Cum se calculează căpriori: calculăm corect

Condițiile meteorologice ale țării noastre sunt volubile, astfel încât sistemul de căpriori al unei case în construcție trebuie să aibă fiabilitate și durabilitate suficient de ridicate. Acest articol descrie cum se calculează căpriorii și sistemul de ferme, diferite sarcini pe acestea și oferă un exemplu de astfel de calcul.

Indiferent de forma aleasă a viitorului acoperiș, sistemul său de căpriori trebuie să fie suficient de puternic, pentru care este necesar, în primul rând, să se calculeze corect și corect sistemul de ferme.

Sarcina principală a proiectantului și arhitectului nu este de a proiecta aspectul clădirii, ci de a efectua un calcul calitativ al rezistenței casei planificate, inclusiv sistemul său de căpriori.

Calculul sistemului de căpriori include o serie de parametri diferiți, care includ:

• greutate materiale de acoperișfolosit pentru acoperirea acoperișului, de exemplu - acoperiș moale, ondulină, țigle naturale etc.;
• greutatea materialelor utilizate pentru decorarea interioară;
• greutatea structurii sistemului de căpriori în sine;
• calcul de grinzi și căpriori;
• efectele meteorologice externe asupra acoperișului și altele.

În procesul de calcul al sistemului de ferme, este imperativ să se calculeze următoarele poziții:

1. Calculul secțiunii capriorilor;
2. Pasul pe căpriori, de ex. distanța dintre ele;
3. Travele sistemului de căpriori;
4. Proiectarea unei ferme și alegerea schemei de atașare a căpriorului - stratificată sau suspendată - va fi utilizată în timpul construcției;
5. Analiza capacitatilor portante ale fundatiei si suporturilor;
6. Calculul unor astfel de elemente suplimentare, cum ar fi pufurile care conectează structura căpriorii, împiedicând-o să „condusească” și bretele care permit „descărcarea” căpriorii.

Când utilizați un proiect obișnuit, nu este nevoie să vă gândiți la modul de calcul al sistemului de ferme, deoarece toate calculele au fost deja finalizate. În cazul construcției conform unui proiect individual, toate calculele necesare trebuie efectuate în prealabil.

Studiu acoperișuri făcut-o singur iar calculele ar trebui să fie un specialist cu calificări suficiente și având cunoștințele și abilitățile necesare.

Cerințe pentru elementele structurale ale căpriorilor

Pentru fabricarea elementelor structurale ale căpriorii, se utilizează lemn de conifere, al cărui conținut de umiditate nu trebuie să depășească 20%.

material lemn de acoperiș modern pretratate cu preparate speciale de protecţie. Parametri precum grosimea capriorilor sunt selectați în conformitate cu calculele discutate mai jos.

Încărcările care afectează proiectarea căpriorilor și în legătură cu care poate fi necesară întărirea sistemului de ferme, în funcție de durata impactului, sunt împărțite în două categorii: temporare și permanente:

1. Sarcinile permanente includ sarcinile create de greutatea proprie a structurii de căpriori, greutatea materialelor pentru acoperiș, șipci, izolație termică și materiale utilizate la finisarea tavanului. Ele sunt direct afectate de dimensiunea capriorilor;
2. Sarcinile sub tensiune pot fi, de asemenea, împărțite în pe termen scurt, pe termen lung și speciale. Sarcinile pe termen scurt includ greutatea lucrătorilor care fac acoperișuri și greutatea instrumentelor și echipamentelor pe care le folosesc. În plus, sarcinile pe termen scurt includ încărcăturile de vânt și zăpadă pe acoperiș. Sarcinile speciale includ acțiuni destul de rare, cum ar fi cutremure.

Pentru a calcula sistemul de fermă folosind stările limită ale acestor grupuri de încărcare, este necesar să se țină cont de combinația lor cea mai nefavorabilă.

Calculul încărcăturii de zăpadă

Cea mai completă valoare calculată a încărcăturii stratului de zăpadă este calculată folosind formula:

S=Sg*p

• unde Sg este valoarea calculată a masei stratului de zăpadă la 1 m luată din tabel² suprafața orizontală a pământului;
• µ este un coeficient care determină trecerea de la greutatea stratului de zăpadă pe sol la încărcarea de zăpadă pe acoperiș.

Valoarea coeficientului µ este selectată în funcție de unghiul de înclinare a pantelor acoperișului:

µ=1 dacă unghiurile de pantă ale pantei acoperișului nu depășesc 25°.

µ=0,7 în cazul în care unghiurile de pantă ale pantelor sunt în intervalul 25-60°.

Important: dacă panta pantei acoperișului depășește 60 de grade, valoarea încărcăturii stratului de zăpadă nu este luată în considerare la calcularea sistemului de căpriori.

