Cách tính kèo: ta tính đúng

Điều kiện thời tiết của nước ta hay thay đổi nên hệ thống kèo của ngôi nhà đang xây dựng phải đủ độ chắc chắn và độ bền cao. Bài viết này mô tả cách tính toán hệ thống vì kèo và giàn, các tải trọng khác nhau tác động lên chúng và cung cấp một ví dụ về cách tính toán như vậy.

Bất kể hình dạng được chọn của mái nhà trong tương lai, hệ thống kèo của nó phải đủ mạnh, trước hết cần phải tính toán chính xác và chính xác hệ thống giàn.

Nhiệm vụ chính của nhà thiết kế và kiến ​​​​trúc sư không phải là thiết kế diện mạo của tòa nhà, mà là thực hiện một phép tính định tính về sức mạnh của ngôi nhà được lên kế hoạch, bao gồm cả hệ thống kèo của nó.

Việc tính toán hệ thống kèo bao gồm một số tham số khác nhau, bao gồm:

• cân nặng vật liệu lợpđược sử dụng để che mái nhà, ví dụ - mái mềm, ondulin, gạch tự nhiên, v.v.;
• trọng lượng vật liệu dùng để trang trí nội thất;
• trọng lượng của cấu trúc của hệ thống kèo;
• tính toán dầm và kèo;
• hiệu ứng thời tiết bên ngoài trên mái nhà và những người khác.

Trong quá trình tính hệ vì kèo bắt buộc phải tính các vị trí sau:

1. Tính toán phần bè;
2. Rafter sân, i.e. khoảng cách giữa chúng;
3. Nhịp của hệ thống kèo;
4. Thiết kế giàn vì kèo và chọn sơ đồ gắn kèo nào - xếp lớp hoặc treo - sẽ được sử dụng trong quá trình xây dựng;
5. Phân tích khả năng chịu lực của móng và giá đỡ;
6. Tính toán các yếu tố bổ sung như nhát nối kết cấu của xà nhà, ngăn không cho nó “lái xung quanh” và các thanh giằng cho phép “dỡ hàng” xà nhà.

Khi sử dụng một dự án điển hình, không cần phải suy nghĩ về cách tính toán hệ thống kèo, vì tất cả các tính toán đã được hoàn thành. Trong trường hợp xây dựng theo một dự án riêng lẻ, tất cả các tính toán cần thiết phải được thực hiện trước.

Học tự làm tấm lợp và tính toán phải là một chuyên gia có đủ trình độ và có kiến ​​​​thức và kỹ năng cần thiết.

Yêu cầu đối với các yếu tố cấu trúc của bè

Gỗ lá kim có độ ẩm không được vượt quá 20% được sử dụng để sản xuất các bộ phận kết cấu của bè.

vật liệu gỗ lợp hiện đại được xử lý trước bằng các chế phẩm bảo vệ đặc biệt. Các thông số như độ dày của bè được chọn theo các tính toán được thảo luận dưới đây.

Tải trọng ảnh hưởng đến thiết kế của bè và liên quan đến việc có thể cần phải tăng cường hệ thống giàn, theo thời gian tác động, được chia thành hai loại: tạm thời và vĩnh viễn:

1. Tải trọng cố định bao gồm tải trọng do trọng lượng bản thân của kết cấu kèo, trọng lượng của vật liệu lợp mái, bạt, cách nhiệt và vật liệu dùng để hoàn thiện trần nhà. Chúng bị ảnh hưởng trực tiếp bởi kích thước của bè;
2. Tải trực tiếp cũng có thể được chia thành ngắn hạn, dài hạn và đặc biệt. Tải trọng ngắn hạn bao gồm trọng lượng của công nhân lợp mái và trọng lượng của các công cụ và thiết bị mà họ sử dụng. Ngoài ra, tải trọng ngắn hạn bao gồm tải trọng gió và tuyết trên mái nhà. Tải trọng đặc biệt bao gồm các hành động không thường xuyên như động đất.

Để tính toán hệ thống giàn bằng cách sử dụng các trạng thái giới hạn của các nhóm tải này, cần phải tính đến sự kết hợp bất lợi nhất của chúng.

tính toán tải trọng tuyết

Giá trị tính toán đầy đủ nhất của tải trọng phủ tuyết được tính theo công thức:

S=Sg*µ

• trong đó Sg là giá trị tính toán của khối lượng tuyết phủ trên 1 m lấy từ bảng² bề mặt trái đất nằm ngang;
• µ là hệ số xác định sự chuyển đổi từ trọng lượng của tuyết phủ trên mặt đất sang tải trọng của tuyết trên tấm lợp.

Giá trị của hệ số μ được chọn tùy thuộc vào góc nghiêng của mái dốc:

µ=1 nếu các góc nghiêng của mái dốc không vượt quá 25°.

µ=0,7 trong trường hợp góc nghiêng của mái dốc nằm trong khoảng 25-60°.

Quan trọng: nếu độ dốc của mái dốc vượt quá 60 độ, giá trị của tải trọng phủ tuyết không được tính đến khi tính toán hệ thống kèo.

