Кровли ригель: Крепление ригеля к стропилам — Кровля и крыша

Содержание

Металлические ригели для монтажа кровли из балки 35Б1

Сложные составные металлические ригели из балки 35Б1. Изготовлены для одного из объектов компании Svargo Group, крупного строительного девелопера в Московском регионе.

Дата сдачи: 21.12.2016

1 / 7

Ригели изготовлены из балки 35Б1

2 / 7

Сегменты ригелей стыковались через пластины t=10мм

3 / 7

К ригелям наваривалась фасонина из листа толщиной 6 и 10 мм

4 / 7

Изделия покрывались грунтом ГФ-021

5 / 7

Конструктив не сложный, но изделия весьма громоздкие

6 / 7

Масса одного ригеля больше 1 тонны

7 / 7

Общий объем таких металлоконструкций — порядка 20 тонн

Следующий: Какрасы основания из швеллера »« Предыдущий: Ангар из профильной трубы

Полезно посмотреть

Металлические ригели из балки

Компания «МК Монтеко» осуществляет производство и изготовление металлических ригелей из балки. Ригель применяется для монтажа кровли. Расчет, производство и изготовление ригеля из балки выполняются высокопрофессиональными проектировщиками и специалистами компании.

Конструкция ригеля может достигать большого веса, но сделано изделие качественно и красиво. Металлическая кровля из балки выдержит любые нагрузки и является пожаробезопасной.

Металлические ригели из балки по цене выгодны и доступны. Выше приведены примеры металлических ригелей для монтажа кровли из балки 35Б1, в которых сегменты стыкуются пластинами толщиной в 10 мм, а сами изделия покрыты защитным грунтом.

Как правильно подобрать крепеж для монтажа стропильной системы

Каркасом стропильной системы и о снованием любой крыши является мауэрлат. В деревянных домах его функции может выполнять верхний венец сруба, а на кирпичных и бетонных стенах монтируется мощное основание из бруса.

Крепление мауэрлата

1. В домах, сложенных из клееного бруса или из бревен,мауэрлат  не требуется. Если высоты несущих стен недостаточно, укладывается дополнительный венец-мауэрлат. Для его крепления используются кованные скобы и стальные нагели (шипы).

2. Крепление мауэрлата на кирпичных стенах возможно несколькими способами:

— в процессе кладки несущих стен на глубину 3-х и более верхних рядов кирпичей замуровываются шпильки диаметром не менее 14 мм. Нижний конец шпильки должен быть согнут под прямым углом в виде буквы «Г». Длина свободной части шпильки должна быть больше толщины мауэрлата на 3-4 см;

— на заключительном этапе кладки несущих стен заливается армированный пояс. В него вмуровываются «Г»-образные шпильки или анкерные болты диаметром не менее 14 мм. Длина открытой части крепежных элементов должна на 3-4 см превосходить толщину мауэрлата.

Расстояние между шпильками (анкерными болтами) выбирается кратным шагу стропил и равно 1,0… 1,5 м.

Перед монтажом мауэрлата на каменные стены обязательно укладывается слой гидроизолирующего материала.

Крепление стропил

1. Дома, сложенные из бревен или бруса, в процессе эксплуатации дают усадку, а их геометрические параметры изменяются. В таких условиях крыша должна иметь некоторую независимость. При жестком креплении стропильной системы крышу деревянного дома перекашивает , а кровельные материалы разрушаются. В худшем случае это может привести к разрушению каркаса дома, поэтому соединения стропил делают подвижным.

Стропила в коньке могут крепиться двумя способами:

— подвижное соединение с помощью болта М16;

— соединение с помощью пластинчатого шарнира. В этом случае на каждом стропиле 4-мя болтами М10…М12 крепятся по две стальных накладки. Роль шарнира выполняет болт М16.

Крепление стропил к мауэрлату осуществляется с помощью так называемых «салазок». Скоба и кронштейн крепятся гвоздями, при этом стропило имеет возможность небольшого перемещения относительно мауэрлата вдоль своей продольной оси.

2. Если дом сложен из кирпича или шлакоблока, применяется жесткое крепление стропил. В этом случае коньковое соединение выполняется следующими способами:

— неподвижное соединение встык. При этом стропила скрепляются гвоздями, а весь узел усиливается дополнительной стальной или деревянной накладкой — ригелем. Ригель к стропилам крепится болтами М10…М12 или гвоздями соответственно;

— неподвижное соединение врезкой в полдерева. В этом случае стропила соединяются болтом М16, а узел усиливается ригелем.

Крепление стропил к мауэрлату осуществляется с помощью усиленных стальных уголков. Для крепления уголков используются болты М10…М12 и гвозди.

В качестве дополнительных креплений неподвижных узлов используются хомуты, стяжки из проволоки и монтажная перфорированная лента.

Все резьбовые соединения выполняются с применением металлических шайб или пластин.

При креплении деталей конструкции гвоздями необходимо придерживаться следующего правила: длина гвоздя должна в 2-3 раза превышать толщину пробиваемого элемента.

Рекомендуется использование гвоздей с кольцевой накаткой длиной 100 мм, т.к. они меньше повреждают структуру дерева, при этом прочность соединения оказывается существенно выше.

 

Устройство стропильной системы двускатной крыши

В одноэтажных домах одним из наиболее распространенных вариантов конструкции крыши является вариант с двумя скатами. Устройство крыши такого типа не отличается сложностью, поэтому ее легко можно смонтировать собственными силами.

Содержание:

  1. Из чего состоит крыша двускатного типа?
  2. Какие бывают стропильные системы крыши двускатного типа?
  3. Как соорудить двускатную крышу своими руками?

Двускатная крыша представляет собой две наклонные поверхности, образующие прямоугольную форму. Именно благодаря такой конструкции все осадки в виде дождевой или талой воды не скапливаются, а стекают вниз. Крыша двускатной конструкции имеет довольно сложное устройство, которое включает в себя несколько важных узлов, таких как:

  1. Мауэрлат, который используется для перераспределения стропильной нагрузки на несущие стены здания. Данный элемент изготавливается из бруса, желательно из дерева хвойных пород. Квадратное сечение мауэрлата должно быть не менее 10х10 сантиметров и не более 15х15 сантиметров. Размещается этот важный элемент по периметру всего здания и крепится к внешним стенам. В качестве скрепляющих элементов нужно использовать специализированные анкера либо стержни.
  2. Стропила, из которых формируется основной костяк любой крыши. Для двускатных они должны устанавливаться в виде треугольника. Функциональная роль стропил заключается в передаче нагрузки от веса кровли, осадков и порывов ветра на мауэрлат. Стропильные ноги необходимо изготавливать из досок, сечение которых должно быть примерно 10х15 сантиметров или 5х15 сантиметров. Средний шаг стропильных ног должен быть примерно 65-120 сантиметров, но если предполагается использование довольно тяжелого перекрытия, то рекомендуется размещать стропилы чаще.
  3. Конек — это результат соединения двух скатов крыши. Он образуется при соединении всех стропил.
  4. Кобылки являются продолжением стропильных ног, которые формируют свес крыши. Чаще всего кобылки устанавливаются при недостаточно длинных стропилах. Для того чтобы изготовить данный элемент конструкции, понадобится доска меньшего сечения, нежели стропильная нога. Применение кобылок оправдано в случае использования коротких стропильных ног.
  5. Свес отводит дождевую воду от стен строения. Благодаря свесу они не намокают и не разрушаются под действием влаги. Рекомендуется делать свес с отступом от стены в 400 миллиметров.
  6. Лежень предназначен для того чтобы равномерно распределить нагрузки, возникающие от стоек. Для его изготовления используется брус с сечением 15х15 сантиметров.
  7. Стойки предназначены для правильного распределения нагрузки от конька на внутренние стены. Для его изготовления желательно использовать брус с квадратным сечением и размером 15х15 сантиметров.
  8. Подкосы предназначены для равномерного распределения нагрузок от стропильных ног к несущим стенам. В сочетании с затяжками подкосы образуют прочный конструктивный узел, который называется ферма. Ферма предназначена, прежде всего, для того чтобы конструкция выдерживала нагрузки при образовании больших пролетов.
  9. Затяжка используется для того чтобы предупредить расползания стропильных ног в разные стороны. Именно этот элемент в сочетании со стропильными ногами образует треугольный вид двускатной крыши.
  10. Обрешетка изготавливается из брусьев и досок, которые монтируются перпендикулярно по отношению к стропильным ногам. Данная конструкция предназначена для равномерного распределения массы перекрытия и других нагрузок крыши на стропильные ноги. Также обрешетка придает крыше жесткость, так как она скрепляет между собой стропила. Если предусматривается перекрытие мягкой кровлей, то для изготовления обрешетки должна использоваться влагоустойчивая фанера.

Всего существует две базовые разновидности для установки стропил двускатной крыши. Но в идеале крыша должна содержать элементы каждой из систем

  • Висячая система монтируется в том случае, если внешние стены здания расположены на расстоянии, не превышающем 10 метров, а также отсутствуют какие-либо стены, разделяющие здание. Данная система создает распирающее усилие, передающееся на стены. Для снижения этого фактора может использоваться затяжка, размещенная у основания стропильных ног. Для ее изготовления может использоваться не только дерево, но и металл. При таком расположении элементов образуется жесткая треугольная конструкция, которая способна выдержать нагрузки, возникающие с разных направлений. В качестве затяжек могут использоваться балки для перекрытия, а для того чтобы висячая система была более прочной, их можно располагать немного выше регламентированных правил.
  • Наслонная система устанавливается в случае расположения наружных стен здания на расстояние, превышающее 10 метров, и имеются внутренние несущие стены. Данная система оснащается опорной балкой, которая крепится посередине. Именно эта балка передает часть веса кровли на столбчатую опору или промежуточную стену. Если же в помещении используются не стены, а колонны, то можно чередовать висячую и наслонную системы.

