Стропила с подкосами
Для подбора сечения однопролетной деревянной балки (стропильной ноги на двух опорах) определяющим часто является прогиб при неполностью используемых напряжениях изгиба. Поэтому однопролетная балка с постоянным сечением обычно бывает не самой экономичной. Неразрезные двухпролетные балки позволяют использовать более экономичные поперечные сечения, чем однопролетные балки той же длины.
И эти системы наслонных стропил можно делать по распорному и безраспорному варианту. Вся разница заключается только в устройстве концевых опор, не будем больше на этом останавливаться.
рис. 1. Наслонные стропила с подкосами
Третья опора стропильной ноги — подкос, другое название подстропильная нога (рис. 1), устанавливается под углом к горизонту не менее 45° и превращает стропило из однопролетной балки в двухпролетную неразрезную. Что позволяет уменьшить сечение стропильной ноги при той же нагрузке, а пролет, перекрываемый двускатной крышей, увеличить до 14 м.
В двухпролетной неразрезной балке максимальный изгибающий момент находится над средней опорой, его и принимают для расчета сечения стропильной ноги (рис 2). Простой пример, попробуйте перегнуть палку через колено, она сломается на колене. Здесь будет максимальный изгибающий момент, по которому и нужно определять сечение всего деревянного элемента. Прогиб неразрезной двухпролетной балки будет меньше, чем обычной балки на двух опорах той же длины. Мешает средняя опора, это очевидно. Однако если вспомнить, что наша реальная расчетная схема это все-таки не горизонтальная балка, а наклонная и подперта она наклонным подкосом, то очевидным становится и то, что прогнувшееся стропило сместит и узел соединения с подкосом. Поэтому прогиб стропильной ноги для упрощения считают по обычной формуле прогиба (2) однопролетной балки для наибольшего пролета. В данном случае, для крыш с уклонами скатов до 45°, прогиб считается для нижнего пролета — от узла соединения с мауэрлатом до узла соединения с подкосом.
Рис. 2. Конструктивные и расчетные схемы наслонных стропил с подкосами. Узел крепления подкоса
Узел крепления подкоса к стропильной ноге очень простой и не требует никакого расчета. Подкос просто заводят под стропильную ногу и фиксируют от смещения прибоинами: нижней и двумя боковыми. Расчет гвоздевого соединения не производится, оно здесь носит чисто конструктивный характер. Важно, чтобы торец подкоса был точно подпилен под угол наклона стропильной ноги так, чтобы у стропилины не было люфта на выбор зазора при приложении к ней нагрузки. Иными словами, точно подогнанный под низ стропила подкос не даст ему прогнуться в месте опирания. При полном расчете стропильной системы стропило в месте опирания подкоса проверяют на местное смятие древесины, но как правило, в таком расчете нет необходимости. Сечение подкоса определяют расчетом на сжатие и если получают слишком маленькое сечение, задают конструктивно, равным сечению стропильной ноги.
В верхней части рисунка 2 изображена распорная стропильная схема без схватки.
Сжимающие усилия в ней принимают подкосы. Система, рассчитанная на распор воспринимаемый материалом стен, в схватке не нуждается. Здесь уже есть элементы, работающие на сжатие — подкосы. Схватка не снимает распор, значит в ней нет острой необходимости.
В нижней части рисунка 2 безраспорная схема стропил с затяжкой. Здесь все наоборот, затяжка необходимый элемент и она участвует в работе всей системы. Схватку нужно устанавливать ниже крепления подкосов. Иначе безраспорный узел опирания на мауэрлат — ползун при изменении нагрузок может действительно начать ползать по мауэрлату. Обычно рассчитывается только гвоздевое соединение схватки со стропильной ногой, из-за малых внутренних напряжений сечение схватки-затяжки подбирается конструктивно.
« назад далее »
Источник: «Конструкции крыш. Стропильные системы» Савельев А.А.