Tính toán tải trọng gió

Để tính giá trị thiết kế của tải trọng gió trung bình ở độ cao nhất định so với mặt đất, công thức sau được sử dụng:

W=Wo*k

Trong đó Wo là giá trị của tải trọng gió được thiết lập theo tiêu chuẩn, được lấy từ bảng theo vùng gió;

k - có tính đến sự thay đổi áp suất gió tùy thuộc vào độ cao, hệ số được chọn từ bảng, tùy thuộc vào khu vực tiến hành thi công:

1. Cột "A" biểu thị các giá trị của hệ số cho các khu vực như bờ biển mở của hồ chứa, hồ và biển, lãnh nguyên, thảo nguyên, thảo nguyên rừng và sa mạc;
2. Cột "B" bao gồm các giá trị cho khu vực đô thị, khu vực có rừng và các khu vực khác được bao phủ đều bởi các chướng ngại vật cao hơn 10 mét.

Quan trọng: loại địa hình khi tính toán tải trọng gió trên mái nhà có thể khác nhau tùy thuộc vào hướng gió được sử dụng trong tính toán.

Tính toán các phần của bè và các yếu tố khác của hệ thống kèo

Mặt cắt ngang của xà nhà phụ thuộc vào các tham số sau:

• Chiều dài của chân kèo;
• Bước lắp đặt xà nhà của khung nhà;
• Giá trị ước tính của các tải khác nhau trong một khu vực nhất định.

Dữ liệu được đưa ra trong bảng không phải là một tính toán đầy đủ của hệ thống kèo, chúng chỉ được khuyến nghị sử dụng trong các tính toán khi công việc vì kèo sẽ được thực hiện cho các cấu trúc mái đơn giản.

Các giá trị được đưa ra trong bảng tương ứng với tải trọng tối đa có thể có trên hệ thống kèo cho khu vực Moscow.

Chúng tôi cung cấp cho hệ thống kèo kích thước của các yếu tố cấu trúc khác của bè:

• Mauerlat: các thanh có tiết diện 150x150, 150x100 hoặc 100x100 mm;
• Các rãnh và chân chéo: các thanh có tiết diện 200x100 mm;
• Chạy: các thanh có tiết diện 200x100, 150x100 hoặc 100x100 mm;
• Puffs: thanh có tiết diện 150x50 mm;
• Thanh ngang đóng vai trò hỗ trợ cho giá đỡ: thanh có tiết diện 200x100 hoặc 150x100 mm;
• Giá đỡ: thanh có tiết diện 150x150 hoặc 100x100 mm;
• Bảng của hộp giác mạc, thanh chống và quả trám: thanh có tiết diện 150x50 mm;
• Bo viền và bo trước: tiết diện (22-25) x (100-150) mm.

Một ví dụ về tính toán của hệ thống kèo

Chúng tôi đưa ra một ví dụ cụ thể về cách tính hệ thống kèo. Chúng tôi lấy những điều sau đây làm dữ liệu ban đầu:

• tải trọng thiết kế lên mái là 317 kg/m²;
• tải trọng tiêu chuẩn là 242 kg/m²;
• góc dốc của các sườn dốc là 30º;
• chiều dài nhịp trong hình chiếu ngang là 4,5 mét, trong khi L₁ = 3 m, L₂ = 1,5m;
• Bước cài đặt của xà nhà là 0,8 m.

Các thanh ngang được buộc chặt vào chân xà nhà bằng bu lông để tránh "mài" các đầu của nó bằng đinh. Về vấn đề này, giá trị khả năng chống uốn của vật liệu gỗ suy yếu cấp hai là 0,8.

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

Tính toán trực tiếp hệ thống kèo:

• Tính toán tải trọng tác dụng lên một mét chiều dài tuyến tính của kèo:

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

• Nếu độ dốc của mái dốc không vượt quá 30 độ, thì bè được tính là phần tử uốn.

Theo đó, mômen uốn lớn nhất được tính:

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

Lưu ý: Dấu trừ cho biết hướng uốn ngược với tải trọng tác dụng.

• Tiếp theo, thời điểm kháng uốn cần thiết cho chân kèo được tính toán:

W=M/R_izg = 21500/104 = 207 cm³

• Để sản xuất xà nhà, ván thường được sử dụng có độ dày là 50 mm. Lấy chiều rộng của kèo bằng giá trị tiêu chuẩn, tức là b=5 cm.

Chiều cao của xà nhà được tính bằng cách sử dụng thời điểm kháng cần thiết:

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

• Các kích thước sau của kèo đã thu được: phần b \u003d 5 cm, chiều cao h \u003d 16 cm Đề cập đến kích thước của gỗ theo GOST, chúng tôi chọn kích thước gần nhất phù hợp với các thông số này: 175x50 mm.
• Giá trị kết quả của mặt cắt ngang của bè được kiểm tra độ võng trong nhịp: L₁\u003d 300 cm Bước đầu tiên là tính toán chân kèo của một phần nhất định tại thời điểm quán tính:

J=bh³/12 = 5×17,5³/12 = 2233 cm³

Tiếp theo, độ võng được tính toán theo tiêu chuẩn:

f_{cũng không} =L/200=300/200=1.5cm

Cuối cùng, độ võng dưới tác dụng của tải trọng tiêu chuẩn trong nhịp này cần được tính toán:

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

Giá trị của độ võng tính toán là 1 cm nhỏ hơn giá trị của độ lệch tiêu chuẩn là 1,5 cm, do đó, phần ván được chọn trước đó (175x50 mm) phù hợp cho việc xây dựng hệ thống kèo này.

