Расчеты деревянных элементов беседки, крыльца, навеса: стропила, опорные балки, опоры, подкосы

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

О-хо-хо.
Хочется сказать, что Скетчап к рассмотрению не принимается, ну ладно. Посчитаем на глазок
Мои предположения такие:
- вагончик 6х2.4
- угол ската около 30 градусов или чуть меньше
- свесы по кругу по 45 см
- средний шаг стропил и нарожников по осям - около 60 см (исходя из 15 пролетов на 9 метров).
Примем расчетную нагрузку для 3-го снегового района 240 кг/м2 (нормативную, соответственно, около 180 кг/м2). Хотя, с 3-м снеговым для Калуги, ситуация не вполне однозначная.

Крышу можно разделить на 6 частей:
- два ската, опирающихся на конек;
- четыре угла, в каждом диагональное стропило с нарожниками.

Со скатами, все просто. Берем эту штуку https://www.forumhouse.ru/posts/29283182/ Убеждаемся, что стропил 150х50 достаточно, нагрузка от них на конек примерно 352 кг/м, а на обвязку стены 476 кг/м.
Конька 150х100 длиной 3 м, явно недостаточно для нагрузки 352*2=704 кг/м. Минимум 200х100.

Перейдем к углам. стропила проходят - значит и нарожники из 150х50 проходят. Интереснее ситуация с диагональным стропилом. Грузовая площадь его основной части (без свеса) - 4.5 м2, что дает суммарную расчетную нагрузку 1080 кг. Его длина в корень из 2 раз больше 3 метров. Где-то вот тут https://www.forumhouse.ru/posts/27590482/ я показывал, что напряжение и прогиб диагонального стропила минимально (в пределах 3%) отличаются от того, что получается при равномерном распределении той же нагрузки. Угол его наклона, примерно 22 градуса.
Распределим 1080 кг на 4.24 метра, получим расчетную нагрузку около 255 кг/м.
Плохая новость: даже сдвоенной доски 150х50 не хватает, минимум где-то от 200х80.
Нагрузка от диагонального стропила распределяется: 2/3 на верхнюю стойку и 1/3 на нижнюю.

Соберем нагрузки на одну из двух верхних стоек. Половина нагрузки на конек (704*3/2) и нагрузка от двух диагональных стропил 2*1080*(2/3). Итого 1056+1440 ≈ 2500 кг. Смотрим здесь https://www.forumhouse.ru/posts/24499374/ При высоте стойки 100х100 примерно 1.73 м, допустимая нагрузка больше 7 тонн. Нормально.
Но вот дальше интересно. Стойка опирается никак не на фундамент, а на некую балку, опирающуюся на вагончик. Возникает вопрос: какого сечения должна быть балка, и с какой силой она давит на вагончик. Я пока предположу, что потолочного перекрытия и нагрузок на него и от него нет, мы изнутри любуемся куполом крыши.
Посмотрим 2 варианта (вес балки я не буду учитывать):
- балка длиной 360 см, в 60 см от конца на нее давит 2.5 тонны. Сечения 200х150 немного не хватает, но для веранды сойдет. Нагрузка на вагончик 5/6 от 2.5 тонн или 2.08 т.

- балка длиной 600 см, на отметках 360 и 600 см жестко привязанная к вагончику (не просто лежащая на нем). Примерно хватит 150х150, а лучше 200х100. На ближний край вагончика давит 2.56 т, на дальнем краю - отрыв 0.29 т. Вообще говоря, есть уже риск скалывания при изгибе, и сечение лучше взять даже больше указанных.

Осталось проверить, есть ли в середине вагончика вертикальный швеллер, который мог бы воспринять эту нагрузку.

Пока, наверное, хватит.

 

@SergeChe, можете подсказать, в такой схеме:

имеет значение перехлест частей составной нижней балки?

Нужно ли его длину каким-то образом рассчитывать?

