Розрахунок вальмовой четирехскатной даху

Будівництво вальмовой конструкції даху з чотирма скатами вважається одним з найбільш складних варіантів зведення та облаштування через наявність в каркасі численних досить непростих вузлів сполучення. До того моменту, як почнеться будівництво кроквяної системи, необхідно зробити загальний розрахунок вальмовой покрівлі чотирьохскатним даху з кресленням, і тільки після цього стане ясною ситуація, наскільки масивної і важкої вийде конструкція крокв.

З чого складається розрахунок четирехскатной даху

У будь-якої конструкції четирехскатной покрівлі, від найпростішої, шатрової, до складної вальмовой даху ламаного типу, розрахунок виконується по одній і тій же схемі:

  • Виконується ескізне проектування вальмовой даху своїми руками відповідно до задуму споруди і проектним завданням;
  • Розробляється основне креслення вальмовой даху;
  • Виконується розрахунок вальмовой даху, найбільш навантажених частин каркаса четирехскатной вальмовой покрівлі;
  • Уточнюють розміри основних деталей кроквяної системи, виконують деталювальні креслення окремих вузлів.

До відома! Тільки після виконання розрахунків і деталювання можна складати кошторис і вважати вартість споруди красивою четирехскатной вальмовой даху.

В даному випадку приведена методика ручного розрахунку дерев’яного каркаса і кроквяної системи покрівлі. Спосіб і основні етапи розрахунку не представляють особливої ​​складності, виконати проектування і розібратися в розрахунках цілком під силу навіть школярам. Якщо людина володіє методикою розрахунку, то у нього є чітке розуміння того, як працює кроквяна, конькова і опорна балка, де знаходяться найбільш слабкі ланки четирехскатной даху.

Для визначення розмірів можна скористатися будь-який онлайнової програмою або системою автоматизованого проектування, але іноді оцінку міцності і стійкості доводиться робити, що називається, «на ходу».

Пристрій вальмовой даху

Конструктивно класична чотирьохскатний вальмовая дах складається з двох основних скатів і двох бічних вальм. Для розрахунку довжин і перетинів бруса необхідно скласти максимально точний ескіз, або краще – креслення майбутньої четирехскатной даху. Використовуючи схеми з різним виконанням кутів нахилу і висоти даху, можна промальовувати і прорахувати різні варіанти компоновки покрівлі, і головне – визначити геометричні розміри найбільш навантажених деталей каркаса.

Основними елементами конструкції четирехскатной даху є:

  1. Рядові кроквяні балки, що формують два основних ската. Крокви точно такі ж за формою і виконанню, як у звичайній двосхилим даху. Скати мають форму рівнобедреної трапеції;
  2. Вальмові кутові, звані ще накосная або діагональними кроквами, розташовуються в кутах каркаса даху і формують так звані вальмовиє скати у вигляді симетричних рівнобедрених трикутників;
  3. Нарожна крокви, з яких формується площину вальмових скатів;
  4. Вертикальні стійки, на які спираються конькова балка і всі чотири ската.

Крім того, в конструкції застосовується велика кількість допоміжних елементів, покликаних збільшити жорсткість всього Чотирьохскатні каркаса. Це всілякі підкоси, розпірки, шпренгелів, що встановлюються в якості опорних елементів крокв, фото.

Найдовші крокви називаються кутовими, найбільш короткі – Нарожна.

Розрахунок параметрів каркаса даху

За умовами завдання необхідно буде, користуючись кресленнями, виконати оціночний розрахунок найбільш навантажених елементів кроквяної системи – вертикальної опорної стійки і кроквяної балки четирехскатной вальмовой даху. Крім того, потрібно виконати розрахунок їх розмірів і положення ліній запила під опорні поверхні на мауерлат і коньковом прогоні.

Зазвичай використовуються схеми з одинарним гребеневим прогоном, як на кресленні, але якщо подкришное простір планують використовувати в якості горища або мансардного приміщення, в цьому випадку чотирьохскатну дах будують по двопрогонного схемою. Такий варіант значно дорожче, але дозволяє отримати більш стійку і жорстку вальмовую конструкцію в разі спорудження покрівлі з великою поверхнею ската.

Обидва варіанти четирехскатной даху використовують наслонние крокви з фіксацією стропильних балок на мауерлат і опорою на коньковом прогоні. Розрахунок обох вальмових дахів виконується по одній і тій же методиці.

Для виконання розрахунку нам потрібно:

  • Визначити навантаження, що діють на каркас вальмовой даху;
  • Пер
    евірити на міцність і стійкість вертикальну опорну стійку;
  • Розрахувати прогин і міцність рядовий і діагональної кроквяної балки.

Для виконання розрахунку використовується спрощена схема четирехскатной вальмовой даху, наведена нижче.

Всі елементи каркаса четирехскатной вальмовой даху умовно можна розділити на дві групи – балки, в тому числі і стійки. Перші працюють в умовах прогину або під дією згинального моменту. Друга група силових елементів відноситься до більш простим випадків, вони працюють в умовах лінійного стиснення або розтягування. У цьому випадку розрахунок несучої здатності стислій стійки визначають з умов статичної стійкості під стискає навантаженням.

Методика розрахунку стійкості і міцності вертикальних опор і підкосів

На першому етапі потрібно визначити міцність вертикальної стійки, виходячи з відомої величини вертикального навантаження. Силу тиску на вертикальні стійки обчислюють, як суму трьох складових – маси даху з покрівельним покриттям і ваги від максимального снігового покриву. Так як скати розташовані під кутом, то підсумкове вертикальний тиск, сприймається дахом, можна грубо прийняти, як половину ваги дерев’яних конструкцій четирехскатной конструкції і маси снігу, обчисленою, виходячи з площі покрівельного покриття, перемноження на максимальну вагу 1 м2 снігового покриву покрівлі для даного регіону.

