Як розрахувати кроквяну систему: розрахунок елементів, формули, калькулятор

Зміст

• Як правильно розрахувати кроквяну систему
• Навантаження на крокви
• Розрахунок елементів
• Приклад розрахунку за допомогою програм

Кроквяна система фактично забезпечує жорсткість конструкції покрівлі, оскільки розподіляє навантаження від решетування з покладеним матеріалом для покрівлі на зовнішні і внутрішні опори. Тому від того, як розрахувати кроквяну систему, залежить надійність даху, її здатність протистояти всім діям.

Як правильно розрахувати кроквяну систему ?

Розрахунок елементів кроквяної системи виконують для того, щоб визначити оптимальні параметри конструкції, які забезпечують її здатність витримувати вплив від сукупного ваги покрівлі, в тому числі покриття і теплоізоляції, в умовах максимального впливу зовнішніх навантажень, вітрових і снігових. У зв’язку з цим закономірно постає питання, як розрахувати кроквяну систему на сумарний вплив можливих навантажень. Приміром, вага покриття, внутрішньої обробки стель, граду, вітру, ожеледі на покрівлі в період і т. д. В розрахунках використовують коефіцієнти надійності , скажімо, 1,1 і 1,4. Перший збільшує міцність розрахованої покрівлі на 10%, а другий – на 40%.

Як правило, розрахункова схема, яку приймають при розрахунках – «ідеалізована». Вважається, що дах знаходиться під дією рівномірно розподіленого навантаження, тобто відчуває однакову і рівну силу, яка рівномірно впливає на всі скати. Насправді така картина практично не зустрічається. Наприклад, коли вітер намітає на якийсь скат снігові мішки, то він одночасно здуває його з іншого. Сила впливу на схилах, таким чином, виявляється нерівномірним.

Навантаження на крокви ?

Крокви відчувають два види дії – тимчасові і постійні. До других відноситься вага елементів даху, включаючи покрівлю, решетування, прогони і стропила. До других – сніг і вітер. До тимчасових – відносять також корисну, якщо така є.

Снігове

Цей тип впливу може представляти серйозну небезпеку для надійності конструкції, оскільки великі обсяги скупчився на даху снігу роблять на неї істотний вплив. Величина навантаження снігу визначається в горизонтальній проекції за формулою:

S=Sg * µ,

де

• Sg – маса снігового покриву, що припадає на одиницю площі горизонтальної площини. Цей параметр залежить від місця розташування будівлі.
• µ – це коефіцієнт, що виражає залежність від кута нахилу покрівлі. Наприклад, для плоских дахів до 25? – 1,0, для скатних з ухилом більше 25 ? < ? < 60 ? – 0,7. При крутому ухилі, понад 60°, снігове навантаження не враховується.

Вітрова

Для підрахунку середньої вітрового навантаження на даній висоті застосовують наступну формулу:

W=Woхk,

в якій

• Wo – нормативне значення, його підбирають за таблицею, згідно вітрового району;
• k – коефіцієнт залежності тиску вітру від висоти, він відрізняється залежно від місцевості, де здійснюється будівництво:

Поправка на вітер в розрахунок крокв вноситься тільки при ухилі покрівлі понад 30°.

Вибір типу місцевості залежить від напрямку вітру, який застосовують при розрахунку.
Як порахувати з урахуванням вітру та снігу

Розрахуємо кліматичні навантаження на прикладі Підмосков’я, що входить в середню смугу РФ. Розрахункові значення вибирають з СНиП 2.01.07-85*, а саме «Навантаження і впливи».

  СНиП 2.01.07-85* “Навантаження і впливи” (1,1 MiB, 909 hits)

Припустимо, ухил даху становить 22?. Це третій сніговий регіон, для якого розрахункова – 180 кг/м2, а µ=1,0, тоді 180 x 1,0 = 180 кг/м2. Для скатних покрівель з коефіцієнтом µ=0,7 ця величина зменшується до 126 кг/м2.

При утворенні снігового мішка значення цього показника може зрости до 400-500 кг/м2.

Розрахункове вітрове навантаження для того ж регіону дорівнює 32 кг/м2. Якщо припустити, що мова йде про 10-метровому будинку, то величина впливу вітру виявиться рівною 32 х 0,65 = 20,8 кг/м2.

Інші

• Навантаження, створювану підпокрівельної конструкцією і самою покрівлею розраховують відповідно до розмірів споруди і обсягом використовуваних матеріалів.
• Корисна враховується для конструкцій, «пов’язаних» з кроквяними фермами. Приміром, підвішені до них стелі, вентиляційні камери або водяні баки, розташовані на фермах і т. д.

При проектуванні даху проводяться два типи розрахунків:

• по міцності, який виключає пошкодження кроквяних ніг;
• по деформації, який визначає максимальну ступінь прогину такої балки. Так, розрахунок кроквяної системи ламаного даху повинен враховувати, що прогин крокв для такої конструкції не повинна бути більше 0,004 довжини ділянки, тобто, наприклад, максимальний прогин 6-метрової балки досягає 2 див. На перший погляд може здатися, що це не так вже й багато, однак, якщо навіть трохи перевищити величину деформації, вона стане візуально помітна. А великі прогини зроблять дах схожою на китайську пагоду.