Calculul sarcinii vântului

Pentru a calcula valoarea de proiectare a sarcinii medii ale vântului la o anumită înălțime deasupra nivelului solului, se utilizează următoarea formulă:

W=W*k

Unde Wo este valoarea încărcăturii vântului stabilită prin standarde, luată din tabel în funcție de zona vântului;

k - luând în considerare modificarea presiunii vântului în funcție de înălțime, coeficientul selectat din tabel, în funcție de zona în care se realizează construcția:

1. Coloana „A” indică valorile coeficientului pentru zone precum coastele deschise ale rezervoarelor, lacuri și mări, tundra, stepe, silvostepe și deșerturi;
2. Coloana „B” include valori pentru zonele urbane, zonele împădurite și alte zone acoperite uniform de obstacole care au o înălțime mai mare de 10 metri.

Important: tipul de teren la calcularea sarcinii vântului pe acoperiș poate varia în funcție de direcția vântului utilizată în calcul.

Calculul secțiunilor de căpriori și a altor elemente ale sistemului de căpriori

Secțiunea transversală a căpriorii depinde de următorii parametri:

• Lungimea picioarelor căpriorii;
• Pasul cu care sunt instalate căpriorii casei cu cadru;
• Valoarea estimată a diferitelor sarcini într-o zonă dată.

Datele prezentate în tabel nu reprezintă un calcul complet al sistemului de căpriori, ele sunt recomandate doar pentru utilizare în calcule atunci când se vor efectua lucrări de căpriori pentru structuri simple de acoperiș.

Valorile date în tabel corespund sarcinilor maxime posibile pe sistemul de căpriori pentru regiunea Moscova.

Oferim pentru sistemul de căpriori dimensiunea altor elemente structurale ale căpriorii:

• Mauerlat: bare cu o secțiune de 150x150, 150x100 sau 100x100 mm;
• Văi și picioare diagonale: bare cu secțiunea de 200x100 mm;
• Curse: bare cu secțiunea de 200x100, 150x100 sau 100x100 mm;
• Puff-uri: bare cu secțiunea de 150x50 mm;
• Bare transversale care acționează ca suport pentru rafturi: bare cu secțiunea de 200x100 sau 150x100 mm;
• Raft: bare cu secțiunea de 150x150 sau 100x100 mm;
• Plăci pentru cutia de cornișă, strunșe și stăpâni: bare cu secțiunea de 150x50 mm;
• Borduri și plăci frontale: secțiune (22-25) x (100-150) mm.

Un exemplu de calcul al sistemului de căpriori

Dăm un exemplu specific de calcul al sistemului de căpriori. Luăm următoarele date inițiale:

• sarcina de proiectare pe acoperiș este de 317 kg/m²;
• sarcina standard este de 242 kg/m²;
• unghiul de pantă al pantelor este de 30º;
• lungimea travei în proiecțiile orizontale este de 4,5 metri, în timp ce L₁ = 3 m, L₂ = 1,5 m;
• Etapa de instalare a capriorilor este de 0,8 m.

Barele transversale sunt fixate de picioarele căpriorii folosind șuruburi pentru a evita „slefuirea” capetele acestuia cu cuie. În acest sens, valoarea rezistenței la încovoiere a materialului lemnos slăbit de gradul doi este de 0,8.

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

Calculul direct al sistemului de căpriori:

• Calculul sarcinii care acționează pe un metru de lungime liniară a căpriorii:

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

• Dacă panta pantelor acoperișului nu depășește 30 de grade, căpriorii sunt calculate ca elemente de îndoire.

În conformitate cu aceasta, se calculează momentul încovoietor maxim:

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

Notă: Semnul minus indică faptul că direcția de îndoire este opusă sarcinii aplicate.

• În continuare, se calculează momentul necesar de rezistență la îndoire pentru piciorul căpriorii:

W=M/R_izg = 21500/104 = 207 cm³

• Pentru fabricarea căpriorilor se folosesc de obicei plăci, a căror grosime este de 50 mm. Luați lățimea căpriorii egală cu valoarea standard, adică. b=5 cm.

