Деревянные перекрытия по деревянным фермам

Я не ездил, только обучался

В электронике есть одна заветная книга - Хоровиц и Хил... Потом уже - только datasheet и всё.
Пытался я найти такую заветную книжку и в этой области, не смог. Не сильно старался.

 

Итак, продолжим.

Прошу прощения за сильно корявые рисунки, но не было ночью сил сделать культурно, а сейчас просто лень перерисовывать но на них все вроде видно... наверное .

Итак закрепим нашу ферму на двух опорах. Левой и правой. ( на рисунке я их забыл обозначить. Это левая нижняя и правая нижняя точки опоры. Назовем их А и B. Нагрузим нашу ферму точечной нагрузкой P. сверху. А точку эту приложим, например, К третьей слева стойке. Соответственно расстояние а это расстояние от левой стены до точки приложения нагрузки, а а2 аналогичное расстояние до правой стены.
Для начала нужно вычислить силы реакции опор на которых лежит ферма.
Реакция в точке А = P*(l-a)/l А для точки B=P*a/l Где l - длинна фермы.

Силы в поясных стержнях считаются через моментные точки. Потому, что ферма, это жесткий набор соединенных шарнирами балок
для балок верхнего пояса Ол и Оп будет соответственно Ол =-A*(a1/h) Оп=-B*(a2/h) где h - высота фермы
нижний пояс аналогично
Uл = A*(a3/h) Uп=B*(a4/h) Очень показательный момент - от каких точек считаются расстояния. a1 a2 a3 и a4. В этом вся соль работы такой фермы!
Теперь раскосы левый и правый Dл = -(A/sin(alfa)) Dп=B/sin(alfa)
alfa это угол под которым стоит раскос ( альфа который на рисунке). В левой половине относительно нагрузки раскосы будут работать на растяжение а в правой на сжатие.
Ну и остались усилия в вертикальных стойках С этим совсем просто. Во всех стойках левее точки приложения нагрузки это A и они все на сжатие работают. а в правых стойках и под самой нагрузкой соответственно B и они работают на сжатие. Крайние вертикальные стойки в работе не участвуют и усилия в них равны нулю. Из по-большому счету можно вообще выкинуть
Единственный случай, когда они работают, это приложение нагрузки напрямую на крайние стойки.
Теперь рисуем вашу ферму, проставляем размеры, нагружаем в выбранных точках и считаем. считаем что дурные. Через ... надцать минут понимаем что это неправильный путь. Правильный путь - составить табличку в экселе, которая по трем исходным величинам пролету фермы, ее высоте и приложенной нагрузке будет сама пересчитывать реакцию каждого элемента фермы.
Табличку я приложу в самое ближайшее время. Через пару часов если успею, или на крайний случай завтра вечером. А пока для разминки мозга прикиньте чем отличается ферма с нисходящими раскосами от фермы с восходящими, и как будут отличаться формулы для ее расчета. Там все просто, и даже не нужно знание высшей математики. Достаточно просто понимания принципа работы фермы с параллельными балками.

 

Yahen, умоляю продолжайте пока это самое доступное пояснение которое я встретил. Людям интересно.

 

Не утухло. До компьютера добраться до домашнего не могу уже неделю. Виноват. Сегодня попробую.

 

Видел на ютубе как на клей садят http://www.youtube.com/watch?v=KWc8TSaDIG8&feature=related
а вот здесь на пластины http://www.youtube.com/watch?v=-bo1hmQ0uZk&feature=related

 

Итак. Я наконец добрался до домашнего компьютера и продолжаю.
В приложении я сваял табличку в экселе которая поможет вам избавиться от взрыва мозга при расчете сил реакции.
В зеленые ячейки вбиваете размеры и величину нагрузки. В нижней серой таблице получаете величины реакции для каждого элемента.
В таблице расчет сразу нескольких вариантов фермы на разное число элементов...
Завтра продолжим.

