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

Ок, высылаю скрин

 

Как водится, у семи нянек дитя без глаза
В расчете нагрузки на обрешетку, совсем не учитывалась снеговая нагрузка, только нагрузка от кровли и вес обрешетки. Так было и в варианте 2014 года https://www.forumhouse.ru/posts/9920340/ и в одном из вариантов 2018-го https://www.forumhouse.ru/posts/21313587/

Что я менял, я описывал, а это место не трогал, и легкомысленно не проверил.
Нужно еще иметь в виду, что один из тестов обрешетки учитывает вес человека 120 кг в середине пролета. При шаге стропил 0.5 м и шаге обрешетки 0.35 м, сопоставимая нагрузка от снега и кровли должна превышать 700 кг/м2. Поэтому, до определенного предела, прочность обрешетки определяется тем, выдерживает ли она человека, а снеговая нагрузка не является определяющей.
Я поправил на скорую руку, но нужно будет оторваться от грядок, и проверить все еще раз.

 

@SergeChe, добрый день

Вероятно придется оторваться... и не раз...

С расчетом обрешетки на этой странице калькулятора вообще «непонятки» какие-то.

Начнем «от печки»: СП 17.13330.2017. «Кровли».

Согласно СП 17.13330 (4.6) Несущие конструкции крыш (фермы, стропила, обрешетку и т. п.) предусматривают деревянными, стальными или железобетонными, соответствующими требованиям СП 16.13330 и СП 64.13330. В утепленных крышах с применением ЛСТК стропила следует предусматривать из термопрофиля для снижения теплопотерь крыши.

СП 16.13330 «Стальные конструкции» по понятным причинам не рассматриваем.

Далее согласно СП 17.13330 (6.1.4) Сечение и шаг стропил устанавливают расчетом на действие нагрузки по СП 20.13330. Контробрешетку следует предусматривать из брусков, высота которых должна быть равной высоте вентиляционного канала.

Таким образом контробрешетку, если она должна присутствовать по технологии утепленной кровли, на нагрузки не считаем, а вот в вес стропильной конструкции ее можно было бы и добавить.

Теперь, согласно СП 64.13330 (9.15) Прогоны, обрешетки, настилы и другие изгибаемые элементы следует рассчитывать по двум предельным состояниям на прочность и прогиб. Значения максимальных прогибов, а для междуэтажных перекрытий и предельных физиологических прогибов, должны быть не выше указанных в СП 20.13330.

Конечно же, в СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» напрямую про обрешетки никто не упоминает, но, согласно (15.1.3), Прогибы элементов конструкций не ограничиваются исходя из эстетико-психологических требований, если не ухудшают внешний вид конструкций (например, мембранные покрытия, наклонные козырьки, конструкции с провисающим или приподнятым нижним поясом) или если элементы конструкций скрыты от обзора.

Так что про предельные физиологические, эстетико-психологические и иже с ними прогибы обрешетки забыли и не вспоминаем.

А вот из СП 20.13330 (15.2.3): Предельные прогибы для различных расчетных ситуаций приведены в Д. 2.2 приложения Д. Для элементов конструкций зданий и сооружений, предельные прогибы и перемещения которых не оговорены настоящим и другими нормативными документами, вертикальные и горизонтальные прогибы и перемещения от постоянных, длительных и кратковременных нагрузок не должны превышать 1/150 пролета или 1/75 вылета консоли.
становится ясно, откуда в калькуляторе появились ячейки E17:F17


(Про себя помним, что пролетом для обрешетки является шаг стропил …)

Далее, возвращаясь к СП 64.13330 (9.16)
Настилы и обрешетки под кровлю следует рассчитывать на следующие сочетания нагрузок:

а) постоянная и временная от снега (расчет на прочность и прогиб);
б) постоянная и временная от сосредоточенного груза 1 кН с умножением последнего на коэффициент перегрузки =1,2.​

При сплошном настиле или при разреженном настиле с расстоянием между осями досок или брусков не более 150 мм нагрузку от сосредоточенного груза следует передавать на две доски или два бруска, а при расстоянии более 150 мм - на одну доску или брусок. При двойном настиле (рабочем и защитном, направленном под углом к рабочему) или сплошном листовом настиле (из фанеры, ОСП, LVL) сосредоточенный груз следует распределять на ширину 500 мм рабочего настила.

Понятное дело, пункт а) - это вес кровли, самой обрешетки и снег, пункт б) - это наш монтажник.

И интересное замечание: обрешетке, даже из доски 3-го сорта, наш СНиП как-то больше «доверяет» - согласно СП 64.13330 (Примечание 2 к Таблице 3) Расчетное сопротивление изгибу для элементов настила и обрешетки под кровлю из древесины 3-го сорта следует принимать равным 19,5 МПа. – так что почти 199 кг/см2 это вам не «жалкие» Ru 140 кг/см2 для «первосортной» доски остальных элементов конструкции…

Я не смогу обработать вышеизложенное в Excel, поэтому может вы продолжите усовершенствование и развитие теперь уже вашего калькулятора "Стропила 2020"?

