Come calcolare le travi: calcoliamo correttamente

Le condizioni meteorologiche del nostro paese sono instabili, quindi il sistema di travi di una casa in costruzione deve avere un'affidabilità e una durata sufficientemente elevate. Questo articolo descrive come calcolare il sistema di travi e tralicci, vari carichi su di essi e fornisce un esempio di tale calcolo.

Indipendentemente dalla forma scelta del futuro tetto, il suo sistema di travi deve essere sufficientemente robusto, per il quale è necessario, prima di tutto, calcolare correttamente e correttamente il sistema di tralicci.

Il compito principale del progettista e dell'architetto non è progettare l'aspetto dell'edificio, ma eseguire un calcolo qualitativo della forza della casa progettata, compreso il suo sistema di travi.

Il calcolo del sistema di travi include una serie di parametri diversi, tra cui:

• peso materiali di coperturautilizzato per coprire il tetto, ad esempio: tetto morbido, ondulina, tegole naturali, ecc .;
• peso dei materiali utilizzati per la decorazione d'interni;
• il peso della struttura del sistema di travi stesso;
• calcolo di travi e travicelli;
• effetti atmosferici esterni sul tetto e altri.

Nel processo di calcolo del sistema di tralicci, è imperativo calcolare le seguenti posizioni:

1. Calcolo della sezione delle travi;
2. Passo della trave, ad es. la distanza tra loro;
3. Campate del sistema di travi;
4. Progettare un traliccio e scegliere quale schema di fissaggio del travetto - a strati o sospeso - verrà utilizzato durante la costruzione;
5. Analisi della capacità portante della fondazione e dei supporti;
6. Calcolo di elementi aggiuntivi come sbuffi che collegano la struttura delle travi, impedendole di "guidare" e controventi che consentono di "scaricare" le travi.

Quando si utilizza un progetto tipico, non è necessario pensare a come calcolare il sistema di tralicci, poiché tutti i calcoli sono già stati completati. In caso di costruzione secondo un progetto individuale, tutti i calcoli necessari devono essere eseguiti in anticipo.

Studio coperture fai da te e i calcoli dovrebbero essere uno specialista con qualifiche sufficienti e con le conoscenze e le abilità necessarie.

Requisiti per gli elementi strutturali delle travi

Per la fabbricazione di elementi strutturali delle travi viene utilizzato legno di conifere, il cui contenuto di umidità non deve superare il 20%.

moderno materiale in legno per coperture pretrattato con speciali preparati protettivi. Parametri come lo spessore delle travi sono selezionati in base ai calcoli discussi di seguito.

I carichi che influenzano la progettazione delle travi e in relazione ai quali può essere necessario rafforzare il sistema di travi reticolari, in base alla durata dell'impatto, sono suddivisi in due categorie: temporanei e permanenti:

1. I carichi permanenti comprendono i carichi creati dal peso proprio della struttura del travetto, il peso dei materiali per la copertura, i listelli, l'isolamento termico e i materiali utilizzati per la finitura del soffitto. Sono direttamente influenzati dalle dimensioni delle travi;
2. I carichi dinamici possono anche essere suddivisi in a breve termine, a lungo termine e speciali. I carichi a breve termine includono il peso dei lavoratori del tetto e il peso degli strumenti e delle attrezzature che utilizzano. Inoltre, i carichi a breve termine includono i carichi di vento e neve sul tetto. I carichi speciali includono azioni piuttosto rare come i terremoti.

Per calcolare il sistema di tralicci utilizzando gli stati limite di questi gruppi di carico, è necessario tener conto della loro combinazione più sfavorevole.

Calcolo del carico da neve

Il valore calcolato più completo del carico del manto nevoso viene calcolato utilizzando la formula:

S=Sg*µ

• dove Sg è il valore calcolato della massa del manto nevoso per 1 m tratto dalla tabella² superficie terrestre orizzontale;
• µ è un coefficiente che determina il passaggio dal peso del manto nevoso al suolo al carico della neve sulla copertura.

Il valore del coefficiente µ viene selezionato in base all'angolo di inclinazione delle falde del tetto:

µ=1 se gli angoli di inclinazione della pendenza del tetto non superano i 25°.

µ=0.7 nel caso in cui gli angoli di inclinazione dei pendii siano compresi tra 25 e 60°.

Importante: se la pendenza della pendenza del tetto supera i 60 gradi, il valore del carico del manto nevoso non viene preso in considerazione nel calcolo del sistema di travi.