 

Ручной расчет - это увлекательно, но для меня долго и нудно, да и сопромат уже подзабылся. Для прикидки ферм (пока чисто теоретически) использую простую, удобную и бесплатную программку FRAMEWORK, правда на английском. Там можно собрать схему из стержней и шарниров (а так же жестких закреплений), настроить параметры, применить нагрузки, посмотреть напряжения и прогибы.

 

vic_ag64

Все не совсем так. В зависимости от качества (ну, там молодое дерево во влажных условиях-старое дерево в сосновом бору)древесины (одного и того же вида) несущая нагрузка деревянных элементов может отличаться до 4 раз. В букварях (естественно) нагрузки считаются для самого худшего варианта.

 

vic_ag64

Нагрузку на что? В букварях обычно предлагаются типовые проверенные решения. Ну то есть "Для решения вот такой задачи нужно вот такое решение". А не "Имея вот такой материал - куда бы его сунуть, что же он выдержит". Нагрузку на прогиб на брусок 50х50 можешь посчитать на калькуляторе балок, например, есть такие программы. Но, что это тебе даст. Ведь необходимо еще проработать узловые соединения, так как дерево плохо держит сосредоточенные нагрузки из за анизатропного строения.

 

Полностью согласен. То, что я здесь пытаюсь рассказать, это лишь теория, для интересующихся тем как работает ферма и как ее посчитать. К реальной жизни от этой штуки нужно сделать еще очень много шагов. И не только расчетных. Еще есть такая вещь. как конструкционные особенности материалов Я же хочу всего лишь рассказать как посчитать сферического коня в вакууме, а потом, если у меня хватит сил, рассказать как из этого коня сделать руками изделие которое можно пощупать. И объяснить почему и как и насколько это изделие будет отличаться от расчетного. При наличии любознательности и некоторого количества свободного времени это очень даже увлекательно
А для реальной жизни , еще раз повторбсь, есть альбомы готовых технических решений. И необходимо лишь умение и понимание как выбрать и как пересчитать то или иное готовое решение под свои нужды. Это самый правильный путь.

Хм. такие вещи не прорабатывают, а используют исключительно готовые решения, проверенные экспериментальным путем. Но об этом позже.

Сейчас о таблице что я выложил несколькими сообщениями раньше. Для чего нужна таблица, и что за числа она выдает в результате расчетов?
Ферма с параллельными стойками и вертикальными раскосами это конструкция в которой силы реакции опоры распределены так, что все изгибающие моменты преобразуются в сжатие-растяжение. Пусть и ценой увеличения моментов реакций. Проще говоря, каждый элемент такой фермы испытывает при нагружении сверху лишь сжатие или растяжение. Правда сила реакции некоторых элементов при этом возрастает до 12 раз, но зато мы избавляемся от элементов работающих на изгиб или кручение. А это того стоит! Потому, как любой конструкционный материал сопротивляется прямым нагрузкам в десятки-сотни раз лучше, чем крутильным. Соответственно таблица и дает расчеты какую нагрузку испытывает тот или иной элемент фермы, относительно пригруза всей фермы. Расчет дается одновременно для фермы с различным числом пролетов ( 4 6 8 и 10 ) и для трех вариантов нагружения. Нагрузка слева от точки, справа, и полная.
Пользоваться очень просто. забиваете в таблицу длинну фермы, толщину и величину нагружения, а по таблице для нужного вам типа нагружения смотрие нагрузки для каждого вида фермы с разным числом пролетов. Минусовые цифры это работа элемента на растяжение, плюсовые - на сжатие.
Цифры получили, следующий вопрос, что с ними делать. А делать вот что. Каждый из элементов теперь можно легко просчитать в реальный материал. Это обычные балки работающие на сжатие-растяжение.
Как рассчитать такую балку, напишу чуть позже.