Стропильная система крыши — понятие и способы изготовления
10 декабря 2016
Автор:domnomore.
com
Прочность крыши зависит от основы её конструкции — несущих элементов. Традиционно ими являются стропила. Стропильная система крыши держит на себе вес всей кровельной конструкции, которая в свою очередь должна удерживать дополнительные виды нагрузок – ветровую и нагрузку накапливающегося на крыше зимой снежного покрова. Поэтому строительство крыши — это вопрос к которому требуется подойти с особой внимательностью и точностью.
Стропильная система крыши частного дома состоит из следующих элементов:
Мауэрлат
Длинный брусок из смолистого ствола любого хвойного дерева. Его укладывают вдоль наружной несущей стенки по периметру дома, закрепив анкерами или особыми резьбовыми стержнями. Мауэрлат служит для равномерного распределения нагрузки и передачи её от стропил несущим стенам.
Стропильная нога
Деревянные брусья из которых возводиться контур скатной кровли характерной треугольной формы. Кровля должна выдерживать сильнейшее воздействие ветра, снега и прочих атмосферных аномалий.
Чтобы максимально её укрепить стропильные ноги равномерно распределяют вдоль кровли с шагом, не превышающим 1.2 метра. В зависимости от веса кровли шаг стропил может еще более снижаться.
Лежень
Брусок из дерева, подобно мауэрлату помогает перераспределять нагрузку он кровельных стоек на стены здания. Укладывается над внутренней несущей стеной дома.
Затяжка
Важнейший узел висячей стропильной системы. Брусок, уложенный таким образом, чтобы служить основой треугольника кровли. Этот элемент не позволяет скатам крыши разъезжаться под действием своего веса.
Стойки
Элемент кровли, представляющий собой вертикально установленный брусок квадратного сечения. Этот брусок принимает нагрузку от конька крыши и передает её внутренней несущей стене. Так же, как опоры могут устанавливаться и под стропильные ноги.
Подкос
Элемент, служащий для укрепления конструкции кровли. Подкосы соединяют кровельные ноги с лежнем, образуя конструкцию в форме ромба.
Совокупность затяжки и подкосов с обеих сторон называется фермой. Такая конструкция способна выдержать вес кровли даже в том случае, если проем очень большой.
Обрешётка
По длине всей крыше поперек ног стропил своеобразными ступеньками закрепляются тонкие гладкие доски. Они скрепляют в единую конструкцию стропильные ноги. На обрешётку монтируется облицовка крыши – кровельное покрытие. Если предполагается покрывать крышу мягкой кровлей обрешётку нужно делать практически сплошной. Лучшим материалом для этого считаются листы фанеры.
Конек крыши
Верхняя часть треугольника кровельной конструкции. Вверху в месте соединения двух противоположных стропильных ног вдоль всей крыши крепится деревянный брус квадратного сечения. Таким образом, получается мощный узел, который не позволяет крыше разрушиться.
Свес крыши
Это нижняя часть скатной крыши, выступающая примерно на полметра от периметра здания. Это делается для того, чтобы дождевые потоки, стекающие по кровле, не попадали на внешние несущие стены и не разрушали их.
Кобылки
Эти элементы крыши применяются лишь тогда, когда длины стропильных ног не хватает для обустройства свеса. В этом случае их удлиняют, соединяя с досками меньшего сечения.
Стропильная система крыши — кобылки
Перед возведением кровли серьезные подрядчики всегда проводят анализ преобладающих показателей силы ветра в районе застройки и средней высоты снежного покрова. Такие исследования позволяют создать необходимый запас прочности для будущей крыши.Для достижения нужной прочности конструкции, необходимо надежное скрепление стропил друг с другом и фасадом здания.
Деревянные стропила, благодаря простоте изготовления и несложному монтажу, используются при постройке загородных домов малоэтажек. Поверхность таких стропил легко обрабатывается.
Это позволяет быстро и без использования сложного оборудования подогнать систему стропил под габариты уже возведенного здания, исправив небольшой брак, допущенный каменщиками при кладке стен. Подобная процедура практически невозможна при возведении крыши с использованием металлических стропил или железобетонных конструкций.
