lambda_{y}}{\pi} \cdot \sqrt{\frac{f_{c.0.k}}{E_{0.g .05}}} = 0,61$ Коэффициент $\beta_{c}$ для массивной древесины (EN 1995-1-1 (6.29)) $\beta_{c} = 0,2$ 92}} = 0,915$ Использование (EN 1995-1-1 (6.23)) $\frac{\sigma_{c}}{k_{c.y} \cdot f_{c.d}} + \frac{\sigma_ {m}}{f_{m.d}} = 0,88 < 1$ Диагональ – Только сжатиеПредполагается, что потеря устойчивости вне плоскости имеет ту же длину потери устойчивости, что и в плоскости. Следовательно, мы можем определить длины потери устойчивости $l_{y}$ и $l_{z}$ как $l_{z} = 1. Радиус инерции $i_{y} = \sqrt{\frac{I_{y}}{w \cdot h}} = 0,035m$ $i_{z} = \sqrt{\frac{I_{z}}{ w \cdot h}} = 0,017m$ Коэффициент гибкости $\lambda_{y} = \frac{l_{y}}{i_{y}} = 43,3$ $\lambda_{z} = \ frac{l_{z}}{i_{z}} = 86,6$ Коэффициент относительной гибкости (EN 1995-1-1 (6.21)) $ \lambda_{rel.y} = \frac{\lambda_{y }}{\pi} \cdot \sqrt{\frac{f_{c.0.k}}{E_{0.g.05}}} = 0,651$ $ \lambda_{rel.z} = \frac {\lambda_{z}}{\pi} \cdot \sqrt{\frac{f_{c.0.k}}{E_{0.g.05}}} = 1,303$ 92}} = 0,48$ Использование (EN 1995-1-1 (6.23)) $\frac{\sigma_{c}}{k_{c.y} \cdot f_{c.d}}= 0,443$ $ \frac{\sigma_{c}}{k_{c.z} \cdot f_{c.d}}= 0,828$ 📋Проверка на изгиб и растяжениеНижний пояс От макс. изгибающий момент в нижнем поясе балки ( 0,53 кНм ) и усилие растяжения ( 101,47 кН ) в одной и той же точке можно рассчитать напряжение в наиболее критическом сечении. Напряжение растяжения: $\sigma_{t} = \frac{N_{d}}{w \cdot h} = \ frac{101,47 кН}{0,1м \cdot 0,16м} = 6,34 МПа$ Напряжения сопротивления деревянного материала: $ f_{d} = k_{mod} \cdot \frac{f_{k}}{\ gamma_{m}} $
Использование в соответствии с EN 1995-1-1 (6.17) $\eta = \frac{\sigma_{t}}{f_{t.d}} + \frac{\sigma_{m}}{f_{m.d}} = 0,82 < 1,0$ Диагональ – Только растяжениеМаксимальное усилие растяжения по диагоналям 36,5 кН Напряжение растяжения: $\sigma_{t} = \frac{N_{d}}{w \cdot ч} = \frac{36,5 кН}{0,06м \cdot 0,1м} = 6,05 МПа$ Использование в соответствии с EN 1995-1-1 (6.17) $\eta = \frac{\sigma_{t}}{f_ {c. Мы также более подробно обсуждали дизайн SLS в предыдущей статье. В этом посте мы не слишком много объясняем, а показываем расчеты😊 🖋️Мгновенная деформация $u_{inst}$$u_{inst}$ (мгновенная деформация) нашей балки может быть рассчитана с нагрузкой характеристического сочетания нагрузок. Что касается изгибающих моментов, поперечных и осевых усилий, мы используем программу КЭ для расчета прогибов из-за наших комбинаций нагрузок. LC 3 характеристических сочетаний нагрузок SLS приводит к наибольшему прогибу u. $u_{inst}$ = 9,2 мм К сожалению EN 1995-1-1 Таблица 7.2 рекомендует значения для $w_{inst}$ только для «Балки на двух опорах» и «Консольные балки», а не для ферменной системы, как в данном случае. Тем не менее, пределы прогиба могут быть согласованы с клиентом, и конструкция не разрушается из-за слишком больших прогибов, если стропила проверены для всех расчетов ULS. Распределение момента и сдвига верхнего пояса аналогично неразрезной балке, но поскольку «средняя опора» представляет собой элемент сжатия, который смещается вниз, поскольку он соединен с нижним поясом, который отклоняется вниз, пределы для свободно опертой В этом руководстве предполагается, что балка по всей длине верхнего пояса (EN 1995-1-1 Таблица 7. ❓Но мой вопрос к вам: Какой лимит вы бы использовали в этом случае? Позвольте мне знать в комментариях ниже. $w_{inst}$ = l/300 = 5,15 м/300 = 17,17 мм {17,17 мм} = 0,536 < 1$ 🏇Конечная деформация $u_{fin}$$u_{fin}$ (конечная деформация) нашей балки/стропила может быть рассчитана путем добавления деформации ползучести $u_ {creep}$ до мгновенного прогиба $u_{inst}$ . Таким образом, мы рассчитаем отклонение ползучести с помощью программы КЭ. Это может быть немного быстро, но мы уже рассмотрели основы в статье о размерах деревянной балки. Так что проверьте это, если хотите точно знать, как вычислить $u_{creep}$ вручную. Дайте мне знать в комментариях ниже, если у вас возникли проблемы с расчетом деформации ползучести. Деформация ползучести LC3 рассчитывается как $u_{ползучесть}$ = 2,64 мм Добавление ползучести к мгновенному отклонению приводит к окончательному отклонению. $u_{fin} = u_{inst} + u_{creep} = 9,2 мм + 2,64 мм= 11,84 мм$ Предельное значение $u_{fin}$ согласно EN 1995-1-1 Таблица 7.2 $w_{плавник}$ = l/150 = 5,15 м/150 = 34,3 мм 34,3 мм} = 0,35$ Теперь, когда ферма проверена на сжатие, изгиб, изгиб, растяжение и прогиб, мы наконец можем сказать, что высота и ширина поперечного сечения проверены – проверьте✔️. После проектирования стропил, прогонов, ригелей крыши очень интересно увидеть разницу в площади поперечного сечения для каждой крыши, верно? Мне любопытно услышать от вас: Какая ваша любимая кровельная система? Какой макет фермы вы уже использовали в проекте? Дайте знать в комментариях✍️. ❓ Крыша из деревянных ферм Часто задаваемые вопросыКаковы 3 преимущества крыши из деревянных ферм? – легкий – Ферма центральной стойки Калькулятор длины стропилТерри Шутц Терри Шуц Писатель Терри Шутц — писатель-фрилансер, специализирующийся на ремонте домов, советах по ремонту и строительству. Узнайте больше о процессе редактирования Homedit | Опубликовано КупитьДлины стропил охватывают расстояние между вершиной крыши и внешним краем стен. Стропила или фермы — это элементы каркаса, которые поддерживают обшивку настила крыши и, в конечном итоге, черепицу и другие кровельные изделия. У них могут быть хвосты — выступающие за внешние стены — для создания свесов крыши. Почему важна длина стропилЗнание длины стропил дает строителям ценную информацию, необходимую для строительства крыш домов, соответствующих строительным нормам и обеспечивающих безопасность конструкции.