 

Основными критериями крыши является прочность, благодаря которой она будет выдерживать все внешние нагрузки, и легкость, ведь она не должна сильно давить на стены здания. Грамотно сооруженная двускатная крыша обеспечит максимально правильное распределение нагрузок на стены. Самостоятельное возведение двускатной крыши должно быть четко распланировано и распределено на этапы. Это значительно облегчит и ускорит процесс строительства.

Этап 1 – выбор наклона

Наклон двускатной крыши выбирается относительно типа используемого материала и архитектурных особенностей. Но также существуют некоторые аспекты, влияющие на выбор угла.

  1. Стоит всегда помнить о том, что двускатная крыша должна иметь наклон, который будет больше 5 градусов, а в некоторых случаях он может быть и 90 градусов;
  2. Если же в местности, где возводится здание, обычно выпадает много осадков, или же перекрытие кровли будет прилегать неплотно, рекомендуется делать достаточно крутой скат с углом в 35-40 градусов. Но такие крыши не предусматривают возведение чердачной комнаты. Если же комната на чердаке необходима, то нужно делать крышу ломаного типа – с пологой верхней секцией и резким наклоном в нижней секции;
  3. Если же местность обдувается сильными порывистыми ветрами, то желательно делать крышу пологого типа. В случае, если ветер дует постоянно, угол наклона должен быть не менее 15-20 градусов. Также при таких условиях нужно тщательно выбирать кровельный материал;
  4. Идеальным вариантом считается крыша со средними показателями наклона, который будет и не крутым, и не пологим. При грамотной расстановке базовых элементов такая крыша будет очень прочной;
  5. Если же выбрана крыша с достаточно большим углом наклона, важно помнить, что она будет обладать довольно большой парусностью. А это потребует увеличения площади крыши и материала, необходимого для строительства. Поэтому такая кровля потребует больших затрат финансов.

Этап 2 – расчет площади

Для того чтобы закупить необходимые для возведения крыши материалы, нужно сделать грамотный расчет. Для этого необходимо:

  • Узнать площадь одного ската крыши, а полученный результат умножить на два;
  • При правильном возведении скат имеет форму наклоненного прямоугольника. Он располагается вдоль самой длинной несущей стены. Поэтому для того чтобы узнать его площадь, необходимо умножить длину и ширину;
  • Длина ската должна быть идентичной с длиной стены, а также к ней должна быть добавлена длина выступа над фронтоном. Не стоит забывать и том, что выступы будут с обеих сторон.
  • Ширина ската равняется длине стропил, а также к ней плюсуется длина выступа крыши над стеной.

Этап 3 – определение нагрузки на стропильные ноги

Для того чтобы грамотно возвести конструкцию двускатной крыши, необходимо точно просчитать будущие нагрузки на стропила и определить их характеристики.

  1. В случае возведения типовой постройки в один этаж проектная нагрузка на крышу состоит из веса перекрытия и воздействия внешних факторов, таких как ветер и количество осадков, характерное для региона.
  2. Общая масса кровли рассчитывается путем плюсования всех ее слоев: тепло-, паро-, гидроизоляции, системы стропильных ног, обрешетки и перекрытия. Для получения наиболее правильных показателей необходимо вести расчет веса на 1 квадратный метр конструкции.
  3. Далее полученную цифру необходимо увеличить на 10 процентов. Также можно ввести и коэффициент поправки, который будет составлять К=1,1.
  4. Если планируется в будущем видоизменять конструкцию крыши с изменением наклона, то в расчетах необходимо учитывать и те нагрузки, которые она должна будет выдерживать после модификации. Необходимо немного увеличивать полученные показатели нагрузок. Рекомендуется брать за основу 50 килограмм на 1 квадратный метр.
  5. При расчете нагрузок, производимых осадками и ветром, необходимо отталкиваться от погодных условий региона. Также необходимо учитывать и угол наклона крыши. Если он составляет примерно 25 градусов, то нагрузка от снега будет равна 1. Если же крыша имеет достаточно большой угол (до 60 градусов), то эта цифра увеличится до 1,25. Если же угол больше, нежели 60 градусов, то расчёт снеговой нагрузки не производится.
  6. Так как стропила передают всю нагрузку на несущие стены, их также необходимо тщательно подбирать. Сечение и длина стропил должны быть подобраны в строгом соответствии с вычисленной нагрузкой на крышу и углом ската. Для того чтобы увеличить показатели прочности стропильных ног, полученные данные рекомендуется увеличить на 50 процентов.

Этап 4 – монтирование мауэрлата

Постройка крыши любого типа всегда начинается с возведения мауэрлата. Чтобы грамотно его сконструировать, необходимо знать тонкости этой работы.

  • Если стены здания были построены из бруса или разного вида бревен, то ее верхняя часть и будет мауэрлатом;
  • Если же для возведения стен использовался кирпич, то необходимо включить в кладку металлические стержни с резьбой, которая будет крепежным элементом для мауэрлата. Устанавливать такие стержни необходимо как минимум через каждый метр кладки. Для обеспечения прочности диаметр стержней должен составлять приблизительно 1 см. Вмуровывая стержни, необходимо помнить о гидроизоляции, которая должна быть между мауэрлатом и кладкой.
  • Если стены возводятся из блоков, выполненных из керамики или пенобетона, то верх необходимо залить цементным раствором. Этот слой должен иметь арматуру, а его высота составлять не менее 20-30 сантиметров. Арматура должна содержать металлические стержни с резьбой.
  • Для того чтобы мауэрлат выступал в роли прочного фундамента для стропильных ног, рекомендуется использовать брус с сечением 15х15 сантиметров.
  • Мауэрлат необходимо устанавливать на верхний край стены, но не слишком близко к краю, так как его может унести порывом ветра. Мауэрлат можно укладывать на внешний и внутренний края стены.
  • Профессионалы рекомендуют монтировать мауэрлат на гидроизоляционный слой.
  • Для того чтобы не возникало провисание, необходимо смонтировать обрешетку из подкосов, стоек и ригеля, которые должны быть изготовлены из лесоматериала размером 2,5х15 сантиметров. Желательно, чтобы угол, образованный подкосом и стропильной ногой, составлял 90 градусов.
  • Если стропила устанавливаются достаточно длинными, то желательно установить под них дополнительную опору, которая будет ложиться на лежни. Также важно помнить, что для получения прочной и устойчивой конструкции необходимо элементы скреплять с соседними частями.

 

 

Этап 5 – монтирование стропил

Для того чтобы сделать двускатную крышу максимально прочной и устойчивой к любым нагрузкам, а также минимизировать расход средств, лучше устанавливать стропильные ноги путем комбинирования висячей и наслонной системы. Для их грамотного возведения существует ряд рекомендаций:

  1. Для того чтобы конструкция была прочной, важно использовать только высококачественный пиломатериал. Если же в балке замечены даже незначительные трещинки или сучки, то его не рекомендуется использовать для стропил;
  2. Все стропильные ноги делаются по одному стандарту, который составляет 5х15х600 сантиметров. Если же используются балки с длиной, превышающей 6 метров, то желательно увеличивать и ширину пиломатериала. Это необходимо для того, чтобы балки не поломались от своего же веса. Желательно использовать доски, ширина которых составляет не менее 18 сантиметров.
  3. На начальном этапе работ по возведению стропильной системы рекомендуется составить шаблон. Для этого необходимо приложить подобранный пиломатериал к балке перекрытия, а также к торцу конька, и очертить две линии, по которым потом необходимо отпилить материал.
  4. Используя подготовленный шаблон, нужно вырезать все стропильные ноги. Далее в них производится верхний запил.
  5. Полученную стропильную ногу необходимо прикрепить запилом к балке перекрытия. Таким же образом устанавливаются и остальные стропила. Но при их монтировании необходимо помнить о том, что устанавливать их нужно парами — с одной и второй стороны скатов. Таким образом, быстрее уменьшатся нагрузки на конек.
  6. Если же скат достаточно длинный, то можно использовать методику сращивания пиломатериала для образования полноценного стропила. Чтобы нарастить стропильную ногу, необходимо скрепить две доски путем дошивания между ними отрезка бруска с идентичным сечением и длиной примерно 1,5 метра. Исходя из составленных схем по обустройству двускатной крыши, стык необходимо размещать в нижней части, а под него нужно монтировать опорную стойку.
  7. Стропила к коньку необходимо крепить при помощи обычных гвоздей, а для крепления к балке перекрытия рекомендуется использовать саморезы. Можно использовать и специальные металлические крепежные пластинки.
  8. Если монтируется стропильная система наслонного типа, то нужно заготавливать опоры, которые устанавливаются под стропила. Для того чтобы максимально уменьшить прогиб стропильной ноги, необходимо произвести верный расчет установки опор.
  9. Если же возводится двускатная крыша с мансардой, то эти опоры будут играть роль костяка будущего помещения.
  10. Также при установке опор важно строго выдерживать намеченный в проектировании шаг.
  11. После того, как все стропила закреплены, монтируется конек, который располагается на их верхнем крае. Для крепления можно использовать как скобки из металла, так и обычные болты.

