Kā aprēķināt spāres: mēs aprēķinām pareizi

Mūsu valsts laika apstākļi ir nepastāvīgi, tāpēc būvējamās mājas spāru sistēmai ir jābūt pietiekami augstai uzticamībai un izturībai. Šajā rakstā ir aprakstīts, kā aprēķināt spāres un kopņu sistēmu, dažādas slodzes uz tiem un sniegts šāda aprēķina piemērs.

Neatkarīgi no izvēlētās topošā jumta formas, tā spāru sistēmai jābūt pietiekami izturīgai, kam, pirmkārt, ir nepieciešams pareizi un pareizi aprēķināt kopņu sistēmu.

Projektētāja un arhitekta primārais uzdevums ir nevis izstrādāt ēkas izskatu, bet gan veikt kvalitatīvu plānotās mājas stiprības aprēķinu, ieskaitot tās spāru sistēmu.

Spāru sistēmas aprēķins ietver vairākus dažādus parametrus, kas ietver:

• svars jumta seguma materiāliizmanto jumta segšanai, piemēram - mīksts jumts, ondulīns, dabīgie dakstiņi utt .;
• iekšējai apdarei izmantoto materiālu svars;
• pašas spāres sistēmas konstrukcijas svars;
• siju un spāru aprēķins;
• ārējo laika apstākļu ietekme uz jumtu un citiem.

Kopņu sistēmas aprēķināšanas procesā obligāti jāaprēķina šādas pozīcijas:

1. Spāru sekcijas aprēķins;
2. Spāres piķis, t.i. attālums starp tiem;
3. Spāres sistēmas laidumi;
4. Kopņu kopnes projektēšana un izvēle, kura spāres stiprinājuma shēma - slāņveida vai iekaramā - tiks izmantota būvniecības laikā;
5. Pamatu un balstu nestspējas analīze;
6. Tādu papildu elementu aprēķins kā pufi, kas savieno spāru konstrukciju, neļaujot tai “braukt apkārt” un breketes, kas ļauj “izkraut” spāres.

Izmantojot tipisku projektu, nav jādomā par to, kā aprēķināt kopņu sistēmu, jo visi aprēķini jau ir pabeigti. Ja tiek būvēts pēc individuāla projekta, visi nepieciešamie aprēķini jāveic iepriekš.

Pētījums jumta segums, ko dari pats un aprēķiniem jābūt speciālistam ar pietiekamu kvalifikāciju un ar nepieciešamajām zināšanām un prasmēm.

Prasības spāru konstrukcijas elementiem

Spāru konstrukcijas elementu ražošanai tiek izmantota skujkoku koksne, kuras mitruma saturs nedrīkst pārsniegt 20%.

mūsdienīgs jumta koka materiāls iepriekš apstrādāti ar īpašiem aizsargpreparātiem. Tādi parametri kā spāru biezums tiek izvēlēti saskaņā ar tālāk apskatītajiem aprēķiniem.

Slodzes, kas ietekmē spāru konstrukciju un saistībā ar kurām var būt nepieciešams nostiprināt kopņu sistēmu, atkarībā no trieciena ilguma ir sadalītas divās kategorijās: pagaidu un pastāvīgas:

1. Pastāvīgās slodzes ietver slodzes, ko rada spāres konstrukcijas pašsvars, jumta seguma, līstes, siltumizolācijas un griestu apdarē izmantoto materiālu svars. Tos tieši ietekmē spāru izmērs;
2. Dzīvās slodzes var iedalīt arī īstermiņa, ilgtermiņa un īpašās. Īstermiņa slodzes ietver jumta strādnieku svaru un viņu izmantoto instrumentu un aprīkojuma svaru. Turklāt īslaicīgas slodzes ietver vēja un sniega slodzi uz jumta. Īpašas slodzes ietver diezgan retas darbības, piemēram, zemestrīces.

Lai aprēķinātu kopņu sistēmu, izmantojot šo slodzes grupu robežstāvokļus, ir jāņem vērā to visnelabvēlīgākā kombinācija.