Calcolo del carico del vento

Per calcolare il valore di progetto del carico medio del vento ad una certa altezza sopra il livello del suolo, viene utilizzata la seguente formula:

W=Lavoro*k

Dove Wo è il valore del carico del vento stabilito dalle norme, tratto dalla tabella in funzione della regione del vento;

k - tenendo conto della variazione della pressione del vento in base all'altezza, il coefficiente selezionato dalla tabella, a seconda dell'area in cui viene eseguita la costruzione:

1. La colonna "A" indica i valori del coefficiente per aree quali coste aperte di bacini idrici, laghi e mari, tundra, steppe, steppe forestali e deserti;
2. La colonna "B" include valori per aree urbane, aree boschive e altre aree coperte in modo uniforme da ostacoli di altezza superiore a 10 metri.

Importante: il tipo di terreno durante il calcolo del carico del vento sul tetto può variare a seconda della direzione del vento utilizzata nel calcolo.

Calcolo di sezioni di travi e altri elementi del sistema di travi

La sezione trasversale delle travi dipende dai seguenti parametri:

• La lunghezza delle gambe della trave;
• Il gradino con cui vengono installate le travi del telaio;
• Valore stimato di vari carichi in una data area.

I dati forniti nella tabella non sono un calcolo completo del sistema di travi, sono consigliati solo per l'uso nei calcoli quando verranno eseguiti lavori di travetti per semplici strutture del tetto.

I valori indicati nella tabella corrispondono ai carichi massimi possibili sul sistema di travi per la regione di Mosca.

Diamo per il sistema di travi la dimensione di altri elementi strutturali delle travi:

• Mauerlat: barre di sezione 150x150, 150x100 o 100x100 mm;
• Valli e gambe diagonali: barre con sezione 200x100 mm;
• Corse: barre con sezione 200x100, 150x100 o 100x100 mm;
• Soffi: barre di sezione 150x50 mm;
• Traverse con funzione di supporto per cremagliere: barre di sezione 200x100 o 150x100 mm;
• Cremagliere: barre di sezione 150x150 o 100x100 mm;
• Tavole del cornicione, puntoni e puledre: barre con una sezione di 150x50 mm;
• Bordature e tavole frontali: sezione (22-25) x (100-150) mm.

Un esempio del calcolo del sistema di travi

Diamo un esempio specifico del calcolo del sistema di travi. Prendiamo come dati iniziali:

• il carico di progetto sul tetto è di 317 kg/m²;
• il carico standard è di 242 kg/m²;
• l'angolo di inclinazione dei pendii è di 30º;
• la lunghezza della campata in proiezioni orizzontali è di 4,5 metri, mentre L₁ = 3 m, L₂ = 1,5 metri;
• La fase di installazione delle travi è di 0,8 m.

Le traverse sono fissate alle gambe delle travi mediante bulloni per evitare di "macinare" le estremità con i chiodi. A questo proposito, il valore di resistenza alla flessione del materiale legnoso indebolito di seconda scelta è 0,8.

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

Calcolo diretto del sistema di travi:

• Calcolo del carico agente su un metro di lunghezza lineare del puntone:

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

Q_N=D_N x b \u003d 242 x 0,8 \u003d 194 kg / m

• Se la pendenza delle pendenze del tetto non supera i 30 gradi, le travi vengono calcolate come elementi di flessione.

In base a ciò, viene calcolato il momento flettente massimo:

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

Nota: il segno meno indica che la direzione di flessione è opposta al carico applicato.

• Successivamente, viene calcolato il momento di resistenza alla flessione richiesto per la gamba della trave:

W=M/R_izg = 21500/104 = 207 cm³

• Per la fabbricazione di travi vengono solitamente utilizzate tavole, il cui spessore è di 50 mm. Prendi la larghezza della trave uguale al valore standard, ad es. b=5 cm.

L'altezza delle travi viene calcolata utilizzando il momento di resistenza richiesto:

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

• Sono state ottenute le seguenti dimensioni della trave: sezione b \u003d 5 cm, altezza h \u003d 16 cm Facendo riferimento alle dimensioni del legname secondo GOST, selezioniamo la dimensione più vicina che si adatta a questi parametri: 175x50 mm.
• Il valore risultante della sezione trasversale delle travi viene controllato per la deflessione nella campata: L₁\u003d 300 cm Il primo passo è calcolare la gamba della trave di una data sezione al momento dell'inerzia:

J=bh³/12 = 5×17,5³/12 = 2233cm³

Successivamente, la deflessione viene calcolata in conformità con gli standard:

F_né =L/200=300/200=1,5 cm

Infine, la deflessione sotto l'influenza dei carichi standard in questa campata dovrebbe essere calcolata:

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

Il valore della deflessione calcolata di 1 cm è inferiore al valore della deflessione standard di 1,5 cm, pertanto la sezione delle tavole precedentemente selezionata (175x50 mm) è adatta per la costruzione di questo sistema di travi.