 

 

Этап 6 – придание жесткости

После монтирования стропильных ног необходимо их укрепить и придать необходимую жесткость. Для этого нужно:

  • Если крыша возводилась над хозяйственными пристройками, саунами или банями, и использовалась висячая система, то рекомендуется соединить стропила попарно с помощью затяжки в нижней части, и ригелем – в верхней.
  • Если возводимая постройка большая, но достаточно легкая, то рекомендуется делать легкую крышу, так как ее вес должны выдержать стены.
  • Если здание шириной в 6-8 метров, то стоит делать конструкцию крыши более жесткой. Для этого используются опоры, которые устанавливаются посередине и называются «бабками». Их необходимо устанавливать под каждой стропильной парой.
  • При пролете стен в 10 метров рекомендуется устанавливать укрепительные балки. В роли дополнительной опоры используются подкосы, которые устанавливаются к каждой стропильной ноге. Желательно, чтобы они располагались поближе к коньку или посередине стропила. В конце их необходимо скрепить между собой и нижней частью «бабки».
  • Если же монтируется длинная крыша, то необходимо позаботиться о разгрузке фронтовых балок. Для этого устанавливаются раскосы: их верхняя часть должна касаться угла фронтона, а нижняя — центральной балки перекрытия. Для крепления желательно использовать брус с большим сечением.
  • Если же местность предусматривает постоянные сильные ветра, то стропильные ноги необходимо укрепить диагональными связями. Для этого необходимо прибить брусок к нижней части одного стропила и средней части следующего.
  • Для того чтобы возведенная крыша была особенно прочной и устойчивой, не рекомендуется использование гвоздей. Желательно заменять их специальными накладками и скобами из металла.

 

Этап 7 – монтирование обрешетки

Обрешетка – это площадка для укладки перекрытия, поэтому ее крайне важно правильно закрепить. Для этого существуют такие правила:

  1. Рекомендуется использовать только сухой пиломатериал без каких-либо дефектов. Желательно прибивать доску снизу, а возле конька они должны быть сбиты так, чтобы не было ни малейшего зазора.
  2. Для мягкой и рулонной кровли необходимо монтировать двуслойную обшивку. Она будет состоять из разреженного и сплошного слоя. В начале работ необходимо приложить доски с толщиной в 2,5 см и шириной 14 см параллельно коньковой доске. Возможно появление зазора в 1 сантиметр, который не является критичным. Поверх этих досок монтируется сплошной слой, который рекомендуется делать из фанеры для кровли или реек. Далее необходимо осмотреть поверхность на предмет отсутствия торчащих гвоздиков, сучков и других погрешностей.
  3. Если предусматривается перекрытие металлочерепицей, шифером, листовым металлом, то рекомендуется монтировать брусья с сечением в 5х6 сантиметров в один слой. Важно следить, чтобы шаг ложился ровно, без скачков. Длина шага полностью зависит от выбранного типа перекрытия и может составлять от 10 сантиметров до полуметра.

 

После монтирования обрешетки наступает черед крепления тепло-, паро- и гидроизоляционных материалов и непосредственно материала перекрытия.

Товары, которые были описаны в этой статье:

Висячие стропила крыши — конструкции, устройство и узлы (фото, видео)

Крыша – наиболее сложный элемент конструкции жилой, хозяйственной или производственной постройки, которую нельзя построить без точного расчета и детального проекта. Ее устройство состоит из гидроизоляционного покрытия и каркаса, отвечающего за форму, несущую способность и надежность кровли. Различают 2 типа стропильных систем, отличающихся по составу и способу соединения элементов – висячую и наслонную. В этой статье мы расскажем, что такое висячие стропила, а также как это конструктивное решение применяется в строительстве.

Содержание статьи

Функции стропил

Стропильный каркас – совокупность опорных элементов, отвечающих за придание кровле формы, геометрии, уклона и высокой несущей способности. Особенность висячей стропильной системы заключается в том, что она возводится в сооружениях, не имеющих внутренних несущих опор. Конструкция фермы такого каркаса представляет собой равносторонний треугольник, образованный стропилами и затяжкой, поэтому обладает высокой устойчивостью к внешним воздействиям. Задачами стропильного каркаса считают:

  1. Формирование уклона кровли. Крыша должна иметь уклон, чтобы эффективно отводить влагу во время осадков, сбрасывать снежную массу во избежание перегрузки каркаса.
  2. Распределение веса кровли. Конструкция крыши весит достаточно много, особенно если учитывать дополнительную нагрузку во время снегопадов. Стропила равномерно распределяют вес покрытия между несущими стенами.
  3. Фиксация кровельного материала. Гидроизоляционное покрытие крепят к обрешетке стропильного каркаса, распределяющей нагрузку и придающей покрытию жесткую форму.

Учтите, что висячие стропила считаются более устойчивой конструкцией каркаса, так как их устройство способствует снижению распирающей нагрузки, от которой страдают узлы наслонных систем.

Отличия висячей системы от наслонной

Устройство наслонных систем

Конструкция висячей стропильной системы подразумевает, что в перекрываемом сооружении отсутствуют внутренние капитальные несущие опоры. В таком случае стропила имеет всего точку опоры в месте крепления на мауэрлат, а другим концом ноги они просто упираются друг друга без использования подконькового бруса. Стропильная ферма висячего типа представляет собой равнобедренный треугольник с основанием, равным ширине фасада. Она состоит из следующих элементов:

  • Мауэрлата. Этом прочный, ровный брус из здоровой древесины твердых пород сечением 100х100 мм или 150х150 мм укладывают на верхнюю поверхность последнего яруса несущих стен там, где на них будут опираться стропильные ноги. Это устройство распределяет вес стропил, передавая нагрузку на фундамент.
  • Стропильные ноги. Это опорные элементы, формирующие плоскость скатов крыши, которые изготавливаются из прямых досок размером 50х150 мм или 100х150 мм. Они устанавливаются попарно с шагом 60-120 см в зависимости от веса и размеров финишного покрытия.
  • Затяжка. Затяжкой называют горизонтальный элемент каркаса, который стягивает нижние концы стропильных ног, компенсируя нагрузку на распирание, сказывающуюся на основные узлы кровли.
  • Ригель. Ригель представляет собой верхнюю затяжку, которая стягивает попарно стропила на небольшом расстоянии от конька. Так как на этом участке нагрузка на распирание больше, то он изготавливается из бруса более толстого сечения.
  • Бабка. Бабкой называют подвесной элемент висячего стропильного каркаса, который поддерживает под коньком центральную часть затяжки, предотвращая распирание несущих наружных стен.
  • Подкос. Подкосами зовутся горизонтальные подпорки, поддерживающие стропильные ноги в верхней или средней части, предотвращая прогиб элементов большой длины.

Разновидности висячих стропил

Обратите внимание! Очень часто висячая стропильная система не включает в себя мауэрлат, так как его функции с успехом выполняет низко расположенная затяжка. Опытные мастера считают, что конструкция каркаса без этого элемента нисколько не теряет ни в прочности, ни в надежности.

Разновидности

Устройство висячей стропильной системы во многом зависит от формы и размеров перекрываемого сооружения. Чем больше площадь дома, тем больше конструкция насчитывает дополнительных элементов, увеличивающих несущую способность каркаса. Самая простая ферма представляет собой равнобедренный треугольник, образованный стропильными ногами и затяжкой. Но чем длиннее стропил, тем больше потребуется опор, компенсирующих их прогиб под действием собственного веса. Различают висячие стропильные системы следующих типов:

  1. Простая трехшарнирная арка в форме треугольника. Это образец самой простой стропильной фермы висячего типа, которая состоит из стропильных ног и затяжки. Она представляет собой замкнутый треугольник, основание которого работает только на растяжение, а стороны – на прогиб. Таким образом можно перекрыть пролеты шириной до 6 метров.

    Простая трехшарнирная арка

  2. Трехшарнирная треугольная арка с подвесом или бабкой. Если ширина перекрываемого сооружения превышает 6 метров, то использование цельного бруса для изготовления затяжки проблематично. Деревянный элемент такой длины будет прогибаться под собственным весом, поэтому его изготавливают из 2 отдельных частей и подвешивают к коньку с помощью бабки.

    Арка с подвесом

  3. Трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой. Этот вариант висячей стропильной системы используется, если крыша относится к мансардному типу. При этом затяжку перемещают к верхней части стропильных ног ближе к коньковому соединению. Чем выше она находится, тем большее напряжение на растяжение она испытывает. При оборудовании мансарды приподнятая затяжка выполняет роль потолочных перекрытий.

    Трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой

  4. Трехшарнирная треугольная арка с ригелем. В этом варианте подвижные крепления в виде ползуна, которыми крепятся к мауэрлату, заменяются на неподвижные. Поэтому ригель, стягивающий стропильные пары в верхней части, испытывает нагрузку не на растяжение, а на сжатие.

    Трехшарнирная арка с ригелем

Важно! Если длина стропильных ног превышает 4-4,5 метра, то при толщине сечения 50х150 мм или 100х150 мм они начинают испытывать значительную нагрузку на прогиб под действием собственного веса. Чтобы компенсировать это напряжение, в верхней или средней части стропил их поддерживают подкосом, упертым в бабку.