Заодно, пожалуйста, прокомментируйте/предположите, чем мог руководствоваться автор-прародитель калькулятора, когда для вычисления распределенной силы, действующей от собственного веса кровли на погонный метр стропильной ноги по ее нормали, он делил вес квадратного метра кровли на косинус угла наклона крыши, а не умножал на него?

А затем и вы «повторили», когда так же поделили «усредненный» собственный вес стропильной ноги на косинус угла наклона крыши, а не умножили на него.

Понятно, что все значения собственного веса различных кровельных материалов и самой стропильной ноги для учета веса конструкции кровли берутся приблизительно, высокая точность здесь не требуется (гвозди, скобы и шпильки ведь напрямую не учитываем ), и такая "формула" только увеличила "запас прочности", но тогда уж можно просто нагрузку взять, без всяких косинусов, чем с непонятно как примененным косинусом и добавимшимся непонятным "коэффициентом запаса".

А то как-то «прикольно» наблюдать, как 10-ти килограммовый квадратный метр 60-градусной кровли начинает изгибать стропильную ногу с силой 20 кг, а 4,4-килограмовый метровый кусок стропилины давит на изгиб самого себя с силой почти 9 кг.



А еще прикольнее, что когда с 60-градусной кровли снег по коэффициенту «мю» из СНиПа «сполз», и, казалось бы, обрешетка «должна вздохнуть с облегчением», но она так напряглась, аж на четверть превысив расчетное сопротивление древесины, хотя для удержания кровли по идее уже должна больше работать на изгиб своей широкой пластью.



Большое спасибо за эту интересную тему...

 

Скорее всего, цифру 19.5 МПа Вы взяли из СП 2017 года. Там все цифры приведены для Режима нагружения А - "Линейно возрастающая нагрузка при стандартных машинных испытаниях". Для перехода к "обычному" режиму Г "Совместное действие постоянной и кратковременной снеговой нагрузок", сопротивление нужно умножить на коэффициент 0.66, получив те же самые 13 МПа, или около 130 кг/см2. Это такая "фишка", в версии 2017 года.

Все нагрузки, что снеговая, что от веса кровли, приводятся к нагрузке на горизонтальную проекцию. Снеговую приводить не надо, она уже задана в этом виде. Для приведения веса кровли к горизонтальной проекции, нужно разделить на косинус угла ската, тут все правильно.

Я не очень понимаю слово "придется". У нас тут, никто никому ничего не должен. Может, у официальных консультантов разделов есть моральные обязательства
Я сделал, что меня интересовало, даже не удалив из файла листы, которые вполне заменяются новыми. От файла, мне нужны были погонная нагрузка на стропило, угол ската, принятое сопротивление изгибу. Как там проверяется обрешетка, как считается арка, стойка, составные стойки и т. п. я не смотрел, и меня это не очень интересовало. Меня не устраивало, что стропила со свесом считаются так, как будто его и нет, и всякие странности в расчете двухпролетных стропил. Я это исправил, и поделился с другими.
Обновленный файл, в нескольких его версиях, скачало больше 100 человек. Кстати, даже "спасибо" говорит, хорошо если каждый девятый.
Будет время и настроение - проверю этот лист, не будет - останется, как было 20 лет до этого.

Вот Вы начали вникать в проблему - возьмите и перепишите лист сбора нагрузок. Добавьте контробрешетку (хотя, вклад от нее не очень велик, а желающие приплюсуют 1-3 кг на метр стропила куда-нибудь к весу утепления). Может, еще что-то улучшите.
Ничего сложного тут нет: сложение, умножение, степень, синус, косинус, если, да минимум с максимумом. Тем более, что Вас это заинтересовало.
Дерзайте.

 

Так это считай голливудская популярность!

 

Вадим, в Ваших словах мне почудился оттенок горечи На Ваших калькуляторах, сейчас счетчик показывает больше 220 000 расчетов. Каков процент отклика?

 

@SergeChe, 48 плюсов и 92 спасибо

PS. Писал без всякой задней мысли! У меня за калькуляторы есть кружка, что ещё нужно для счастья?

 

@SergeChe, Добрый день !
Уже обращался в соседней ветке и получил совет по укреплению односкатной крыши. Поставил промежуточные опоры, таким образом, стропила опираются на 3 точки. Ниже привожу конструкцию. Регион - московская область. Многофункциональный навес для авто, с хоз блоком и открытой площадкой. Основание - плита - 6 м на 12 м, толщиной 15 см. Материал навеса - Брус 15 см на 15 см. Слева в районе хозблока - усиление стойками и далее обшивка. Крыша - сплошная обрешетка из дюймовки, далее гибкая черепица или металлочерепица. Общие размеры навеса 5 на 12. В высокой части навеса высота столбов 3 м, в нижней 2,5 метра. Один пролет достаточно широкий 3,5 метра, связано с тем, что навес стоит вплотную к воротам шириной 4 метра, и туда будет заезжать авто. Справа - вынос на 1 метр стропильной системы. Воспользовался вашим калькулятором по расчету стропил - показывает, что допустим шаг стропил с расстоянием 1,2 м. Размеры стропил - 6х0,2х0,05. Подскажите, пожалуйста, верны ли расчеты, и допустим ли такой шаг ? И как в целом выглядит конструкция с точки зрения прочности конструктива ?