 

vic_ag64

Попытки хитроумного расчета стойки, которая представляет собой "ферму поставленную на попа" - это просто горе от ума (ну или старый, лохматый анекдот про комсомольца Васю, который любил трудности ). Почему же? Да потому, что американцы строят двухэтажные! дома с каркасом из стоек Ларсена, которые представляют собой два параллельных бруска 50х50, связанные через метр кусками фанеры, на шурупах. Стойки ставятся через 600 мм. Хлипковато, на мой взгляд, однако строят же! Следовательно прочности двух брусков 50х50 - уже хватает и строить хитроумные фермы (которые требуют расчетов) для вертикальных стоек будут только "трудностилюбивые комсомольцы"...

 

Натюрлих. а доска 150 на 50 мало того, что стандартна и распространена, так еще и имеет приличный запас по прочности при постройке двухэтажных каркасов с шагом в 500-600 мм
"Изобретение деревянных велосипедов", то бишь ферменных конструкций оправдано лишь в случае длинных пролетов, больших куполов и пустых чердаков.
А в остальных случаях отлично справляется брус, или срощенный брус, или на самый крайний случай шпренгель

Но теорию, как какой конструкционный элемент работает знать полезно. Тем более, что есть такое замечательное применение шаловливым ручкам, как малые архитектурные формы. Всякие арки, беседки, подвесные конструкции. Вот туда, по моему мнению запросто можно направить кипучую энергию и желание делать саморасчетные пространственные конструкции. В том числе и ферменные. И будет толк, при наличии вкуса.

А "ферма поставленная на попа" это. как бы это сказать... это даже не велосипед. Это... в общем не надо на попа ничего ставить. Он ведь и обидеться может

 

Хм... я бы пошел другим путем. Сначала эскиз и планировки, а потом уже под конкретные размеры искать конкретное решение. А так все в одну кучу и каркасное домостроение и опилкобетон. И непонятно для чего первое и для чего второе. Если опилкобетон будет несущим, то зачем каркас? А если каркас будет несущим, то зачем опилкобетон? Или речь идет не об опилкобетоне а об утеплителе из смеси стружек, опилок и цемента?
Что же касаемо того, чтобы строить и не помять, то посмею огорчить. При сухом домостроении , вернее сухих процессах, минимальный периметр полного уничтожения равен длинне самого длинного материала, а периметр частичного уничтожения удвоенной длинне самого длинного материала. И это в практически идеальном случае. При мокром же процессе периметр полного уничтожения равен радиусу разворота камаза.

 

vic_ag64

Ну так как раз для таких случает - стойки Ларсена - совершенно типовое решение! Вес - небольшой, ширина - любая, материалоемкость - низкая. Как раз такие конструкции и подходят при использовании недорогих но экологичных малоэфективных утеплителей. Типа глиносолома, глинокамышит, опилкобетон и арболит низких марок и т. д. Считать особенно нечего...

 

vic_ag64

Выглядит она довольно просто. Два вертикальных бруска, не менее 50х50. два горизонтальных, по длине равные толщине стены. Через не более 1000 мм по осевой, с двух сторон устанвливаются фанерные накладки, обычно квадратные. Накладки ставятся на шурупах, я бы добавил гвозди в предварительно просверленные отверстия. Собираются на ровной площадке по разметке. Так делают американцы, видел фотки в журналах, устанавливают такие стойки через 600 по осевой, с двух сторон зашивались ОСП 15 мм (изнутри серебристая пароизоляция, снаружи тайвек)и задувалась эковатой. Никаких подкосов не делалось, вероятно двухсторонняя 15 мм ОСП делала это ненужным. Толщина стены там равнялась 400 мм. И еще они там делали внутреннюю стену из гипрока, на 50 сс стойках, куда прятали коммуникации.
Следует сказать, что по советским устоявшимся правилам не рекомендуется использовать при ввозведении каркаса стойки с сечением менее чем 100х50. Я бы так и сделал, а именно внутреннюю стойку такой фермы делал бы из 100х50.