Трехшарнирная арка с подкосами и бабкой

Виды креплений

Крыша, каркас которой изготавливается из дерева, подвергается термическому расширению, а также немного изменяет свои размеры в зависимости от влажности. Чтобы эти малейшие изменения не привели к деформации, используют специальную систему крепления узлов конструкции. Висячие стропила имеют 2 типа креплений:

  • Подвижные. Подвижными креплениями называют специальные устройства – ползуны, изготавливаются из металла. С помощью них к мауэрлату крепят стропильные ноги, в результате чего они могут немного смещаться при изменениях размеров элементов при колебаниях влажности. Такие устройства предотвращают деформацию каркаса кровли, позволяя ей «дышать».
  • Жесткие. Жесткое крепление элементов стропильного каркаса осуществляется с помощью гвоздей, саморезов или металлических накладок. Этот способ обеспечивает надежную фиксацию, но не компенсирует термическое расширение и изменение размеров дерева при колебаниях влажности.

Опытные мастера утверждают, что запрещается врезать отверстия в мауэрлате для крепления стропильных ног, так как это нарушает целостность бруса, снижает его прочность. При подвижной фиксации ноги прикрепляются ползунами, а при жестком в стропилах вырезают выемки под мауэрлат, а затем приколачивают гвоздями.

Критерии выбора

Висячие стропила считаются более сложными в проектировании и монтаже вариантом стропильного каркаса. Эта тонкая система требует тщательного расчета, учитывающего все нагрузки и силы, которые будут воздействовать на нее изнутри и снаружи. Чтобы крыша получилась надежной, выбор осуществляют в соответствии со следующими факторами:

  1. Климатические условия. Чтобы оценить, какая ветровая и снеговая нагрузка будут воздействовать на стропила, нужно определить климатическую зону региона, в котором ведется строительство.
  2. Финишное кровельное покрытие. Выбор стропильного каркаса зависит от желаемого кровельного материала, так как вариант имеет оптимальный угол наклона ската и рекомендованное расстояние между элементами в соответствии с весом и размером покрытия.
  3. Вид кровли. Крыша может быть односкатной, двухскатной, вальмовой, полувальмовой или шатровой в зависимости от формы и размеров сооружения.

Важно! Висячие стропильные фермы обладают большим весом и размером, поэтому поднять уже собранные конструкции на кровлю можно только с помощью крана. Чаще всего сборка каркаса происходит непосредственно на высоте, что усложняет кровельные работы.

Влияние климатических факторов

Влияние кровельного материала

Зависимость устройства каркаса от уклона

Видео-инструкция

Крыши чердаков и чердаков — Конструкция крыши

Для целей этого раздела чердак будет определяться как пустота в крыше, используемая для проживания, спальни, ванной комнаты и кухни, игровой комнаты или студии, а чердак — это пустота в крыше, предназначенная только для хранения.

Одним из недостатков обычной стропильной крыши с финковой или веерной фермой является то, что множество элементов паутины препятствуют легкому доступу в пустоту крыши, пространство, традиционно используемое для хранения предметов домашнего обихода. Традиционная обрешетка и крыша с обычными стропилами, описанные в главе 3, дают относительно свободное пространство на чердаке, хотя выступы могут быть значительно ниже желаемой высоты перемычки.Крыша TRADA, описанная в главе 5, также дает очень полезную пустоту на чердаке.

Стропильная стропильная крыша может служить либо чердаком, либо чердаком, если специально для этого предусмотрена. Если крыша спроектирована с чердаком, о котором знает проектировщик, или из-за формы внутренних элементов фермы может предоставить комнату, тогда он должен учитывать внутреннюю нагрузку.

Заполняющие стропила на прогонах

Ферма

Заполняющие стропила на прогонах

Ферма

Ферма

Рис.6.13 Проем стропильной крыши обрезной.

Ферма

Рис. 6.13 Проем под обрезной стропильной крышей.

Теперь рассмотрим четыре основных типа мансардных или чердачных крыш:

(1) Loft void — стропильные фермы, несущие нагрузку на крышу, с отдельными балками для хранения нагрузки.

(2) Loft void — стропильные фермы, несущие нагрузку на крышу и перекрытие.

(3) Чердак — стропильные фермы, несущие большую часть нагрузки на крышу, с отдельными балками для нагрузок на перекрытие.

(4) Чердак — стропильные фермы, несущие нагрузки на перекрытие и крышу.

(1) Для специальных ферм, предназначенных для обеспечения свободного пространства в крыше для некоторой части крыши, нагрузка на ферму такая же, как и для стандартных ферм. Между фермами устанавливаются независимые балки, опирающиеся на ту же стеновую плиту, что и стропильные фермы, и на промежуточную несущую стену (см. Рис. 6.15). Деревянные секции, используемые в стропильных фермах, будут стандартными, а не более тяжелыми секциями, необходимыми для полного чердака, поэтому стоимость фермы существенно не увеличится.Необходимо позаботиться о том, чтобы добавить необходимые распорки в виде елочки и распорки, указанные на рисунке на промежуточной стеновой плите, чтобы закрепить балки перекрытия пола. Эта конкретная конструкция рекомендуется в тех случаях, когда существующая стропильная крыша используется для не только простой загрузки на чердаке.

(2) Стропильная балка специальной конструкции, способная выдерживать нагрузки как на крышу, так и на пол, с внутренней опорой для пола или без нее. Чтобы ферма не превратилась почти в чердак, что ограничивало бы расходы, нагруженная площадь чердака должна быть минимальной, насколько это возможно, особенно в конструкции с чистым пролетом.В обоих случаях проектировщик стропильных ферм может стремиться сократить расстояние между стропильными фермами до центров 450 или 400 мм. Рисунок 6.16 иллюстрирует этот вариант чердака. Если между стропилами должна быть установлена ​​изоляция, следует уделить внимание вентиляции (см. Главу 8).

(3) Приведенное ниже конструктивное решение чердака особенно подходит для жилых помещений, где пролет большой, но расстояние между двускатными стенами относительно невелико. Выбор самого короткого пролета для конструкции крыши обычно дает наибольшую экономию.В этой конструкции поперечные стены используются для поддержки прогонов, на которых крепятся стропильные фермы и балки перекрытия. Конструкция также позволяет использовать широкие слуховые окна без необходимости использования более тяжелых триммеров и упрощает формирование проемов для лестничных клеток. Однако это трудозатратно по сравнению с вариантом (4). На рисунке 6.17 показан вариант (3).

(4) На рис. 6.18 показана полностью независимая стропильная конструкция мансарды. Используемые бруса теперь будут намного больше в сечении, чем у стандартных стропил, что увеличит удельный вес; это необходимо учитывать при обращении с ним.Более крутой уклон, необходимый для обеспечения достаточного пространства внутри крыши, может означать, что высота фермы будет вне практических ограничений как при производстве, так и при транспортировке, и в таких случаях ферма крыши может быть разделена по горизонтали на два компонента, причем разделение происходит на потолке. положение балки или воротника. Таким образом, изготовление двух стропильных ферм для образования каждого каркаса увеличивает стоимость такой конструкции. Общая экономичность стропильной крыши мансарды во многом зависит от мансардного или мансардного окна и планировки лестничной клетки.Этот аспект сейчас обсуждается.

Если будет использоваться стропильная балка на чердаке со свободным пролетом, тогда существует полная свобода планировки кровли как на уровне чердака, так и на этаже ниже. Однако расположение

Рис. 6.15 Опора перекрытия чердака.

‘A’ без центральной опоры

Центральная опора

Центральная опора

T

Рис. 6.16 Ферменные стропила для нагрузки на чердак.

Рис.6.16 Балочные стропила для погрузки чердаков.

лестничные клетки и мансардные или мансардные окна могут существенно повлиять на стоимость мансардного сооружения. Для каждого подрезанного проема потребуются балочные стропила; чем шире проем, тем больше стропил к каждой балке. Принимая во внимание, что каждая стропильная балка на чердаке будет стоить примерно в четыре раза дороже своего стандартного не чердачного эквивалента, можно заметить, что количество балок должно быть сведено к минимуму. Ниже изложены пять основных правил экономии конструкции стропильной крыши мансарды.

(1) Запланируйте, чтобы стропильные фермы оставались на расстоянии 600 мм.

(2) Спланируйте лестничную клетку так, чтобы она проходила параллельно нижнему поясу и оставалась как можно более узкой.

(3) Спроектируйте слуховые окна и мансардные окна как можно более узкими (некоторые мансардные окна подходят между центральными фермами шириной 600 мм).

(4) Планируйте мансардные окна и окна в линию по всему зданию.

(5) Постарайтесь сохранить общую высоту фермы в пределах транспортных и / или производственных ограничений. Часто это около 4 м, что позволяет избежать дополнительных затрат на разделение фермы на две части.На рис. 6.19 показана разрезная ферма.

На рис. 6.20a показана плохая планировка чердака, включающая множество тяжелых балок, несколько стропильных ферм с межцентровым расстоянием 600 мм и большое количество фиксированного заполнения, которого следует избегать. Однако рисунок 6.20b представляет собой гораздо более экономичную схему с более легкими балками, большим количеством ферм с межцентровым расстоянием 600 мм и меньшим количеством заполнения площадки. Компоновка на рис. 6.20a может быть решена с использованием конструкции стропильных ферм, прогонов и балок, показанных на рис. 6.17. Промежуточная опора может потребоваться для прогонов, при этом балки пола поддерживаются дополнительными прогонами или непосредственно от стен ниже.