Стропильная система крыши
Для скрепления стропил применяются такие соединительные детали как хомуты и скобы. Тем не менее, наиболее часто в качестве соединения по старинке применяют гвозди. Такое соединение имеет существенный изъян. Когда спустя несколько лет древесина высыхает, оно утрачивает свою прочность.
Куда более надежным является метод болтового соединения. Но и здесь, каналы, просверливаемые для вворачивания болтов, вызывают частичное ослабление стропильной конструкции. Практика показывает, что наибольшей прочностью обладает крепеж металлическими скобами или хомутами.
Менее гибкий, но куда более надежный способ изготовления системы деревянных стропил является их промышленное производство. Отдельные стропила изготавливаются серией в условиях заводского цеха, с использованием точного оборудования и хорошо подобранной древесиной, отвечающей жестким стандартам. Изготовленные деревянные стропила соединяются стыковыми планками в крупные конструкции – фермы.
Упакованные фермы доставляют на место строительства. Затем, как в увеличенном в несколько раз детском конструкторе из отдельных ферм собирается полная кровельная система. Такая технология обеспечивает быстрое возведение стропильной системы. Дополнительными опциями при изготовлении ферм промышленным способом является пропитка ферм антисептиками и растворами, повышающими устойчивость древесины к возгоранию. Данные процедуры обеспечивают безопасность и долговечность как кровли, так и всего здания.
Стропильная система крыши — готовые фермы для крыши
Технология соединения гарантирует высокую прочность всей конструкции и невозможность смещения отдельных узлов системы стропил в процессе естественного усыхания древесины. О видах и особенностях стропильной системы вы сможете познакомиться также в этом видео:
Удачного вам ремонта!
TBIL-LA Гражданское строительство: фермы и распорки
Подраздел A.
1.1 ДеятельностьОпределение А.1.1.
В инженерии ферма
Мероприятие А.1.2.
Рассмотрим изображение простой фермы, изображенное ниже. Все семь опор имеют одинаковую длину, прикреплены к двум анкерным точкам, прикладывая нормальную силу к узлам \(C\) и \(E\text{,}\) и с нагрузкой \(10000 Н\), приложенной к узел задан \(D\text{.}\)
Рис. 71. Простая фермаЧто из следующего должно выполняться, чтобы ферма была устойчивой?
Все стойки будут подвергаться сжатию.
Все стойки испытывают натяжение.
Некоторые стойки будут сжаты, а другие натянуты.
Мероприятие А.1.5.
Используя соглашения предыдущего замечания и где \(\vec L\) представляет вектор нагрузки на узел \(D\text{,}\), найдите еще четыре векторных уравнения, которые должны удовлетворяться для каждого из остальных четырех узлов.
\begin{equation*} А: \неизвестно \end{уравнение*}
\begin{уравнение*} Б: \неизвестно \end{уравнение*}
\begin{уравнение*} C: \vec F_{CA}+\vec F_{CD}+\vec N_C=\vec 0 \end{уравнение*}
\begin{уравнение*} Д:\неизвестно \end{уравнение*}
\begin{уравнение*} Э:\неизвестно \end{уравнение*}
Мероприятие А.1.8.
Сколько скалярных переменных потребуется для написания линейной системы, моделирующей рассматриваемую ферму с постоянной нагрузкой \(10000\) ньютонов?
\(7\text{:}\) \(5\) от узлов, \(2\) от анкеров
\(9\text{:}\) \(7\) от распорок, \(2\) от анкеров
\(11\text{:}\) \(7\) от стоек, \(4\) от анкеров
\(12\text{:}\) \(7\) от стоек, \(4\) от анкеров, \(1\) от груза
\(13\text{:}\) \(5\) от узлов, \(7\) от стоек, \(1\) от нагрузки
Мероприятие А.1.12.