 

Зависит от ситуации
В идеальной схеме, нижняя затяжка только растягивается. Пусть, например, усилие растяжения затяжки 500 кг - нужно поставить 10 гвоздей с допустимой нагрузкой 50 кг на каждый, или (если с перехлестом), две группы по 5 гвоздей, ближе к концам частей затяжки. Здесь, величина нахлеста ни на что не влияет.
В реальной жизни, к затяжке может крепиться потолок, между затяжками может быть уложен утеплитель и т. п.
Здесь, затяжка уже растянуто-изогнутая. Я пока еще не дошел до таких конфигураций составных балок, сращивание внутри пролета только в планах. Но мне кажется, что при симметричном перехлесте:
- чем длиннее перехлест, тем лучше
- при изгибе, нагрузка на соединения будет что нибудь вроде 0.5*М/А, где М - момент при изгибе в середине пролета, А - расстояние от центра балки до гвоздевой группы
- при добавлении к изгибу растяжения, нужно брать векторную сумму двух усилий, и считать число гвоздей.

 

На какой-то цифре придется остановиться.
50, 60, 70 см?

 

Я сейчас без компьютера, а Вы вынуждаете меня заниматься устным счетом

Пусть у нас доска 45-50 мм и гвозди 4х100. Допустимая нагрузка на такой гвоздь в неотапливаемом помещении 55-57 кг https://www.forumhouse.ru/posts/25342162/, пусть 55.
Нахлест 70 см, от края досок нужно отступить по 15 диаметров гвоздя, итого 58 см, или по 29 см от центра затяжки до гвоздевой группы.
Пусть нагрузка на затяжку (потолок, утепление) примерно равномерная, 20 кг/м, длина затяжки 8 м. Изгибающий момент в середине затяжки q*l*l/8. Получим 20*8*8/8=160 кг*м.
При изгибе, на гвоздевую группу будет действовать (перпендикулярно доске) сила 0,5*160/0,29=276 кг.
Пусть, Вы в другом месте посчитали растяжение в затяжке, и оно 550 кг. Тогда на каждую гвоздевую группу действует 275 кг вдоль доски и 276 кг перпендикулярно. В результате векторного сложения, суммарная сила будет в корень из 2 раз больше, и составит 390 кг, чуть больше 7 гвоздей. Округляем вверх, получаем 8 гвоздей в каждом соединении.
В 145мм доску, например, можно забить вертикальный ряд из максимум 8 гвоздей.

Теперь, повторите расчет для своих условий, и примите решение, какого нахлеста будет достаточно. Исходя из длины затяжки, нагрузок на нее, длины пиломатериала, размера гвоздей и т. п.

 

15*4 мм =60 мм.
70 - 6 - 6 = 58 см. 58 / 2 =29 см.

Эта картинка:
а) про стыковку на опоре.
б) стыковку с коротким нахлестом. Смещение концов (не длиннее 15 см) минимально, примерно в пределах податливости гвоздя. Что позволяет поставить пару гвоздей без расчета.

Альтернативный вариант - стыковка с длинным нахлестом. На гвозди возле концов досок, приходится серьезная нагрузка, требуемое количество гвоздей нужно считать. Зато, при таком соединении, у составной балки появляются новые свойства, увеличиваются прочность и жесткость https://www.forumhouse.ru/posts/24888850/
Еще один альтернативный вариант - стыковка длинной накладкой. Вот пример https://www.forumhouse.ru/posts/7361164/ Накладка 5'4", крепление по 6 гвоздей в 4х группах. Можно заметить, как добавление накладки повлияло на жесткость перекрытия.

P. S. Сам техрепорт, который обсуждался у Росвуда, по вариантам конструкции пола и их влиянию на жесткость, я потом выкладывал https://www.forumhouse.ru/posts/27602222/

 