Чердачная обрешетка и стропильная балка.

Обрешетка и стропильная мансарда.

Стандартные фермы мансарды

Обрезанный проем для окна

Читать здесь: Проемы для мансардных окон и лестничных клеток в чердачных стропильных крышах

Была ли эта статья полезной?

Визуальное руководство по системам пола, крыши и стен

Деревянная двутавровая балка очень эффективно использует древесное волокно. Фланцы (верх и низ собранного элемента) предназначены для противодействия изгибающим силам и обеспечения жесткости изделию.Секция стенки, как правило, из фанеры или ориентированно-стружечных плит (OSB), спроектирована таким образом, чтобы противостоять силам сдвига в балке. Соединение между ними обычно происходит в канавке на фланце, на который был нанесен клей. Эффективность, полученная за счет использования поперечного сечения «I», требует дополнительных соображений по сравнению со сплошными прямоугольными секциями. Расчетные значения получены в соответствии с принципами ASTM D5055 «Стандартные технические условия для установления и контроля несущей способности сборных деревянных двутавровых балок».

Двутавровые балки перекрытия поддерживаются внешними стенами и балками. Двутавровые балки могут опираться непосредственно на балку или поддерживаться подвесами балок.

В разрезе в потолке видны несущие конструкции каркаса второго этажа на внешние стены. Направление пролета каркаса нелегко определить после того, как гипсокартон установлен и закончен.

Каркас первого этажа обшит деревянными конструкционными панелями и паркетом.В подвале потолка может не быть.

Двутавровые балки и обод обычно опираются непосредственно на пластину порога, которая прикреплена к фундаменту.

Двутавровые балки

обычно не имеют более длинных пролетов, чем деревянные балки эквивалентной глубины. Они доступны в вариантах большой длины, что позволяет одной двутавровой балке перекрывать всю ширину дома, но с промежуточной опорой.

Двутавровая балка состоит из материала фланца и стенки.Производители используют разные комбинации продуктов в зависимости от множества различных факторов.

Стенка присоединяется к пазу на фланце со строгим допуском. Клей используется для фиксации стыка.

Сборки перекрытий с двутавровыми балками

могут быть сконструированы так, чтобы опираться на систему стальных балок и колонн, как показано в этом подвале жилого дома для одной семьи.

Каркас пола с двутавровыми балками непосредственно перед укладкой обшивки пола.

Строящаяся система перекрытия двутаврового перекрытия.

На этой иллюстрации показан типичный процесс производства двутавровых балок.

Ранние двутавровые балки строились из массивных распиленных фланцев и фанерных перемычек. OSB заменила фанеру в полотне, но фланцы из пиломатериалов все еще распространены.

I-образные балки доступны с различной глубиной и конфигурациями стенок / фланцев. Большинство двутавровых балок, используемых в жилищном строительстве, немного глубже, чем эквивалентные массивные пиломатериалы.

Рулонный материал сочетается с фланцем для создания ресурсосберегающего строительного продукта.

Обшивка пола фанерой используется в сочетании с двутавровыми балками и балкой из LVL.

Обшивка пола фанерой применяется в сочетании с двутавровыми балками. Часть перемычки была удалена, чтобы обеспечить прохождение воздуховодов и электропроводки.

Элементы каркасной системы перекрытия.

Пересечение балок и балок.

Мостик

IBS — это произведенный деревянный мостовой продукт, который можно использовать с двутавровыми балками для увеличения жесткости и уменьшения отскока и вибрации.

Чем балка отличается от балки?

Вы можете слышать слова «балка» и «балка» как синонимы, но они отличаются друг от друга по важным различиям. Понимание того, чем балка отличается от балки, является необходимым навыком для любого строителя, инженера или строителя.

Балки являются основными горизонтальными опорами конструкции и поддерживают меньшие балки. Все балки являются балками, но не все балки являются балками. Вот основные различия между этими двумя элементами.

Размер

Основное различие между балкой и балкой — это размер компонента. Обычно рабочие в строительной отрасли называют большие балки балками. Не существует строгих ограничений по ширине, длине или весу, которые определяют, когда балка на самом деле является балкой.Вместо этого строители в основном смотрят на то, как используется компонент. Если это главная горизонтальная опора в конструкции, то это балка, а не балка. Если это одна из меньших конструктивных опор, то это балка. Например, структурная опора моста обычно представляет собой балку, а меньшие опоры жилого дома — балки. Большинство горизонтальных опор в больших конструкциях являются балками из-за их огромных размеров.

Функциональность

Нет разницы между поведением балки и балки.У обоих одна и та же цель — противостоять силам, сгибаясь. Балка — это просто опорная балка типа типа . Это основная горизонтальная опора конструкции или большая балка, которая поддерживает меньшие балки. Как и балки, балки обычно имеют двутавровое поперечное сечение, состоящее из двух несущих полок и стенки для стабилизации. Балки также могут иметь форму коробки или Z, а также другие формы. В промышленности обычно используются балки для строительства мостов, а также фермы для зданий и других сооружений.

Несущая способность

Балки несут динамические нагрузки и нагрузки качения. Это делает их предпочтительными для строительства мостов, где величина нагрузки непостоянна. Динамические нагрузки — это нагрузки, которые оказывают на конструкцию различное количество силы. Динамические нагрузки отличаются от статических нагрузок, которые всегда оказывают одинаковое количество силы. Чтобы выдерживать динамические нагрузки с постоянной и неизменной прочностью, требуется специальный вид балки. Балки фермы обладают идеальной структурой и способностью выдерживать большие динамические нагрузки.


Вакансий

Балка — это первичная балка. Его основная задача — передавать нагрузки на колонны, на которые он опирается. Луч — это вторичный луч. Его основная задача — передавать свои нагрузки на балки, которые затем передают нагрузку на колонны. Балки изгибаются, чтобы воспринимать напряжения сдвига, в то время как балки более жесткие, чтобы поддерживать небольшие балки. Различая балку и балку, определите основную работу компонента. Если нужно передать нагрузку на большую балку, это просто балка.Если он должен передавать нагрузку непосредственно на колонны, на которых он сидит, это балка.

Производство

На этапе проектирования фермы изготовители должны учитывать такие требования, как возведение балок, устойчивость, последовательность размещения настила, размер плиты, размер фланца и сварные соединения. Изготовление балки требует аналогичных соображений, но не в той же степени. Например, изготовление балки состоит из требований к нагрузке от балок меньшего размера, которые ферма будет поддерживать.Изготовление балок — нет.

Изготовление балок и ферм на заказ

Во время строительства фермы часто требуются как балки, так и балки. Изготовление балок по индивидуальному заказу — это эффективный и экономичный способ получить именно ту горизонтальную опорную конструкцию, которая вам нужна. Мы поможем вам понять разницу между балкой и балкой и дадим профессиональные советы, которые могут вам понадобиться для вашего проекта. Мы можем изготовить ваши балки и изготовить их по индивидуальному заказу в соответствии с вашими индивидуальными потребностями и спецификациями.Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить бесплатное предложение по вашему следующему проекту.

Различные фермы для вальмовых кровель

Усеченная стандартная ферма

Имеет стандартную форму фермы, но срезает верх, чтобы соответствовать уклону в верхней части бедра.


Усеченная ферма

Это основная ферма в области бедра. Это происходит ниже стандартных усеченных ферм.Он принимает на себя нагрузку на внешние фермы бедра, включая фермы бедра, домкрата и ходоуменьшителя. Он сделан более прочным, чем стандартные усеченные фермы, чтобы выдерживать эти нагрузки.

Вальмовая ферма

Образует линию бедра крыши. Он похож на полукорпус, но имеет расширенный верхний пояс. Он простирается по ферме с усеченной балкой и заканчивается верхней частью бедра. Некоторые домкраты и все стропильные фермы стыкуются в тазобедренную ферму.

Домкратная ферма

Входит в тазобедренную ферму.Он похож на полукорпус, но с удлиненным верхним поясом. Он простирается над усеченной балкой и встречается с тазобедренной балкой.

Подвижная ферма

Входит в тазобедренную ферму без удлинения верхнего пояса. То есть он упирается в усеченную ферму.

Ножничная ферма

Имеется модифицированная стандартная ферма для наклонного потолка. Большинство ножничных ферм имеют потолок с одинаковым уклоном с каждой стороны от вершины.Возможны и другие потолочные линии.


Колокольная ферма

Это обычная форма крыши для домов федерального и приусадебного типа. Верхний аккорд имеет две высоты звука. Нижняя высота обычно находится над верандой или патио.

Ферма тетива

Эта ферма в основном используется в качестве коммерческой фермы, однако она становится все более распространенной в бытовом секторе.Верхние пояса предназначены для изогнутой крыши.

Консольная ферма

На самом деле это может быть ферма любого типа, но точка опоры с одной или обеих сторон расположена внутри пролета, а не на пятке. Дополнительное полотно требуется во внутренней (ах) опоре (ах).

Отрезная ферма

Это может быть ферма любого типа, но без каблука. Эта форма фермы определяется расположением и относительной высотой линий уклона по обе стороны от площади крыши.

Ферма

Полуфермальная ферма — это полная ферма, обрезанная по верхнему краю.