Например: если расстояние между козырьком и внешней стеной составляет 20 футов, а крыша имеет уклон 6/12, в приведенной выше таблице указано, что для крыши требуется 2 x 10 стропил с шагом 16 дюймов. (по центру). Ни один из перечисленных пиломатериалов не будет иметь пролет 20 футов, если расстояние между ними будет 24 дюйма по центру. Ламинированные пиломатериалы из шпона (LVL) или двутавровые балки Trus Joist (TJI) могут быть спроектированы с требуемым размером несущей способности, чтобы приспособиться к этому расстоянию на этом расстоянии. Более подробные таблицы пролетов различают породы дерева. Более твердая древесина, такая как болиголов/пихта, будет охватывать большие расстояния, чем более мягкая древесина, такая как сосна. Таблицы Span также доступны для районов со значительными снегопадами. Стропильные пролеты должны выдерживать нагрузку. Уклоны фермУклоны ферм рассчитываются так же, как и уклоны стропил. Большинство ферм изготавливаются из полотна 2 x 4, скрепленного внахлест для прочности и поддержки. Стропильная часть фермы выдерживает больший вес, чем нераскрепленные пиломатериалы, из-за конструкции. Расчет длины стропилДлину стропил, также известную как уклон крыши или уклон , можно рассчитать несколькими способами. Независимо от используемого метода длина стропила является гипотенузой прямоугольного треугольника с углом 90 градусов. Использование теоремы Пифагора. Прогон в квадрате + квадрат подъема = квадрат гипотенузы (длина стропила)
Калькулятор длины стропил – на основе подъема крышиВведите высоту и длину крыши для расчета длины стропил: Высота (м): Длина стропила (м): Для расчетов исходя из подъема крыши: Использование научного калькулятора для нахождения гипотенузыПосле того, как будут произведены измерения прогона и подъема, их можно подключить к научному калькулятору, чтобы найти длину стропила. Следующее короткое видео на YouTube дает отличные указания. На приведенном выше рисунке показана крыша с навесом. Измерьте расстояние от верха стены до конька для подъема. Вставьте числа в научный калькулятор, следуя приведенным выше инструкциям на YouTube. Включите нахождение квадратного корня. Ответ будет таким же точным, как и информация, введенная в машину. Если прогон составляет 12 футов 3 ⅜ дюйма, а высота — 5 футов 9 ½ дюйма, используйте эти числа для получения точной длины стропила. Требуемое количество и размер стропилЗнание длины стропил позволяет подрядчику или строителю-любителю заказать тип и количество пиломатериалов, необходимых для строительства крыши. Сравнение длины с приведенной выше таблицей пролетов даст:
Таблицы пролетов стропил не включают длину, выходящую за пределы стен. В таблице используется только безопорное расстояние между коньковой доской и стеной. |
От макс. усилие сжатия ( 37,04 кН ) по диагонали, мы можем рассчитать наиболее критическое напряжение.
Следовательно, мы можем определить длину потери устойчивости $l_{y}$ как
5m$
9{-5}} \cdot \frac{0,16m}{2} = 1,24 МПа$
d}} = 0,7 < 1,0$
2).
Терри проработал в строительной отрасли более 30 лет, получив знания в качестве монтажника, менеджера, продавца и владельца бизнеса.
Расстояние от верха стен до пика крыши.
Чтобы получить полную длину стропила, прогон должен включать расстояние свеса. Измерьте по горизонтали от внешней стены до центра стены. Добавьте предпочтительный размер выступа к расстоянию от стены. Стандартные размеры вылета составляют 12 дюймов, 16 дюймов, 18 дюймов и 24 дюйма. Дизайнеры, архитекторы и домовладельцы могут указать множество других размеров по личным или экологическим причинам.
Не обязательно покупать пиломатериалы меньшего размера, которые просто соответствуют требованиям кода пролета. Использование следующего большего размера делает конструкцию крыши более прочной, особенно в местах с сильной снеговой нагрузкой.