• Calcoliamo la forza che agisce verticalmente alla convergenza della gamba della trave e del montante:

N = q_R x L/2 + M x L/(L₁XL₂) = 254x4,5 / 2 - 215x4,5 / (3x1,5) = 357 kg

Questo sforzo viene quindi scomposto in:

• asse della trave S \u003d N x (cos b) / (sing g) \u003d 357 x cos 49 ° / sin 79 ° \u003d 239 kg;
• asse puntone P \u003d N x (cos m) / (sin g) \u003d 357 x cos 30 ° / sin 79 ° \u003d 315 kg.

dove b=49°, g=79°, m=30°. Questi angoli sono generalmente impostati in anticipo o calcolati utilizzando lo schema del tetto futuro.

In connessione con piccoli carichi, è necessario avvicinarsi in modo costruttivo al calcolo della sezione trasversale del puntone e verificarne la sezione trasversale.

Se come puntone viene utilizzata una tavola, il cui spessore è di 5 cm e l'altezza è di 10 cm (l'area totale è di 50 cm²), quindi il carico di compressione che può sopportare è calcolato dalla formula:

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

Il valore ottenuto è quasi 20 volte superiore al valore richiesto, che è di 315 kg. Nonostante ciò, la sezione trasversale del puntone non sarà ridotta.

Inoltre, per impedirne l'eversione, su entrambi i lati verranno cucite delle barre la cui sezione trasversale è di 5x5 cm, questa sezione cruciforme aumenterà la rigidità del montante.

• Successivamente, calcoliamo la spinta percepita dal soffio:

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

Lo spessore della traversa è fissato arbitrariamente, b = 2,5 cm Sulla base della resistenza alla trazione calcolata del legno, pari a 70 kg / cm², calcolare il valore richiesto dell'altezza della sezione (h):

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

La sezione trasversale del wrestling ha ricevuto dimensioni piuttosto ridotte di 2x2,5 cm Supponiamo che sarà realizzata con assi di dimensioni 100x25 mm e fissata con viti con un diametro di 1,4 cm Per il calcolo è necessario utilizzare le formule utilizzate per il calcolo delle viti per il taglio.

Quindi viene preso il valore della lunghezza di lavoro del gallo cedrone (una vite il cui diametro supera gli 8 mm) in base allo spessore della tavola.

Il calcolo della capacità portante di una vite viene eseguito come segue:

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

Il fissaggio della mischia richiede l'installazione di una vite (207/280).

Per evitare che il materiale in legno venga schiacciato nel punto di fissaggio delle viti, il numero di viti viene calcolato utilizzando la formula:

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

A seconda del valore ottenuto, il fissaggio del massetto richiederà tre viti (207/87,5).

Importante: lo spessore del pannello di serraggio, che è di 2,5 cm, viene scelto per dimostrare il calcolo delle viti. In pratica, per utilizzare le stesse parti, lo spessore o la sezione del serraggio corrisponde solitamente ai parametri delle travi.

• Infine, i carichi di tutte le strutture dovrebbero essere ricalcolati, modificando il peso morto stimato in quello calcolato. Per fare ciò, utilizzando le caratteristiche geometriche degli elementi del sistema di travi, viene calcolato il volume totale di legname necessario per l'installazione del sistema di travi.

Questo volume viene moltiplicato per il peso del legno, peso 1 m³ che è di circa 500-550 kg. A seconda dell'area del tetto e dell'inclinazione delle travi, viene calcolato il peso, che viene misurato in kg / m².

Il sistema di travi fornisce, prima di tutto, l'affidabilità e la resistenza del tetto da erigere, pertanto il suo calcolo, nonché vari calcoli correlati (ad esempio, il calcolo di travi e travi) devono essere eseguiti con competenza e attenzione, senza fare il minimo errore.

Si raccomanda di affidare l'esecuzione di tali calcoli a professionisti con l'esperienza necessaria e qualifiche adeguate.

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