Пост-натяжная балка перекрытия эффективного пролета моста

  1. Инженерное дело
  2. Гражданское строительство
  3. Вопросы и ответы по гражданскому строительству
  4. Пост-натяжная кровельная балка полезного пролета моста (6 м) имеет следующие данные: Ширина и толщина верхней и нижней полки = 160 мм и 70 мм соответственно, высота и толщина стенки = 180 мм и 50 мм, числовая константа (k) = 6, плотность бетона = 2400 кг / м³, ускорение свободного падения = 9.81 м / с, моментный коэффициент = 0,125,% 3D отношение L / h = 25,

Эта проблема решена!

Посмотреть ответУвидеть ответСмотреть ответ готов загрузка

Балка крыши с последующим натяжением эффективного пролета моста (6 м) имеет следующие данные: ширина и толщина верхнего и нижнего фланца = 160 мм и 70 мм соответственно, высота и толщина стенка = 180 мм и 50 мм, числовая константа (k) = 6, плотность бетона = 2400 кг / м³, ускорение свободного падения = 9,81 м / с, моментный коэффициент = 0.125,% 3D соотношение L / h = 25, отношение d / h = 0,9, коэффициент нагрузки для dL = 1,4, коэффициент нагрузки для LL = 1,6, приложенная нагрузка = 6,5 кН / м, прочность куба бетона = 55 МПа, Ec = 34 кН // мм “, n = 0,8, растягивающее напряжение при передаче = -1 МПа, растягивающее напряжение при рабочей нагрузке = 0, момент инерции (I) = 3300 × 10 ° мм *. Найдите: — (a) — Предельные моменты и ножницы. (b) — Предварительное напряжение и эксцентриситет. (c) — Проверка на предельное состояние отклонения


Показать транскрибированный текст изображения

Ответ эксперта

Кто такие эксперты? Чегг проверяет экспертов как специалистов в своей предметной области.Мы проверяем их содержание и используем ваши отзывы, чтобы поддерживать высокое качество.

Нагрузка от собственного веса (DL) = 2400 * 9,81 * ((2 * 0,16 * 0,07) + (0,018 * 00,05)) = 0,753 кн / м Факторизованный DL = 1,4 * 0,753 = 1,054 кн / м Факторный LL = 1,6 * 6,5 = 10,4 кН / м, общая нагрузка = 1,054 + 1… Посмотреть полный ответ

Текст в расшифрованном виде: Балка крыши с последующим натяжением эффективного пролета моста (6 м) имеет следующие данные: Ширина и толщина верха и низа фланец = 160 мм и 70 мм соответственно, высота и толщина стенки = 180 мм и 50 мм, числовая константа (k) = 6, плотность бетона = 2400 кг / м², ускорение свободного падения = 9.81 м / с, коэффициент момента = 0,125, отношение L / h = 25, отношение d / h = 0,9, коэффициент нагрузки для dL = 1,4, коэффициент нагрузки для LL = 1,6, приложенная нагрузка = 6,5 кН / м, прочность куба бетона = 55 МПа, Ec = 34 кН / мм², n = 0,8, растягивающее напряжение при передаче = -1 МПа, растягивающее напряжение при рабочей нагрузке = 0, момент инерции (1) = 3300×10 * мм «. Найти: — (a) — Предельные моменты и ножницы. (b) — Предварительное напряжение и эксцентриситет. (c) — Проверка на предельное состояние прогиба

Предыдущий вопрос Следующий вопрос

Лекция 7.12: Фермы и решетчатые фермы

ESDEP WG 7

Предыдущая | Далее | Содержание

ESDEP WG 7

ЭЛЕМЕНТЫ

ЦЕЛЬ / ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Для ознакомления с двумерными фермами: типы, использование и основные соображения при проектировании.

ПРЕДПОСЫЛКИ

Нет.

ЛЕКЦИИ ПО ТЕМЕ

Нет.

РЕЗЮМЕ

В этой лекции представлены типы и использование ферм и решетчатых балок, а также указаны элементы, которые наиболее часто используются в их конструкции. При обсуждении общей конструкции фермы рассматриваются первичный анализ, вторичные напряжения, строгий анализ упругости, фермы с поперечными связями и прогибы фермы. Обсуждается практическая конструкция элементов фермы.

Ферма или решетчатая балка — это треугольный каркас из элементов, в котором нагрузкам в плоскости фермы или балки противодействуют осевые силы в отдельных элементах. Эти термины обычно применяются к плоской ферме. А «космический каркас» образуется, когда элементы лежат в трех измерениях.

Основные области применения:

  • в зданиях, для поддержки крыш и полов, для покрытия больших расстояний и несения относительно легких нагрузок, см. Рисунок 1.
  • на автомобильных и железнодорожных мостах, на коротких и промежуточных пролетах и ​​на пешеходных мостах, как показано на Рисунке 2.
  • в качестве связей в зданиях и мостах, чтобы обеспечить устойчивость там, где элементы связи образуют ферму с другими элементами конструкции, такими как колонны в здании. Примеры показаны на рисунке 3.

Принцип фермы прост. Конструкция состоит из верхнего и нижнего поясов, триангулированных диагоналями в перемычках, так что каждый элемент несет чисто осевую нагрузку.Дополнительные эффекты существуют, но в хорошо спроектированной ферме они будут второстепенными.

Общий момент на ферме передается в виде сжатия и растяжения в поясах. Общий сдвиг переносится как растяжение или сжатие в диагональных элементах. В упрощенном случае, когда соединения рассматриваются как шарнирные, а нагрузки прикладываются к точкам панели, нагрузка не создает изгибающего момента, сдвига или кручения ни в одном отдельном элементе. Нагрузки, прикладываемые таким образом, чтобы вызывать изгиб, сдвиг или скручивание, обычно приводят к неэффективному использованию материала.

Фермы и решетчатые фермы классифицируются в соответствии с общей формой и расположением внутренних элементов. Для крыш используются скатные фермы. Решетчатые фермы с параллельными поясами используются для поддержки крыш и перекрытий, а также для мостов, хотя в неразрезных мостах часто требуется дополнительная глубина опор. Раньше собственные имена давались различным типам ферм, таким как ферма Финка, ферма Уоррена и т. Д. Наиболее часто используемая ферма — однопролетная, просто поддерживаемая и статически определяемая с соединениями, которые считались штифтами.

Также следует упомянуть балку Vierendeel. Он состоит из жестко соединенных прямоугольных панелей, как показано на рисунке 1d. Эта ферма статически неопределима и не будет рассматриваться в этой лекции, хотя она имеет приятный внешний вид и часто используется в пешеходных мостах.

Экономия на пластинчатой ​​балке очевидна, если учесть перемычки. В ферме перемычки, в основном, поступают на свежий воздух — следовательно, меньший вес и меньшая сила ветра.

Ферма может быть собрана из небольших, удобных в обращении и транспортировке деталей, а все соединения на объекте можно закрепить болтами.Фермы могут иметь особое преимущество для мостов в странах, где доступ к участку затруднен или предложение квалифицированной рабочей силы ограничено.

Фермы, решетчатые фермы и элементы распорки для зданий выбираются из:

  • профили открытые, в основном уголки, швеллеры, тройники и балки.
  • составных профилей, т.е. двойных уголков и швеллеров.
  • закрытых профиля, на практике конструкционные полые профили.

Для мостов стержни выбираются из:

  • сортовой прокат.
  • составных секции.
  • сборные H, цилиндрические и коробчатые секции.

Типичные разрезы показаны на рисунке 4.

Выбор элементов зависит от местоположения, использования, пролета, типа соединения и требуемого внешнего вида. Полые секции дороже открытых секций, но дешевле в обслуживании и имеют лучший внешний вид. Однако в открытых фермах коррозия может происходить в щелях, которые образуются на стыках.Уголки — это секции, традиционно используемые для строительства малых пролетных ферм.

Основные виды нагрузок на здания показаны на рисунке 5, а именно:

  1. Статические нагрузки. Они вызваны собственным весом, обшивкой, настилом, плитами пола или крыши, прогонами, балками, изоляцией, потолками, услугами и отделкой. Статические нагрузки для конструкции, которая будет использоваться в каждом конкретном случае, должны быть тщательно оценены на основании веса материала, указанного в справочниках и литературе производителей.
  2. Факторы нагрузки. Они приведены в Еврокоде 1 [1] для полов в зданиях различного типа и для крыш с доступом или без доступа. Возложенная нагрузка может охватывать весь элемент или его часть и должна быть приложена таким образом, чтобы вызвать наиболее серьезный эффект.
  3. Ветровые нагрузки. Они приведены в Еврокоде 1 [1] и могут быть оценены по местоположению здания, его размерам и размерам проемов на его фасадах. Ветер обычно вызывает подъем на крышах, что может привести к изменению нагрузки на элементы фермы в легких конструкциях.В многоэтажных зданиях ветер создает горизонтальные нагрузки, которым должна противостоять распорка.

В особых случаях фермы выдерживают динамические, сейсмические и волновые нагрузки. Следует внимательно следить за необычными нагрузками во время эрекции. Сбои могут произойти на этом этапе, когда окончательная система боковой поддержки не установлена ​​полностью.

Для мостов, в дополнение к статическим нагрузкам и вертикальным воздействиям временных нагрузок из-за нагрузки на автомагистраль или железную дорогу, необходимо учитывать горизонтальные воздействия временной нагрузки.К ним относятся эффекты торможения и тяги, центробежные нагрузки и нагрузки при случайном заносе. В некоторых мостах значительны температурные эффекты.