Sniega slodzes aprēķins

Vispilnīgāko aprēķināto sniega segas slodzes vērtību aprēķina pēc formulas:

S=Sg*µ

• kur Sg ir aprēķinātā sniega segas masas vērtība uz 1 m, kas ņemta no tabulas² horizontāla zemes virsma;
• µ ir koeficients, kas nosaka pāreju no sniega segas svara uz zemi uz sniega slodzi uz jumta segumu.

Koeficienta µ vērtību izvēlas atkarībā no jumta nogāžu slīpuma leņķa:

µ=1, ja jumta slīpuma slīpuma leņķi nepārsniedz 25°.

µ=0,7 gadījumā, ja nogāžu slīpuma leņķi ir 25-60° robežās.

Svarīgi: ja jumta slīpuma slīpums pārsniedz 60 grādus, aprēķinot spāru sistēmu, sniega segas slodzes vērtība netiek ņemta vērā.

Vēja slodzes aprēķins

Lai aprēķinātu vidējās vēja slodzes projektēto vērtību noteiktā augstumā virs zemes līmeņa, tiek izmantota šāda formula:

W=Wo*k

Kur Wo ir vēja slodzes vērtība, kas noteikta ar standartiem, kas ņemta no tabulas atbilstoši vēja reģionam;

k - ņemot vērā vēja spiediena izmaiņas atkarībā no augstuma, no tabulas izvēlētais koeficients atkarībā no teritorijas, kurā tiek veikta būvniecība:

1. Ailē "A" norādītas koeficienta vērtības tādām teritorijām kā ūdenskrātuvju atklātie krasti, ezeri un jūras, tundra, stepes, mežstepes un tuksneši;
2. Ailē "B" ir norādītas pilsētas, mežu un citu teritoriju vērtības, kuras vienmērīgi klāj šķēršļi, kuru augstums pārsniedz 10 metrus.

Svarīgi: reljefa veids, aprēķinot vēja slodzi uz jumta, var atšķirties atkarībā no aprēķinos izmantotā vēja virziena.

Spāru un citu spāru sistēmas elementu sekciju aprēķins

Spāru šķērsgriezums ir atkarīgs no šādiem parametriem:

• Spāres kāju garums;
• Solis, ar kuru tiek uzstādītas karkasa mājas spāres;
• Aptuvenā dažādu slodžu vērtība noteiktā apgabalā.

Tabulā norādītie dati nav pilnīgs spāru sistēmas aprēķins, tos ieteicams izmantot tikai aprēķinos, kad tiks veikti spāru darbi vienkāršām jumta konstrukcijām.

Tabulā norādītās vērtības atbilst maksimālajām iespējamajām spāres sistēmas slodzēm Maskavas reģionā.

Mēs sniedzam spāru sistēmai citu spāru konstrukcijas elementu izmērus:

• Mauerlat: stieņi ar sekciju 150x150, 150x100 vai 100x100 mm;
• Diagonālās ielejas un kājas: stieņi ar sekciju 200x100 mm;
• Vadi: stieņi ar sekciju 200x100, 150x100 vai 100x100 mm;
• Puffs: stieņi ar sekciju 150x50 mm;
• Šķērsstieņi, kas darbojas kā statņu balsti: stieņi ar sekciju 200x100 vai 150x100 mm;
• Plaukti: stieņi ar sekciju 150x150 vai 100x100 mm;
• Karnīzes kastes dēļi, statņi un pildvielas: stieņi ar sekciju 150x50 mm;
• Apmales un frontālās dēļi: sekcija (22-25) x (100-150) mm.

Spāru sistēmas aprēķina piemērs

Mēs sniedzam konkrētu spāru sistēmas aprēķina piemēru. Kā sākotnējos datus mēs uzskatām:

• projektētā slodze uz jumta ir 317 kg/m²;
• standarta slodze ir 242 kg/m²;
• nogāžu slīpuma leņķis ir 30º;
• laiduma garums horizontālajās projekcijās ir 4,5 metri, savukārt L₁ = 3 m, L₂ = 1,5 m;
• Spāru uzstādīšanas solis ir 0,8 m.