Înălțimea căpriorii este calculată folosind momentul de rezistență necesar:

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

• S-au obținut următoarele dimensiuni ale căpriorii: secțiunea b \u003d 5 cm, înălțimea h \u003d 16 cm. Referindu-ne la dimensiunile cheresteau conform GOST, selectăm cea mai apropiată dimensiune care se potrivește acestor parametri: 175x50 mm.
• Valoarea rezultată a secțiunii transversale a căpriorilor este verificată pentru deformarea în deschidere: L₁\u003d 300 cm. Primul pas este să calculați piciorul căprior al unei secțiuni date în momentul de inerție:

J=bh³/12 = 5×17,5³/12 = 2233 cm³

Apoi, deviația este calculată în conformitate cu standardele:

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

În cele din urmă, deformarea sub influența sarcinilor standard în acest interval ar trebui calculată:

f = 5 x q_n x L⁴ / 384 x E x J = 5 x 1,94 x 300⁴ / 384 x 100000 x 2233 = 1 cm

Valoarea deformarii calculate de 1 cm este mai mică decât valoarea deformarii standard de 1,5 cm, prin urmare secțiunea selectată anterior a plăcilor (175x50 mm) este potrivită pentru construcția acestui sistem de căpriori.

• Calculăm forța care acționează vertical la convergența piciorului căpriorii și lonjelei:

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

Acest efort este apoi descompus în:

• axa căpriorii S \u003d N x (cos b) / (sing g) \u003d 357 x cos 49 ° / sin 79 ° \u003d 239 kg;
• axa lonjeriei P \u003d N x (cos m) / (sin g) \u003d 357 x cos 30 ° / sin 79 ° \u003d 315 kg.

unde b=49°, g=79°, m=30°. Aceste unghiuri sunt de obicei stabilite în avans sau calculate folosind schema viitorului acoperiș.

În legătură cu sarcini mici, este necesar să se abordeze constructiv calculul secțiunii transversale a lonjeriei și să se verifice secțiunea transversală a acesteia.

Dacă se folosește o placă ca suport, a cărei grosime este de 5 cm și înălțimea este de 10 cm (suprafața totală este de 50 cm²), atunci sarcina de compresie pe care o poate suporta este calculată prin formula:

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

Valoarea obtinuta este de aproape 20 de ori mai mare decat valoarea ceruta, care este de 315 kg. În ciuda acestui fapt, secțiunea transversală a barei nu va fi redusă.

Mai mult, pentru a preveni eversia acestuia, i se vor cusute bare pe ambele părți, a căror secțiune transversală este de 5x5 cm.Această secțiune cruciformă va crește rigiditatea lonjeriei.

• În continuare, calculăm forța percepută de puf:

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

Grosimea barei transversale-scrum este stabilită în mod arbitrar, b = 2,5 cm Pe baza rezistenței la tracțiune calculată a lemnului, egală cu 70 kg / cm², calculați valoarea necesară a înălțimii secțiunii (h):

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

Secțiunea transversală a luptei a primit dimensiuni destul de mici de 2x2,5 cm. Să presupunem că va fi făcută din plăci de 100x25 mm și fixată cu șuruburi cu un diametru de 1,4 cm. Pentru calcul, este necesar să folosiți formulele utilizate la calcularea șuruburilor pentru forfecare.

Apoi se ia valoarea lungimii de lucru a cocoșului de munte (un șurub al cărui diametru depășește 8 mm) în funcție de grosimea plăcii.

Calculul capacității portante a unui șurub se efectuează după cum urmează:

T_cap = 80 x d_cap x a \u003d 80x1,4x2,5 \u003d 280 kg

Fixarea scrumului necesită instalarea unui șurub (207/280).

Pentru a preveni strivirea materialului lemnos la locul de fixare cu șurub, numărul de șuruburi se calculează folosind formula:

T_cap = 25 x d_cap x a \u003d 25x1,4x2,5 \u003d 87,5 kg

În conformitate cu valoarea obținută, fixarea șapei va necesita trei șuruburi (207/87,5).

Important: grosimea plăcii de strângere, care este de 2,5 cm, este aleasă pentru a demonstra calculul șuruburilor. În practică, pentru a utiliza aceleași piese, grosimea sau secțiunea strângerii corespunde de obicei parametrilor căpriorii.

• În cele din urmă, sarcinile tuturor structurilor ar trebui recalculate, schimbând greutatea proprie estimată la cea calculată. Pentru a face acest lucru, folosind caracteristicile geometrice ale elementelor sistemului de căpriori, se calculează volumul total de cherestea necesar pentru instalarea sistemului de căpriori.

Acest volum este înmulțit cu greutatea lemnului, greutate 1 m³ care este de aproximativ 500-550 kg. În funcție de suprafața acoperișului și de pasul căpriorii, se calculează greutatea, care se măsoară în kg / m².

Sistemul de căpriori asigură, în primul rând, fiabilitatea și rezistența acoperișului care este ridicat, prin urmare calculul acestuia, precum și diferite calcule aferente (de exemplu, calculul căpriorii și grinzilor) ar trebui efectuate cu competență și cu atenție, fără a face cea mai mica greseala.

Se recomandă să se încredințeze efectuarea unor astfel de calcule unor profesioniști cu experiența necesară și calificările corespunzătoare.

Te-a ajutat articolul?