• Ta tính lực tác dụng theo phương thẳng đứng tại điểm hội tụ của chân kèo và thanh chống:

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

Nỗ lực này sau đó được phân tách thành:

• trục kèo S \u003d N x (cos b) / (sing g) \u003d 357 x cos 49 ° / sin 79 ° \u003d 239 kg;
• trục thanh chống P \u003d N x (cos m) / (sin g) \u003d 357 x cos 30 ° / sin 79 ° \u003d 315 kg.

trong đó b=49°, g=79°, m=30°. Các góc này thường được đặt trước hoặc được tính toán bằng cách sử dụng sơ đồ của mái nhà trong tương lai.

Liên quan đến tải trọng nhỏ, cần tiếp cận một cách xây dựng việc tính toán mặt cắt ngang của thanh chống và kiểm tra mặt cắt ngang của nó.

Nếu một tấm ván được sử dụng làm thanh chống, độ dày của tấm ván là 5 cm và chiều cao là 10 cm (tổng diện tích là 50 cm²) thì tải trọng nén mà nó chịu được tính theo công thức:

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

Giá trị thu được cao hơn gần 20 lần so với giá trị yêu cầu là 315 kg. Mặc dù vậy, tiết diện của thanh chống sẽ không bị giảm.

Hơn nữa, để ngăn chặn sự trượt của nó, các thanh sẽ được khâu vào nó ở cả hai bên, tiết diện của chúng là 5x5 cm, phần hình chữ thập này sẽ làm tăng độ cứng của thanh chống.

• Tiếp theo, chúng tôi tính toán lực đẩy mà hơi thở cảm nhận được:

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

Độ dày của thanh ngang được đặt tùy ý, b = 2,5 cm, dựa trên độ bền kéo tính toán của gỗ, bằng 70 kg / cm², tính giá trị yêu cầu của chiều cao tiết diện (h):

h \u003d H / b x R_{cuộc đua} \u003d 207 / 2,5x70 \u003d 2 cm

Mặt cắt ngang của vật có kích thước khá nhỏ 2x2,5 cm, giả sử rằng nó sẽ được làm bằng các tấm ván có kích thước 100x25 mm và được gắn chặt bằng các vít có đường kính 1,4 cm, để tính toán, cần sử dụng các công thức được sử dụng khi tính toán vít để cắt.

Sau đó, giá trị của chiều dài làm việc của capercaillie (ốc vít có đường kính vượt quá 8 mm) được lấy tùy thuộc vào độ dày của bảng.

Việc tính toán khả năng chịu lực của một vít được thực hiện như sau:

t_ch = 80 x ngày_ch x a \u003d 80x1,4x2,5 \u003d 280 kg

Việc buộc chặt miếng đệm yêu cầu lắp một vít (207/280).

Để vật liệu gỗ không bị nghiền nát tại vị trí bắt vít, số lượng vít được tính theo công thức:

t_ch = 25 x ngày_ch x a \u003d 25x1,4x2,5 \u003d 87,5 kg

Theo giá trị thu được, việc buộc chặt lớp nền sẽ cần ba ốc vít (207/87.5).

Quan trọng: độ dày của bảng siết chặt, là 2,5 cm, được chọn để chứng minh việc tính toán các vít. Trong thực tế, để sử dụng các bộ phận giống nhau, độ dày hoặc tiết diện của dây buộc thường tương ứng với các thông số của xà nhà.

• Cuối cùng, tải trọng của tất cả các cấu trúc phải được tính toán lại, thay đổi trọng lượng chết ước tính thành trọng lượng tính toán. Để làm điều này, sử dụng các đặc điểm hình học của các phần tử của hệ thống kèo, tổng khối lượng gỗ cần thiết để lắp đặt hệ thống kèo được tính toán.

Thể tích này được nhân với trọng lượng của gỗ, trọng lượng 1 m³ đó là khoảng 500-550 kg. Tùy thuộc vào diện tích của mái nhà và cao độ của xà nhà, trọng lượng được tính toán, được đo bằng kg / m².

Trước hết, hệ thống vì kèo cung cấp độ tin cậy và độ bền của mái được dựng lên, do đó, việc tính toán nó, cũng như các tính toán liên quan khác (ví dụ, tính toán xà nhà và dầm) phải được thực hiện một cách thành thạo và cẩn thận mà không cần thực hiện sai lầm nhỏ nhất.

Nên giao phó việc thực hiện các phép tính như vậy cho các chuyên gia có kinh nghiệm cần thiết và trình độ phù hợp.

Bài báo có giúp ích gì cho bạn không?