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

@a991ru, а посчитать?

Нужно взять полпролёта слева от внутренней стены и полпролёта справа. Умножить на шаг балок по осям, таким образом получив грузовую площадь. Посчитать собственный вес конструкций перекрытия, умножить на коэффициент 1.1 и на полученную ранее грузовую площадь.

Если предполагается какая-то ещё нагрузка (что крайне не рекомендуется), то её домножить на 1.3 и прибавить к собственному весу конструкций (который умножали на 1.1).

Почему же столько гвоздей? Дело в том, что гвозди предназначены для восприятия горизонтальной нагрузки, создаваемой стропилами. Она да, она серьёзная. А вертикальная на стену, если сверху нет ничего, не думаю что больше 100 кг будет.

 

Я так понимаю, это не про калькулятор и его удобство, а про то, что Вы считали, и он Вашу задачу не решил.
Да, к сожалению, калькулятор всю проблему сразу решать не умеет, только частную задачу, которую Вы подручными средствами не решите. Он "не знает", что это за балка, откуда взялись сосредоточенные нагрузки, нормативные они или расчетные, куда они потом передаются и т. п. Это, как калькулятор тригонометрических функций. Нужен Вам косинус угла - ввели угол и получили результат. Зачем он Вам - Вам виднее. Задачу он за Вас не решит. А в старину, искали бы таблицы Брадиса, или руками выписывали сходящийся ряд.

Давайте, пройдем по Вашей задаче с самого начала, используя некоторые калькуляторы, может еще кому пригодится.
1. Собираем нагрузки от стропильной системы с холодным чердаком. Сначала, ищем вес 1 м2 ската, учитывая кровельный материал, обрешетку, стропила, и что там еще будет. Со временем, дерево высохнет, так что можем уверенно брать плотность, скажем 500 кг/м3, это с запасом.
Получили, к примеру, 24 кг/м2.
Приводим эту величину к горизонтальной проекции, разделив на косинус угла ската 24/cos (29/8)=27.66.
Берем снеговую нагрузку для своего района (по списку населенных пунктов или по карте снеговых районов). Например, по карте определили 3-й снеговой район, нормативная нагрузка 150 кг/м2.
Нормативная нагрузка от веса стропильной системы и снеговой нагрузки 150+27.66=177.66 кг/м2.
Расчетная нагрузка отличается от нормативной коэффициентами надежности по нагрузке, которые разные у разных типов нагрузки и разных материалов. Для деревянной стропильной системы и снеговой нагрузки, будет 150*1.4+27.66*1,1=240.42, можем округлить до 240 кг/м2.
Прочность конструкции мы проверяем при расчетной нагрузке, прогибы - при нормативной.
2. Переходим к нагрузке на конёк и на отдельное стропило. Примем следующее упрощение: нагрузкой на каждое стропило является полоса крыши шириной, равной шагу между осями стропил, в данном случае 63 см. Тогда, продольная нагрузка на 1 метр горизонтальной проекции стропила составит 240*0,63=151,2 кг. Мы пользуемся тем, что (при некоторых условиях) опорные реакции (и моменты) наклонной и горизонтальной балок совпадают (горизонтальная - проекция наклонной). Прогибы при этом, отличаются в 1/cos² раз.
Если балка однопролётная, без свесов, то опорные реакции обоих концов будут в точности равны, а условная "грузовая площадь" ската поделится между коньком и мауэрлатом поровну. Чем больше свес, тем больше он влияет на распределение нагрузки (и ширину грузовой площади). Примем, что ширина кровли между точками опирания стропил составляет 8.2 м, а свесы (в проекции) по 65 см.
Тогда (воспользовавшись https://www.forumhouse.ru/posts/26116339/) на конек приходится 42.07% общей нагрузки от крыши, а ширина грузовой площади 199.8 см.