4.1 Общие

Фермы могут быть однопролетными, статически определенными или неопределенными, или могут быть непрерывными на двух или более пролетах, как показано на Рисунке 6. В этом разделе рассматриваются только однопролетные, статически определенные фермы.

Ферма обычно определяется статически, когда:

м = 2j — 3,

, где m — количество стержней фермы

j — количество стыков.

Однако соблюдение этой формулы для фермы в целом не исключает возможности наличия местного механизма в части фермы.

Ручные методы расчета ферм, в узлах которых действуют нагрузки, — это разрешение соединений, метод сечений и диаграмма сил. Совместное разрешение — это самый быстрый метод анализа решетчатых балок с параллельными поясами, когда требуются все силы. Метод сечений полезен, когда требуются значения сил только в нескольких критических элементах.Силовая диаграмма — лучший общий ручной метод. Также доступны компьютерные программы для анализа ферм.

4.2 Вторичные напряжения в фермах

Во многих случаях при проектировании ферм и решетчатых балок нет необходимости учитывать вторичные напряжения. Однако эти напряжения следует рассчитывать для тяжелых ферм, используемых в промышленных зданиях и мостах.

Вторичные напряжения вызваны:

  • Эксцентриситет на соединениях
  • Нагрузки, приложенные между узлами фермы
  • Моменты, возникающие в результате жестких соединений и прогиба фермы.

Подробно они обсуждаются ниже:

  1. Эксцентриситет на соединениях
  2. Фермы должны быть детализированы так, чтобы либо центральные оси стержней, либо линии калибровки болта пересекались в одной точке в узлах. В противном случае элементы и соединения должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать моменты из-за эксцентриситета. Эти моменты должны быть разделены между элементами, встречающимися в соединениях, пропорционально их жесткости на вращение. Напряжениями из-за малых эксцентриситетов часто пренебрегают.

  3. Нагрузки, приложенные между узлами фермы
  4. Моменты от этих нагрузок должны быть рассчитаны, а возникающие напряжения должны быть объединены с напряжениями от основных осевых нагрузок; то есть соответствующие элементы должны быть спроектированы как балки-колонны. Такая ситуация часто возникает в фермах крыши, где нагрузки прикладываются к верхнему поясу через прогоны, которые могут находиться не в узлах, как показано на Рисунке 7. Ручной метод расчета — это сначала анализ фермы на предмет нагрузок, приложенных в узлах. узлы, которые создают осевые силы в элементах.Затем проводится отдельный анализ изгиба в верхнем поясе, который рассматривается как сплошная балка. Коньковый стык E фиксируется из-за симметрии, а карнизный стык A следует считать штифтовым; в противном случае момент будет передан на нижний пояс, если соединение фермы и колонны предполагается закрепленным. Верхний пояс рассчитан на осевую нагрузку и изгиб. Компьютерный анализ упомянут ниже.

  5. Моменты, возникающие в результате жестких соединений и прогиба фермы

Напряжения, возникающие из-за вторичных моментов, важны для ферм с короткими толстыми элементами.Примерные правила определяют, когда следует проводить такой анализ. Вторичные напряжения будут незначительными, если гибкость поясных элементов в плоскости фермы превышает 50, а гибкость большинства элементов стенки больше 100. В ферм в зданиях нагрузки преимущественно статические, и в этом нет необходимости. для расчета этих напряжений. Максимальные напряжения от вторичных моментов возникают на концах стержней и вряд ли вызовут обрушение. Однако при значительных эффектах усталости следует учитывать эти вторичные напряжения.Методика анализа второстепенных моментов изложена ниже.

4.3 Строгий упругий анализ

Жесткие сочлененные, дублирующие или непрерывные фермы или фермы с нагрузками, приложенными между узлами, могут быть проанализированы с помощью программы плоского каркаса, основанной на методе анализа жесткости матрицы. Ферму можно также смоделировать с учетом эксцентриситета шарнира. Размеры элементов необходимо определять заранее с помощью ручного анализа. Выводится вся информация, необходимая для проектирования, включая прогибы соединений.

Важно, чтобы был принят последовательный подход к анализу и проектированию. Это означает, что если второстепенные моменты следует игнорировать, тогда основные осевые силы, которые будут использоваться при проектировании, должны быть получены из простого анализа фермы как рамы с штифтовым соединением. Осевые силы, полученные в результате компьютерного анализа жесткой рамы, могут быть значительно изменены шарнирными моментами.

5.1 Крестообразные фермы в зданиях

В распорках, предназначенных для стабилизации многоэтажных зданий, панели часто имеют поперечные диагонали, как показано на рис. 8а.Принято считать, что ферма статически определена, и только набор диагоналей в растяжении считается эффективным. Когда ветер меняет направление, другой набор становится активным.

Другой распространенный случай — решетчатая балка с нечетным количеством панелей. Центральная панель скреплена поперечными распорками, как показано на Рисунке 8b. При симметричном нагружении на этих диагоналях нет сил. Если приложенная нагрузка приложена к части пролета, считается, что действующей является только диагональ растяжения.

5.2 Боковые распорки мостов

Стрингеры, тормозные балки и поперечные связи пояса необходимы для передачи продольных динамических нагрузок, а также ветровых и / или землетрясений на подшипники, а также для предотвращения коробления сжимающих поясов.

Для верхних отводов ромбовидная система с выступами на концах панели уменьшает поперечную эффективную длину хорды сжатия вдвое, как показано на Рисунке 9.

Для железнодорожных мостов на рисунке 9 показана экономичная боковая система на уровне палубы, которая состоит из простого единственного элемента, который дублируется как часть тормозной балки.Боковая часть поддерживается стрингерами, поэтому эффективная длина составляет лишь около трети длины панели.

Ветровая нагрузка на диагонали и вертикали может быть разделена поровну между верхней и нижней боковыми системами, помня, что концевые порталы (диагонали или вертикали) должны нести нагрузку, приложенную к верхнему поясу, вниз к нижнему поясу.

Очевидно, что там, где существует только одна боковая система (например, в полупроходных или подвесных фермах), эта единственная система должна нести всю ветровую нагрузку.

В дополнение к сопротивлению приложенным извне поперечным нагрузкам из-за ветра и т. Д., Боковые распорки стабилизируют хорду сжатия. Его наличие необходимо для обеспечения получения достаточно малой эффективной длины элементов фермы. Боковое крепление также требуется во всех изгибах поясов, где сжимающие нагрузки возникают в элементах перемычки, независимо от того, находится ли пояс при растяжении или сжатии.

5.3 Прогиб ферм

Прогиб фермы с штифтовым соединением может быть рассчитан с использованием энергии деформации или метода виртуальной работы.Прогиб с использованием метода энергии деформации определяется выражением:

d = S FuL / EA

где:

А площадь фермы

E — модуль упругости

L — длина элемента фермы между узлами

F — сила в элементе от приложенных нагрузок

u — сила в элементе из-за единичной нагрузки, приложенной к узлу фермы и в направлении требуемого прогиба.

Графический метод Вильямса-Мора также может использоваться для определения прогиба фермы.Если выполняется компьютерный анализ, отклонения суставов приводятся как часть выходных данных.

Ферма может изгибаться во время изготовления для компенсации прогибов из-за приложенных нагрузок. Термин «изгиб» означает, что заданное отклонение вверх может быть встроено, например, в номинально горизонтальную ферму во время изготовления путем небольшого изменения длины элементов, чтобы ферма изгибалась вверх.

Ферма должна быть проанализирована для отдельных случаев нагружения. Эти случаи объединены, чтобы создать наиболее жесткие условия для проектирования каждого элемента.Некоторые важные аспекты дизайна изложены ниже.

6.1 Компрессионные элементы в зданиях

Максимальные коэффициенты гибкости обычно определяются в кодах, и они часто ограничивают минимальный размер элементов, которые могут использоваться в легких ферм.

Допустимые максимальные значения гибкости:

Стержней, выдерживающих постоянную и приложенную нагрузку — 180

Стержней, противостоящих ветровой нагрузке — 250

Любой стержень, обычно действующий как стяжка, но подверженный изменению напряжения из-за ветра. — 350

Эти ограничения гарантируют выбор достаточно прочных элементов, когда задействованы только легкие нагрузки.Ветровые нагрузки являются кратковременными, и допускаются более высокие значения гибкости, чем для статических и наложенных нагрузок. Эти правила также снижают вероятность повреждения во время транспортировки и монтажа. В связи с этим общепринято указывать, что минимальные размеры углов должны быть следующими:

  • равные углы 50 x 50 x 6L
  • неравные уголки 65 x 50 x 6L

Для расчета элементов в фермах, где вторичные изгибающие напряжения незначительны, делаются следующие допущения:

  • Для анализа стыки принимаются штифтовыми.
  • При расчете эффективной длины можно учитывать жесткость соединений и жесткость соседних элементов.
  • Если точное положение точечных нагрузок на стропило относительно соединения элементов стенки не известно, местный изгибающий момент можно принять как WL / 6.
  • В соответствии с пунктом 5.8.2 части 1.1 Еврокода 3 [2], длина продольного изгиба поясных элементов может быть принята как расстояние между соединениями с элементами стенки в плоскости и расстояние между прогонами или шпалами вне плоскости профиля. ферма.

Для элементов стенки длина продольного изгиба для продольного изгиба может быть принята равной 0,9L, где L — длина между узлами фермы.