Міцність вертикальної опори визначають з наступного співвідношення:

σ = Р / S ≤ Mз , де – питома міцність на стиск конкретної породи деревини, – вертикальне навантаження під дією ваги Чотирьохскатні каркаса і маси снігу, в кілограмах, – сумарна площа поперечного перерізу всіх вертикальних опор в даній конструкції. Отримана від ділення величина не повинна бути більше Мз, довідкового значення, яке можна взяти з довідника або Сніпа №II-25-80. Наприклад, стійка із сухої сосни, перетином в 120 см2, витримує величезну вертикальну навантаження майже в 16 тонн, тому розрахунок на міцність не має визначального значення.

У більшості випадків розрахунки вертикальних стійок виконують за запасом стійкості або здатності опори сприймати зусилля без деформації і вигину.

Для класифікації гнучкості опори вводять поняття коефіцієнта гнучкості, для куба він дорівнює 0, для більшості реальних дерев’яних опор його значення може бути від 40 до 100 одиниць.

Формула розрахунку стійкості довгого дерев’яного стрижня, який представляє собою опора четирехскатной даху, виглядає так: σ = Р / φS ≤ Mз , де – коефіцієнт поздовжнього згину, що визначається відповідно до положень Сніпа №II-25-80 за формулою:

  • Для значень λ менше 70 одиниць φ розраховують за формулою: φ = 1 – 0,8 (λ / 100)2;
  • При значеннях λ більше 70 одиниць φ отримують: φ = 3000 / λ2.

Практичне значення φ коливається в межах від 0,3 до 0,7.

Найпростіше використовувати графік, що дозволяє по залежності λ – φ і співвідношень довжини до діаметру опори отримати точне значення φ і виконати перевірочний розрахунок на стійкість.

Міцність кроквяної балки

Розрахунок несучих вертикальних опор, як правило, є перевірочним, так як в дійсності запас міцності і стійкості стійок, виготовлених зі стандартного бруса 100х150 мм, для більшості вальмових дахів завжди більше, ніж потрібно в реальності. Набагато важливіше перевірити міцність кроквяної діагональної балки, які нерідко ламаються під вагою снігу через недостатнє запасу жорсткості.

Для перевірки міцності кроквяної балки на навантаження використовується стандартна формула – (Р / φS) + (Mz/ Wz) ≤ My, де:

  • – сумарне навантаження від ваги конструкції вальмового даху, снігового покриву і вертикальної складової тиску від потоку вітру в кг;
  • – розмір поперечного перерізу в см2;
  • і – момент опору і значення згинального моменту кроквяної балки відповідно;
  • – довідкова величина опору конкретної породи деревини балки вигинає зусиллю.

До відома! При куті нахилу менш 27про, величиною вітрового навантаження на каркас вальмовой четирехскатной даху можна знехтувати, але при цьому зростає складова від снігу та додаткової ваги обрешітки.

Всі розрахунки на міцність виконуються з припущення, що деревина балки, використовуваної для крокв вальмовой даху, не має дефектів і пошкоджень, що на практиці не завжди відповідає дійсності. Крім того, дошки з різних частин стовбура дерева мають різну міцність, тому крокви для четирехскатной вальмовой даху виконують складовими, у вигляді пакету з збитих двох-трьох дощок 50х150 мм. Розрахунки такого
крокви за стандартною схемою.

Розрахунок геометрії елементів вальмовой четирехскатной даху

Конструкцію вальмовой четирехскатной даху можна представити у вигляді просторового набору прямокутників і трапецій.

Вихідними величинами є розміри прямокутника мауерлата, за якими буде виконуватися розрахунок всіх елементів каркасу четирехскатной даху.

Спочатку потрібно розрахувати висоту вертикальних опорних стійок. Для цього використовується величина, яка дорівнює половині довжини бічної стіни, за вирахуванням ½ товщини стіни будинку. Знаючи кут нахилу схилу А, легко визначаємо висоту вертикальної опори конькового бруса за формулою: Ндо= 0,5 (Lbc – 0,5S) * tgА.

Далі визначаємо довжину кроквяної балки без схилу за формулою: Haq= Hk* CosA.

Прийнявши той факт, що Loq= Ldo, можемо визначити:

  • Довжину горизонтальної проекції кутовий кроквяної балки за формулою планіметрії Loc= 1.22 * Ldo і, відповідно, розмір самого діагонального крокви Lac, використовуючи теорему Піфагора і катети Loc і Hk;
  • Довжину конькового прогону, як поздовжній розмір коробки будівлі, за вирахуванням подвоєною довжини Ldo, Lak= Lcm-2Ldo.

Крім власне розмірів каркаса, необхідно виконати розрахунок місць запила рядовий і діагональної стропильних балок.

Для цього по нижній кромці дошки рядового крокви відкладають отриманий розрахунком розмір Had, після відкладається ширина мауерлата під кутом нахилу ската і виконується клиновидний запив, як на малюнку.

висновок

Для грамотного оперування розрахунками вальмовой четирехскатной даху потрібні певні знання в будівельній механіці і спрямують, особливо в питаннях міцності і стійкості конструкцій. Проте для простих схем, наприклад, для альтанки або сараю, проблеми міцності не настільки критичні. Досить знати правила геометричного розрахунку четирехскатной даху вальмовому типу, а для найбільш важливих опорних і кроквяних елементів використовувати брус зі збільшеним запасом міцності.

Ссылка на основную публикацию