Был бы свес 1м, грузовая площадь конька стала бы на 7 см уже.
Итак, 42.07% нагрузки от каждого стропила приходится на конёк, что соответствует ширине грузовой площади 199.8 см (округлим до 2 м). Таким образом, от каждого стропила на конёк передаётся 151.2*2=302.4 кг (от стропильной пары, 604.8 кг), а на мауэрлат (4.1+0.65-2)*151.2=2.75*151.2=415.8 кг.
Эти же цифры, можно получить расчетом, из калькулятора.
3. Стойка. Сопротивление смятию поперёк волокон на холодном чердаке, 30*0,9=27 кг/см2.
Значит, опорные площадки каждого стропила не должны быть меньше 302.4/27=11.2 см2. Это легко обеспечить. Стойка не должна иметь гибкость больше 120. Берем этот файл https://www.forumhouse.ru/posts/30907521/, и на вкладке "Стойка" проверяем. Оказывается, использовать просто доску толщиной 48 мм и высотой 210 см нельзя, гибкость превышена. Или ставим брус толщиной сантиметров 7, или сбиваем стойку из двух досок. Во втором случае, на вкладке "Гибкость" подбираем требуемое число гвоздей, чтобы довести гибкость до 120.
4. И вот, наконец, мы добрались до чердачного перекрытия. Считаем вес лаг, утеплителя, потолка и т. п., на 1 м2 перекрытия. Пусть, например, получилось 30 кг/м2. Примем, что перекрытие полностью не эксплуатируемое, даже лыжи на лето туда не складываем. Иначе, туда нужно было бы добавить порядочную нормативную нагрузку., и результат не обрадует.
Расчетная нагрузка будет 30*1.1=33 кг/м2, или 33*0.63=20.8 кг на метр лаги.
Посмотрим на правую лагу, над террасой. Если совсем докапываться к мелочам, возьмем лагу длиной 0,2+2,35+0,15=2,7 м, с пролетом 2.35 и небольшими свесами над опорами. На свесах, лаги тоже нагружены, хотя бы собственным весом и утеплителем. Загоняем в пресловутый калькулятор и видим, что нагрузка от каждой лаги на правую опору 27.5 кг.

Возьмем левую лагу длиной 5.5 м со свесами, по схеме 0.3+5+0.2. Распределенная нагрузка 20.8 кг/м, в 410 см от левого края, сосредоточенная нагрузка 604,8 кг. Любуемся результатом

Попробуем сдвоенные лаги. Заодно, придется увеличить равномерную нагрузку примерно на 5 кг/м, на вес дополнительной лаги.

Прочности уже хватает. Посмотрим вниз: прогиб в пролёте 22,07 мм, это при расчетной нагрузке. При нормативной, нагрузка от крыши уменьшится в 240/177,66 раз, а от перекрытия в 1.1 раза.

Итого, "зимний" прогиб потолка при нормативной нагрузке, около 17 мм.
5. Если такой прогиб приемлем, переходим к террасе. Нагрузка на стены, от каждой стропильной пары и каждой лаги, всё это с шагом 63 см, все цифры взяты из калькулятора:
- слева 415,8+217,5=633,3
- в центре 529,2+28,7=557,9
- над террасой 27,5+415.8=443,3
Погонная нагрузка на балку над террасой 443,3/0,63=703,65 кг/м. Добавится собственный вес балки, пусть будет 715.
Вот тут, задаете балку, подставляете-двигаете-убираете опоры, добиваясь приемлемого внешнего вида, достаточной прочности, небольшого прогиба.
А потом снова проверяете стойки под балкой, взяв из калькулятора опорные реакции. Или проверяете по диаграмме https://www.forumhouse.ru/posts/24499374/
Видите, сколько всего? И почему это, спрашивается, калькулятор "Ваш вариант" не решил?

Что касается инструкций, у меня негативный опыт. Не читают. Как-то перепутал в инструкции картинки, только один человек заметил.
Когда этот калькулятор "устоится", добавятся какие-то дополнительные входные параметры и итоговые результаты - тогда и есть смысл её писать.

 

Психология такая, у большинства. RTFM - это последняя степень падения, когда уже полный тупик
Интеллектуальная пища, потребляется только разжёванной, лучше в виде короткого видео.

Есть такое, полно.

"Техническое писательство" - это тяжелая работа, требующая много времени. Причём, при каждом изменении-дополнении интерфейса, надо бы переписывать инструкцию, минимум заменять картинки.
Вот когда идеи кончатся - соберу всё в один файл, и сяду описывать

Если серьезно, то я сам этот калькулятор пока поэксплуатирую. У меня всегда что-то открыто на компьютере, и 2-3 раза в день я обсчитываю какие-то конфигурации, относительно сложные.
Станет понятнее, чего в нем не хватает, что добавить. Накопится список добавлений-исправлений.
Вот после первого большого обновления (первого сервис-пака), когда многое переменится, и стоит писать инструкцию с примерами.
А эта версия - тестовая, для тех, кому срочно надо.

 

Считает не калькулятор, считает человек, который сводит реальную ситуацию к идеализированной, "математизированной" задаче.
Но да, если я правильно понял проблему, то ее можно свести к такой, которую поможет решить калькулятор.