На рис. 10 показаны фермы крыши на месте в здании с прогонами, обеспечивающими боковую поддержку верхнего пояса, и системой распорок нижнего пояса, обеспечивающей боковую поддержку нижнего пояса.

Два общих внутренних элемента фермы — это разрывная стойка с одним углом, соединенная с косынкой или другим элементом, и разрывная стойка с двойным углом, соединенная с обеими сторонами косынки или другого элемента.Они должны быть соединены как минимум двумя болтами или аналогичными при сварке. Еврокод 3: Часть 1.1: Пункт 5.8.3 устанавливает, что концевой эксцентриситет можно игнорировать, а стойки спроектированы как аксиально нагруженные элементы в соответствии с этим пунктом [1].

6.2 Компрессионные элементы в мостах

Обычно элементы фермы в мостах намного больше, чем в зданиях, и гораздо больше внимания следует уделять детальному проектированию элемента. Еврокод 3: Часть 1.1 [2] применяется к зданиям, а очень консервативные значения длины продольного изгиба L и 0,9L не очень важны для относительно небольших ферм пролетов [1]. Однако для мостов, где абсолютная экономия веса стали жизненно важна, предполагается, что вопрос полезной длины будет полностью рассмотрен в Еврокоде 3: Часть 2 [3].

При создании сечения для хорды сжатия идеальным расположением материала будет такое расположение материала, которое создает сечение с радиусами вращения таким образом, чтобы отношение эффективной длины к радиусу вращения было одинаковым в обеих плоскостях.Другими словами, элемент с такой же вероятностью изгибается как по горизонтали, так и по вертикали.

Глубину элемента необходимо выбирать так, чтобы размеры пластины были разумными. Если они слишком толстые, радиус вращения будет меньше, чем если бы такая же площадь стали использовалась для формирования большего элемента с использованием более тонких пластин. Пластины должны быть как можно более тонкими без потери слишком большого количества материала при выводе эффективного сечения.

6.3 Натяжные элементы для зданий

Конструкционные полые профили, соединенные сваркой, могут быть полностью эффективными.«Эффективная площадь» должна использоваться для углов, соединенных через одну опору. Теоретически можно использовать патроны или тросы; но они непригодны по практическим причинам, потому что им не хватает жесткости и они легко повреждаются. Те же минимальные сечения для угловых элементов, указанные выше для элементов сжатия, должны быть приняты для элементов растяжения.

6.4 Натяжные элементы для мостов

Натяжные элементы должны быть как можно более компактными, но их глубина должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить достаточное пространство для болтов в положениях косынки.Ширина фермы вне плоскости должна быть такой же, как у вертикалей и диагоналей, чтобы можно было получить простые притирочные косынки без необходимости упаковки.

При удалении отверстий для болтов необходимо сделать поправку на секцию сетки. Должно быть возможно достичь сечения сетки около 85% от общего сечения при тщательном расположении болтов.

6.5 Стержни, подверженные реверсированию нагрузки

Для зданий Еврокод 3: [2] требует оценки усталости только для:

а.Члены, поддерживающие подъемные устройства или катящиеся грузы.

г. Элементы подвергаются повторяющимся циклам нагрузки от вибрирующего оборудования.

г. Элементы подвержены колебаниям, вызванным ветром или толпой.

Даже в этих случаях оценка не требуется, если диапазон напряжений или количество циклов напряжения низкое.

В противном случае элементы, подверженные реверсированию нагрузки, должны быть рассчитаны на наихудшие условия.

Для мостов оценка усталости требуется для всех элементов, подверженных изменению нагрузки.

а. Здания

1. Делать каждого члена разного размера не всегда экономично. Проектировщик должен рационализировать размеры и использовать только две или три различных секции в малых пролетных фермах.

2. Следует выбрать минимальные размеры, чтобы предотвратить повреждение во время транспортировки и монтажа. Рекомендации изложены выше.

3. Таблицы безопасных нагрузок очень полезны, и элементы, подверженные осевой нагрузке, можно выбирать напрямую. Элементы, подверженные осевой нагрузке и моменту, должны быть рассчитаны путем последовательных испытаний.Выберите начальный размер, предполагая, что сопротивление сжатию составляет 60% от полного сопротивления.

4. Большие фермы должны быть разделены на части для транспортировки. Для сборки фермы на месте используются болтовые соединения на месте.

г. Мосты

1. Оптимальное значение отношения пролета к глубине зависит от величины переносимой временной нагрузки. Оно должно быть в районе 10, т.е. больше для автомобильного движения и меньше для железнодорожного. (Для двухпутной рельсовой загрузки это соотношение снизится примерно до 71/2.) Однако всегда следует проверять экономическую глубину данного моста.

2. Следует выбрать четное количество отсеков в соответствии с конфигурацией диагоналей. Если выбрано нечетное число, будет центральная бухта со скрещенными диагоналями. Обычно это нежелательно, за исключением, возможно, центра поворотного моста. Диагонали должны быть под углом от 50 до 60 к горизонтали.

3. Сталь марки 50 должна использоваться для основных элементов, а сталь марки 43 — только для элементов, несущих номинальную нагрузку, за исключением случаев, когда ферма должна изготавливаться в стране, где поставка стали более высокого качества является проблемой.Для фермы, спроектированной из стали класса 50, количество используемой стали класса 43 обычно составляет около 7%.

4. Следует полностью осознавать проблемы, с которыми может столкнуться бригада по обслуживанию моста. Следует избегать деталей, в которых может скапливаться дождевая вода, грязь и мусор. Все открытые участки должны быть полностью доступны для покраски. Коробчатые секции облегчают покраску, но прокатанные полые секции оставляют неприятные щели на стыках, если стыки не сварены.

  • Фермы и решетчатые фермы являются важными элементами в строительстве, где они используются для поддержки полов и крыш и обеспечения связи.
  • Для мостов фермы могут быть экономичными для пролетов от 30 до 200 м. Они могут быть собраны из небольших частей и особенно удобны там, где доступ к объекту затруднен.
  • Обычно используются статически определенные фермы. Сохраняйте простую конфигурацию, используя минимум участников и соединений.
  • Избегайте эксцентриситета нагрузки и соединений, чтобы снизить вторичные напряжения. Необходимо рассчитать вторичные напряжения из-за нагрузок, приложенных между узлами.
  • При проектировании необходимо уделить особое внимание обеспечению боковой поддержки.
  • Следует учитывать эффекты усталости мостов и некоторых элементов зданий.
  • Конфигурация элементов и тщательное проектирование соединений особенно важны.
  • Избегайте участков, потенциально подверженных коррозии, на всех открытых стальных конструкциях.

[1] Еврокод 1: «Основы проектирования и воздействия на конструкции»: CEN (в стадии подготовки).

[2] Еврокод 3: «Проектирование стальных конструкций»: ENV 1993-1-1: Часть 1.1: Общие правила и правила для зданий, CEN, 1992.

[3] Еврокод 3: «Проектирование стальных конструкций», Часть 2: Мосты, CEN (в разработке).

Предыдущая | Далее | Содержание

Калькулятор деревянных балок | Какой размер мне нужен?

Рассчитайте необходимый размер балки, балки или перекрытия из сосны № 2 или LVL. Охватывает любой пролет и любую нагрузку с высокой точностью. Дважды проверьте себя с этими графиками диапазона. Работает только с равномерно распределенными нагрузками.

Есть два разных типа нагрузок. Это либо внешняя, либо внутренняя нагрузка. Другими словами, он будет либо на внешней стене, либо где-то внутри. Нагрузка на внешнюю стену с чистыми пролетными фермами составляет ровно половину нагрузки на каждую стену. Например, если размер здания составляет 24 x 24 дюйма, и в нем есть фермы, а нагрузка на крышу будет составлять 30 фунтов снеговой нагрузки, а потолок без хранилища будет таким. Это будет вдвое больше нагрузки на внешние стены по сравнению со зданием с центральной стеной.Калькулятор учитывает все это. Вам нужно только выбрать все применяемые нагрузки.

Большинство внутренних балок должны учитывать нагрузку на крышу. Если есть какие-либо вопросы по другому поводу, вам следует обратиться к поставщику или инженеру. Этот калькулятор соответствует 90% приложений в Международной книге кодов жилищного строительства 2012 года.

Здравый смысл

По моему опыту никогда не использовать балку меньше двухслойной 2 x 8. Независимо от того, что сказано в технических характеристиках.Эти небольшие области обычно представляют собой дверные проемы во внутренней части, и людей учат, что эти области являются самым надежным местом в доме в случае возникновения чрезвычайной ситуации.

Подшипник

Согласно кодам IRC 2012 года любая балка, балка или коллектор никогда не должны иметь пеленг менее 1 1/2 дюйма. Что-нибудь 5 ‘и выше мы всегда как минимум вдвое калечим. На более длинных пролетах балке может потребоваться гораздо больше места для опоры, как указано в этой таблице.

Крепление

Балки, состоящие из более чем одного слоя, должны скрепляться вместе гвоздями или болтами.Код IRC 2012 требует минимум 32 ″ O.C. в шахматном порядке с использованием гвоздя размером не менее 3 ″ на 120 ″. На собственном опыте мы научились использовать гвоздь с пазом размером не менее 3 1/4 дюйма x 131 дюйм в колонне по четыре на каждую ногу вниз по ламинату.

Единственный раз, когда вам когда-либо понадобится использовать болты, будет, если материал будет иметь такие серьезные деформации, как плохая «чашка», которую невозможно преодолеть гвоздями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.