Здравствуйте! Ух тут интересно, вот кто оказывается автор экселевских калькуляторов) Пришел я к вам по поиску словосочетания коробчатая балка. Собственно есть вопрос по нагрузкам на коньковую балку. У меня стропильная система с несущей коньковой балкой, вот ее я и пытаюсь рассчитать и придумать из чего собрать. Пролет 5,7 м. Ширина дома 7,5 м угол ската 45 гр, мансардный этаж. Стропила 50х200 с шагом 0,6 м по калькулятору проходят. Прогонов, подпорок и затяжек нет. На конек нагрузка у меня получается около 750 кг на пог. м. Что бы конек выдержал такую нагрузку по калькулятору проходит условно брус сечением 150х400 мм, понятно такого нет и нужно спаривать два 150х200 вес почти под 200 кг. Мне кажется это не особо технологичным решением для каркасного дома на высоте 8 м. Вот задался идей собрать коробчатую балку, но из строганной доски 195х45 и фанеры 15-18 мм., высота балки также 400 мм, вес уже около 110 кг. Такую балку можно собрать в гаражных условиях без проблем, просчитать я сам конечно не горазд. Но читал ваши выкладки про коробчатую балку. В целом мне почему-то кажется это оптимальным решением т. к. есть ряд преимуществ: вес, геометрия изготовления при использовании сухих строганых досок и фанеры (с брусом как мне кажется может и повести как подсохнет), относительно низкая цена изготовления (если смотреть клееные балки то цена от 50-100 тыс за куб). Собственно вопрос что думаете по вопросу использования такой балки? Так же возникают вопросы по изготовлению, надежность клеевого соединения (нужен поиск спец клея конструкционного, вроде в Москве есть объявления по цене 1000 руб за л), сортность фанеры как то значимо будет влиять в данном конструктиве? Еще есть вариация с четвертью под фанеру, находил тут на форуме, давно кто-то делал такие на межэтажные перекрытия, но там без расчётов, а опытным путем. Но уверял что именно выборка четверти в доске это очень хорошо, но я вижу тут только уменьшение площади склеивания.


Вот такой нашел калькулятор, ранее тут писали это белорусский автор, делал на флеше, но теперь он не работает на сайте, я с ним связался он прислал exeшный файл.

 

Не получится так просто спарить, чтобы получить равнозначную прочность.

Вряд ли получится соблюсти все условия для качественного склеивания, почитайте инструкцию к клею.
А на гвоздях, не припомню балку, даже 600 мм высотой, которая выдержит нагрузку 755 кг/м пог.
Вы нагрузку верно посчитали?

 

Идеального в мире ничего нет) Простой пример балка Деревягина в различных исполнениях. Да хоть накладок из МЗП наделать и на шпильку 16 прокрутить.
Определяю грузовую площадь 7,5х5,7=42,75 м2, делю на 2 получаем 21,375 м2 грузовая площадь на конек. Далее снеговая, ветровая (московская обл) и от конструкции, что-то около 200 кг на м2. 21,375м2х200 кг/м2=4275 кг. Ну и 4275 кг\ 5,7 м=750 кг пог. м. на конек. Бревно 350 мм в диаметре проходит.
А в чем проблема склеить балку? В давление? Ну так накрутил саморезов, это же не двутавровая балка, а именно коробчатая, которую хоть частями собирай. На pur 5.10 указано давление прессования: 0,6 Н/кв.мм., чем интенсивнее сцепление клея под прессовым давлением, тем выше может быть дальнейшая нагрузка. Расход 200-300 г/кв.м. в зависимости от свойств материала на не очень пористую поверхность. Если в процессе прессования клей слегка выступает, значит что расход достаточный. Вроде доступно?

 

@sabap, Про клей, посмотрите это https://www.forumhouse.ru/posts/28475182/
Про прижим саморезами https://www.forumhouse.ru/posts/28917686/

При угле ската 45, поправочный коэффициент к снеговой нагрузке 0,5. Я думаю, Вы вряд ли выйдете за расчетную нагрузку 150 кг/м2 и за нагрузку на конек 550 кг/м.
Тогда, посмотрите это https://www.forumhouse.ru/posts/27778188/ Балки высотой 51 см, может и хватить.

 

Поговорил еще на работе с химиком. Про клей действительно сказал не строить иллюзий. Есть еще вариант собрать пакет из досок и фанеры. Что скажите по такому варианту? Как примерно можно посчитать нагрузку если собрать 2 доски в высоту и 3 в ширину, а между ними фанеру. Доски взять сухие строганные 195х45 мм. Все дополнительно пробить гвоздями с клеем.

 

Что фанера внутри, что фанера снаружи, большой разницы нет.
Вот тут https://www.forumhouse.ru/posts/26977329/ есть файл Excel, считает фанерные накладки при соединении досок одна над другой. Вроде, правильно считает.
Прикиньте хотя бы число гвоздей.

 

@sabap, прикиньте размер LVL бруса, да закажите. Что делать, мансарда она такая