Šķērsstieņi tiek piestiprināti pie spāru kājām, izmantojot skrūves, lai izvairītos no to galu “noslīpēšanas” ar naglām. Šajā sakarā otrās šķiras novājināta koksnes materiāla lieces pretestības vērtība ir 0,8.

R_izg\u003d 0,8x130 \u003d 104 kg / cm².

Tiešs spāru sistēmas aprēķins:

• Slodzes aprēķins, kas iedarbojas uz vienu metru no spāres lineārā garuma:

q_R=Q_R x b \u003d 317 x 0,8 \u003d 254 kg/m

q_n=Q_n x b \u003d 242 x 0,8 \u003d 194 kg/m

• Ja jumta nogāžu slīpums nepārsniedz 30 grādus, spāres tiek aprēķinātas kā lieces elementi.

Saskaņā ar to tiek aprēķināts maksimālais lieces moments:

M = -q_Rx(L₁³ + L₂³) / 8x (L₁+L₂) = -254 x (3³+1,5³) / 8 x (3 + 1,5) \u003d -215 kg x m \u003d -21500 kg x cm

Piezīme: mīnusa zīme norāda, ka lieces virziens ir pretējs pieliktajai slodzei.

• Pēc tam tiek aprēķināts nepieciešamais spāres kājas pretestības moments liecei:

W=M/R_izg = 21500/104 = 207 cm³

• Spāru ražošanai parasti tiek izmantoti dēļi, kuru biezums ir 50 mm. Ņem spāres platumu, kas vienāds ar standarta vērtību, t.i. b=5 cm.

Spāru augstumu aprēķina, izmantojot nepieciešamo pretestības momentu:

h \u003d √ (6xW / b) \u003d √ (6x207 / 5) \u003d √249 \u003d 16 cm

• Tika iegūti šādi spāres izmēri: sekcija b \u003d 5 cm, augstums h \u003d 16 cm. Atsaucoties uz zāģmateriālu izmēriem saskaņā ar GOST, mēs izvēlamies tuvāko izmēru, kas atbilst šiem parametriem: 175x50 mm.
• Rezultātā iegūtā spāru šķērsgriezuma vērtība tiek pārbaudīta attiecībā uz novirzi laidumā: L₁\u003d 300 cm. Vispirms ir jāaprēķina noteiktā sekcijas spāres kāja inerces brīdī:

J=bh³/12 = 5×17,5³/12 = 2233 cm³

Tālāk tiek aprēķināta novirze saskaņā ar standartiem:

f_nedz =L/200=300/200=1,5cm

Visbeidzot, šajā laidumā jāaprēķina novirze standarta slodžu ietekmē:

f = 5 x q_n x L⁴ / 384 x E x J = 5 x 1,94 x 300⁴ / 384 x 100 000 x 2233 = 1 cm

Aprēķinātās izlieces 1 cm vērtība ir mazāka par standarta izlieces vērtību 1,5 cm, tāpēc iepriekš izvēlētā dēļu sekcija (175x50 mm) ir piemērota šīs spāru sistēmas izbūvei.

• Mēs aprēķinām spēku, kas darbojas vertikāli pie spāres kājas un statņa konverģences:

N = q_R x L/2 + M x L/(L₁xL₂) = 254x4,5 / 2 - 215x4,5 / (3x1,5) = 357 kg

Pēc tam šie centieni tiek sadalīti:

• spāres ass S \u003d N x (cos b) / (dzied g) \u003d 357 x cos 49 ° / sin 79 ° \u003d 239 kg;
• statnes ass P \u003d N x (cos m) / (sin g) \u003d 357 x cos 30 ° / sin 79 ° \u003d 315 kg.

kur b = 49°, g = 79°, m = 30°. Šos leņķus parasti nosaka iepriekš vai aprēķina, izmantojot nākamā jumta shēmu.