Разверните приведенное ниже векторное уравнение, используя синус и косинус соответствующих углов, затем вычислите каждый компонент (приблизительно \(\sqrt{3}/2\приблизительно 0,866\)).
\begin{equation*} D:\vec F_{DA}+\vec F_{DB}+\vec F_{DC}+\vec F_{DE}=-\vec L \end{уравнение*}
\begin{уравнение*} \влево x_3\begin{bmatrix}\cos(\unknown)\\\sin(\unknown)\end{bmatrix}+ x_4\begin{bmatrix}\cos(\unknown)\\\sin(\unknown)\end{bmatrix}+ x_6\begin{bmatrix}\cos(\unknown)\\\sin(\unknown)\end{bmatrix}+ x_7\begin{bmatrix}\cos(\unknown)\\\sin(\unknown)\end{bmatrix}= \begin{bmatrix}\unknown\\\unknown\end{bmatrix} \end{уравнение*}
\begin{уравнение*} \влево x_3\begin{bmatrix}\unknown\\\unknown\end{bmatrix}+ x_4\начало{bmatrix}\неизвестно\\\неизвестно\конец{bmatrix}+ x_6\begin{bmatrix}\unknown\\\unknown\end{bmatrix}+ x_7\begin{bmatrix}\unknown\\\unknown\end{bmatrix}= \begin{bmatrix}\unknown\\\unknown\end{bmatrix} \end{уравнение*}
Подраздел A.1.2 Слайд-шоу
Слайд-шоу с заданиями доступно по адресу https://teambasedinquirylearning.github.io/linear-алгебра/2022/truss.slides.html .
Вы предприняли попытку действий на этой странице.
Что это такое? Почему они необходимы?
Начнем с определения несущей фермы в соответствии с Ассоциацией компонентов строительных конструкций (SBCA):
Волочащая ферма: «Ферма или фермы, предназначенные для оказания помощи в сопротивлении воздействию сейсмических распорка Эта несущая стойка, несущая ферма или коллектор представляет собой отдельный элемент или компонент, предназначенный для передачи боковых нагрузок на системы сопротивления боковой нагрузке, которые параллельны приложенной силе».
Силы ветра и землетрясения создают нагрузки на конструкцию, которые необходимо учитывать. Проектировщики зданий вызовут «тяговые фермы» или «коллекторные фермы», которые необходимо установить, чтобы противостоять этим нагрузкам. Для тех из вас, кто не знаком с этим типом ферм, эта статья поможет вам понять, как это работает.
Как разработчики компонентов, мы с любовью называем эти нагрузки, которые применяются в программном обеспечении MiTek, «нагрузками сопротивления».
Согласно руководству MiTek по применению состояний перетаскивания: «Хотя приложения ветровой и сейсмической нагрузки сильно различаются, когда речь идет о конструкциях ферм, они оба спроектированы так, как если бы они были приложены к конструкции горизонтально при рассмотрении общей системы сопротивления».
Как вы можете видеть на рисунке ниже, проектировщики здания разместили несущие фермы в нескольких местах, чтобы «выравнивать» здание и передавать нагрузки от одной стены к другой. Это делается путем выравнивания ферм перпендикулярно стенам и приложения нагрузки, которая затем передается через ферму.
Зачем нужны тяговые фермы?
В руководстве MiTek говорится: «Ветровая нагрузка оказывает давление на элементы стен и крыши. Величина этого давления пропорциональна квадрату скорости ветра. Нагрузки от землетрясений создают движения грунта, и конструкция в конкретной зоне землетрясения должна выдерживать боковые ускорения, вызванные этими движениями.
И ветер, и землетрясения создают мощные скручивающие силы внутри конструкции, которые могут разрушить здание. Стеновые, половые и кровельные системы должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать эти боковые силы в дополнение к выдерживанию вертикальных нагрузок. В соответствии с
Затем ферма соединяется с конструкцией здания с помощью специального соединителя, подобного показанному здесь, Simpson DSC.
Приложение нагрузок от перетаскивания в MiTek
Использование MiTek позволяет легко применять нагрузки.