Я так понимаю, что мы имеем вальмовую кровлю, конек которой опирается на две стойки над несущими стенами, а диагональные стропила подвешены к коньку. Либо внизу, на двух несущих стенах, лежит балка, на которую через стойки опирается и конёк, и концы диагональных стропил.
Что мы имеем:

Голубой прямоугольник - это грузовая площадь стропил, опирающихся на конёк с одной стороны. Она немного меньше половины ската (взятого от конька до мауэрлата), но если свес небольшой, то можно считать, что просто половина.
Розовый четырехугольник - это грузовая площадь диагонального стропила. Когда свесов нет, его площадь составляет половину площади оранжевого прямоугольника. Когда свесы есть, всё несколько сложнее. Можно или взять всю ту же половину площади, как грубую оценку, или посчитать нагрузку на диагональное стропило от каждого нарожника - работа небыстрая, но выполнимая. Благо, калькулятор позволяет задать штук 13 сосредоточенных нагрузок.
Если мы взяли четырёхугольник, то опорные нагрузки распределятся 2:1 - 2/3 на конек, 1/3 на мауэрлат. Если мы посчитаем нагрузки от нарожников, то будет примерно так же.

Предположим, что у нас мощный конёк на двух стойках. Нагружаем его равномерной нагрузкой от обычных стропил, добавляем нагрузки от двух диагональных стропил на каждый конец балки, подставляем две опоры и считаем. Важнее всего, для нас будет даже не прочность, а вертикальное смещение концов конька.
Если конёк отдельно, а под ним еще одна балка, то нужно считать их совместную работу, это сложнее.

В прошлый раз, мы недообсудили последствия опирания конька на перекрытие, и, видимо, зря. Прогибающийся зимой потолок - не единственное последствие, есть еще прогибающийся конёк. При нормативной нагрузке, точка под стойкой теоретически сместилась бы на 13.05 мм.
Посмотрим на прямоугольный треугольник 410 (половина ширины кровли) на 210 (стойка под коньком). Длина ската примерно 460.65 см. Конёк опустился на 13 мм -> гипотенуза укоротилась приблизительно на 13*210/460= почти 6 мм (можно посчитать точно).
Куда делись эти 6 мм каждого ската? В лучшем случае, они частично погасились за счет сдвигов в податливых соединениях, были восприняты армопоясом, брусом мауэрлата, досками обрешетки и листами кровельного материала. В худшем - вызвали трещины в газобетоне.
Точно так же, вертикальное смещение концов коньковой балки может вызвать неприятные последствия для вальмовой кровли. Помимо риска для хрупких стен, добавляется изменение углов скатов и телесных углов между скатами. Кровельное покрытие на стыках скатов, может расходиться или налезать одно на другое.

 

Давайте возьмем пример попроще, но близкий.

Дом внешним размером 14х8.8 м, равноугольная вальма без свесов. Половина ширины дома 4.4 м.
Все размеры, берем в горизонтальной проекции, никакие размеры по скатам не считаем!
Тогда, грузовая площадь каждого диагонального стропила 4.4*4.4/2=9,68 м2. Нагрузка от диагонального стропила на стойку на краю конька 9.68*2/3=6,45 м2
Грузовая площадь конька 5.2*4,4=22,88 м2.
Если промежуточных стоек под коньком нет, то на крайние стойки конька приходится нагрузка 240*(6,45+6,45+11,44)=240*24,34=5841,6 кг, где 240 - нагрузка от кровли в кг/м2.
Суммарная нагрузка на 2 стойки 11683,2 кг.

Проверка: считаем общую нагрузку на кровлю 14*8,8*240=29568 кг.
На стойки конька, приходится 11683,2/29568=39,51%.
У шатровой крыши без свесов, на маковке собирается 33.33% общей нагрузки. У двухскатной крыши без свесов, на коньке 50% общей нагрузки. У вальмовой крыши - что-то промежуточное, в районе 40%.
Что мы и получили.

Если под коньком стоят стойки, например еще 2 стойки с пролётами 1.7-1.8-1.7 м, то на крайнюю стойку приходится по 12.89% нагрузки (2,95 м2 грузовой площади, или 708 кг).

Тогда, на крайние стойки суммарно приходится по 240*(2,95+6,45+6,45)=240*15,85=3804 кг.

 

Да, белые треугольники и трапеции - это нагрузки на мауэрлат.
Плюс, по 1/3 нагрузки на диагональное стропило приходит на углы дома.

 

Вы взяли разноугольную вальму. У равноугольной, длина дома делилась бы 4.15-5.30-4.15, с длиной конька 5.3 метра.

У Вас, длина конька 6 м, поэтому таких пролётов не получится, а получится, например, 3 пролёта по 2 м. В этом случае, на крайние стойки распределится по 13.33% нагрузки от конька, по 796.8 кг или по 3.32 м2.

А в остальном - так.