Saistībā ar nelielām slodzēm ir nepieciešams konstruktīvi pieiet statņa šķērsgriezuma aprēķināšanai un pārbaudīt tā šķērsgriezumu.

Ja kā statni izmanto dēli, kura biezums ir 5 cm un augstums 10 cm (kopējā platība 50 cm²), tad kompresijas slodzi, ko tā var izturēt, aprēķina pēc formulas:

A \u003d F x Rszh \u003d 50 cm² x 130 kg / cm² \u003d 6500 kg

Iegūtā vērtība ir gandrīz 20 reizes lielāka par nepieciešamo vērtību, kas ir 315 kg. Neskatoties uz to, statņa šķērsgriezums netiks samazināts.

Turklāt, lai novērstu tā apgriešanos, tam no abām pusēm tiks piešūti stieņi, kuru šķērsgriezums ir 5x5 cm. Šis krustveida posms palielinās statņa stingrību.

• Tālāk mēs aprēķinām vilces spēku, ko uztver dvesma:

H \u003d S x cos m = 239 x 0,866 \u003d 207 kg

Šķērsstieņa biezums ir iestatīts patvaļīgi, b = 2,5 cm Pamatojoties uz aprēķināto koksnes stiepes izturību, kas vienāds ar 70 kg / cm², aprēķiniet nepieciešamo sekcijas augstuma vērtību (h):

h \u003d H / b x R_sacīkstēm \u003d 207 / 2,5x70 \u003d 2 cm

Cīņas šķērsgriezums ir saņēmis diezgan mazus izmērus 2x2,5 cm Pieņemsim, ka tas būs izgatavots no 100x25 mm izmēra dēļiem un piestiprināts ar skrūvēm ar diametru 1,4 cm. Aprēķiniem nepieciešams izmantot formulas, ko izmanto, aprēķinot skrūves bīdei.

Pēc tam tiek ņemta medņa darba garuma vērtība (skrūve, kuras diametrs pārsniedz 8 mm) atkarībā no dēļa biezuma.

Vienas skrūves nestspējas aprēķins tiek veikts šādi:

T_ch = 80 x d_ch x a \u003d 80x1,4x2,5 \u003d 280 kg

Lai nostiprinātu skrubi, ir jāievieto viena skrūve (207/280).

Lai koksnes materiāls netiktu saspiests skrūvju stiprinājuma vietā, skrūvju skaitu aprēķina pēc formulas:

T_ch = 25 x d_ch x a = 25 x 1,4 x 2,5 \u003d 87,5 kg

Atbilstoši iegūtajai vērtībai klona nostiprināšanai būs nepieciešamas trīs skrūves (207/87.5).

Svarīgi: pievilkšanas dēļa biezums, kas ir 2,5 cm, ir izvēlēts, lai demonstrētu skrūvju aprēķinu. Praksē, lai izmantotu vienas un tās pašas detaļas, pievilkšanas biezums vai posms parasti atbilst spāru parametriem.

• Visbeidzot, jāpārrēķina visu konstrukciju slodzes, mainot paredzamo pašmasu uz aprēķināto. Lai to izdarītu, izmantojot spāru sistēmas elementu ģeometriskos raksturlielumus, tiek aprēķināts kopējais zāģmateriālu apjoms, kas nepieciešams spāru sistēmas uzstādīšanai.

Šo tilpumu reizina ar koksnes svaru, svars 1 m³ kas ir aptuveni 500-550 kg. Atkarībā no jumta laukuma un spāru slīpuma tiek aprēķināts svars, ko mēra kg / m².

Spāru sistēma, pirmkārt, nodrošina uzliekamā jumta uzticamību un izturību, tāpēc tā aprēķins, kā arī dažādi ar to saistītie aprēķini (piemēram, spāru un siju aprēķins) jāveic kompetenti un rūpīgi, neveicot mazākā kļūda.

Šādu aprēķinu veikšanu ieteicams uzticēt profesionāļiem ar nepieciešamo pieredzi un atbilstošu kvalifikāciju.

Vai raksts jums palīdzēja?