Розрахунок елементів ?

Конструкцію системи визначають з урахуванням наступних параметрів:

• нахил даху,
• величина прольоту,
• перетин крокв і рештування,
• сукупна навантаження від покрівельного покриття, вітру і снігу,
• відстань між кроквами, його оптимальне значення визначають методом межі, тобто того значення, по досягненні якого, можна очікувати часткового або повного руйнування.

Зріз (перетин) крокв підбирають, виходячи з їх довжини і величини випробовуваних навантажень.

Значення, наведені в цій таблиці, звичайно, не є результатом повноцінного розрахунку, вони всього лише рекомендовані до застосування при проведенні кроквяних робіт для простих конструкцій.

Повноцінний розрахунок системи можливий при достатній багаж теоретичних знань, певних навичок креслення і малювання. На щастя, завдання проектування сьогодні значно полегшена, завдяки зручним комп’ютерним програмам, призначеним спеціально для розробки проектів всіляких будівельних елементів. Вони підходять не тільки професіоналам, але і приватним користувачам.

Приклад розрахунку за допомогою програм ?

Крок 1. Розрахунок навантажень

На першому етапі в меню вибирають вікно «Навантаження» і вносять у комірки таблиць блакитного кольору необхідні зміни:

«Вихідні дані»

• Змінюють нахил схилу і крок крокв на передбачувані. Наступну сходинку таблиці «Нагр. Покрівлі» заповнюють даними з наведеної нижче таблиці.

• У наступну комірку заносять суму попередньо розрахованих навантажень від вітру і снігу. Далі йде «Утеплення (манс.)» – комірку залишають без змін для теплого горища, або вписують 0 – для холодного.
• Коригують також значення в таблиці «Лати».

Якщо заповнені дані коректні, в нижній частині вікна повинно з’явитися повідомлення «Несуча здатність решетування забезпечена!». В іншому випадку потрібно змінити розміри обрешетування або відстань між кроквами.

Крок 2 Крокви з двома опорами

На цьому етапі працюють з вкладкою «Строп. 1».

Починаючи з цієї вкладки, дані занесені в таблицю будуть підставлятися програмою в комірки автоматично.

Які правки виконують на цьому етапі?

• Вносять зміни до значення величини горизонтальної проекції крокви на схемі і приступають до заповнення таблиці «Розрахунок крокв».
• Значення товщини крокви, яке вносять в клітинку «(задане)» повинно бути більше зазначеного« Втр (стійко.)».
• Ширина крокв, внесена рядок «Приймаємо Н», повинна перевищувати значення, вказані в рядках «Нтр.,(прогин)» і «Нтр.,(прочн.)». Якщо всі значення підставлені вірно, то програма під схемою «запише»: «Умова виконано».

Рядок «М, (сорт-ту)» заповнюється самої програма, але слід знати, що змінювати дані можна і самому.
Крок 3 Крокви з трьома опорами

Такі крокви розраховують на вкладці «Строп.2» або «Строп.3».

Яку вибрати залежить розташування проміжної опори. Вкладки відрізняються за місцем розташування середньої стійки (опори). У разі L/L1<2, інакше кажучи, вона знаходиться правіше середини крокви, користуються «Строп.2», у іншому випадку – «Строп.3». Стійка може розташовуватися точно посередині, тоді не принципово, яку з них вибрати – результат буде той же. З цими вкладками працюють аналогічно «Строп. 1».

Крок 4 Стійка

Величину згинального моменту стійки і вертикального впливу на неї вносять (в тоннах) відповідно у клітинках «М=» «N=». Написи «Внецентр. забезпечено» і «Центральне забезпечено!» в центрі означають допуск до наступного етапу.

Крок 5 Балка

Балки перекриття в той же час відчувають розподілену і зосереджене навантаження.

«Розподілена»

• В ній зазначають проліт і крок балок. У якості «Нагр.(норм.)» і «Нагр.(розрах.)» вибирають відповідно 350 кг/м2 і 450 кг/м2. Згідно СНиП це усереднені значення з достатнім запасом міцності. У них включені експлуатаційні навантаження і вагу перекриттів.
• У рядку «У, задана» відзначають наявну ширину перерізу, в «Н, прогин» і «Н, міцність» – найменші висоти перерізу, що забезпечують допустимий прогин, за яким балка не зламається. Висоту перерізу вибирають, що дорівнює більшій з них.
• Якщо в конструкції немає стійок з опорою на балки перекриття, розрахунок закінчують. В іншому випадку заповнюють наступні таблиці: «Распред.+сосредоточ.» і «Зосереджене навантаження».

На практиці робота з програмою, як правило, утруднень не викликає.

Для отримання рекомендаційних величин елементів конструкції можна використовувати онлайн калькулятор кроквяної системи, представлений нижче. Достатньо клікнути по картинці, вибрати потрібний розділ, і ввести дані даху.