 

Это не "мой" калькулятор
1. То, что Вы выложили, это "историческое наследие". Вот тут https://www.forumhouse.ru/posts/26537618/, все написано. Я добавлял 2 листа, со словом "свес" в названии. Они выглядят примерно так:

2. Односкатное стропило с двумя свесами, Вы на нем точно не посчитаете. В принципе, можно было бы добавить варианты с двумя свесами, но это редко требуется.
3. Для Москвы и МО, правильно брать снеговую нагрузку 150 кг/м2, а не 250.
4. Что в этом калькуляторе, что в других подобных, опора предполагается в виде не прогибающейся стенки, например бетонной или каменной. Ваш случай другой, стропила опираются на 3 прогибающихся бруса. В данном случае, поскольку стропила имеют 2-кратный запас прочности, это не так важно, в других случаях может быть существенно.
5. Сомнения вызывают брусья 150х150. Распределение нагрузки от стропила, снизу вверх, примерно 25.5-46-28.5%.
Проверим верхний и нижний брусья (длиной по 4.5=3.5+1 м), на сосредоточенные нагрузки от стропил, с учетом их расположения. Сечения 150х150 достаточно.
Проверим средний. Если бы он не прогибался, нагрузка достигала бы 14.14 МПа, при допустимых под навесом 11.7 МПа.

При прогибе брусьев в таких конструкциях (по моему опыту), суммарная нагрузка на них может снижаться на 20-30%. Может быть, 150х150 и хватит, но лучше усилить. Например, прибить сбоку еще одну доску 150х40-50.

Что еще.
6. Сплошная обрешетка из дюймовки. Вдоль не ходить, только поперек, наступая на 2 доски сразу.
7. Не вижу запилов на стропилах, образующих горизонтальные опорные площадки. Не вижу распорок между стропилами, обеспечивающих их вертикальное положение.
8. Большие вопросы по устойчивости всей этой конструкции. Частично, ее может обеспечить хозблок, если его обшить листами фанеры или ОСП. Но дальний от хозблока конец, все равно будет несколько пошатываться.
Может потребоваться поставить подкосы, как-то так

Вообще, подумайте, исходя из условий удобства эксплуатации, где можно было бы расположить подкосы или жесткие вставки из листового материала.

P. S. Брус естественной влажности, или слегка подсушенный, будет крутить, будут трещины. Подумайте о замене горизонтальных брусьев, на пакеты из досок, сбитых гвоздями. Для столбов, это не так существенно.

 

Спасибо за конструктивные замечания.
Подкосы добавлю или дополнительные горизонтальные связи. По брусу - думаю взять клееный брус - пакет из трех досок. Или тогда его можно оставить только на горизонтальные, а на вертикальные столбы - обычный брус взять ?

 

У вертикальных столбов 150х150, большие запасы по допустимой нагрузке.
На 3-метровый столб, можно нагрузить примерно 13 тонн https://www.forumhouse.ru/posts/24499374/
По смятию горизонтального бруса на столбе, ограничение где-то тонн 6. А у Вас максимальная расчетная нагрузка на столб - примерно 2.7 тонны. Для столбов, речь идет скорее об эстетике внешнего вида, приемлемы ли столбы с трещинами. Гляньте, как это бывает https://www.forumhouse.ru/posts/28383259/

Для горизонтальных балок, это более критично: при кручении что-то смещается со своих мест, вместо изгиба уже косой изгиб, длинные трещины снижают допустимую нагрузку на брус.

В принципе, не обязательно клееный, вполне достаточно сухих строганых досок на гвоздях.

 

Отлично, многое прояснилось)

 

Маленькое упражнение с перекрытием 6х6 м на 12-ти столбах

Навеяло парой примеров с форума.
Кто помнит, у меня была маленькая считалка для прогибов перекрытия https://www.forumhouse.ru/posts/27412467/ .Задается система прогонов, каждый со своим расположением опор. Прогон может быть разрезным или неразрезным на опоре, никаких дурацких боковых врезок "елочкой", естественно, не предполагается.
В произвольном месте, перпендикулярно прогонам, кладется лага заданного сечения, которая тоже может быть разрезной или неразрезной на прогоне. Вдоль нее передвигается груз 2 кН, и считается прогиб в точке расположения груза. В результате, строится 2D-карта, для всех возможных положений лаги и груза.

Согласно СП 29.13330.2011, прогиб пола не должен превышать 2 мм. Основу его жесткости задает система лаг и прогонов (и ее прогибы), выбором пола ситуацию можно улучшить или испортить. Если мы перекроем лаги тонкими досками или тонким листом, прогиб пола между лагами добавится к общему прогибу, и может его увеличить. Толстая доска или толстый лист, слабо прогнется на пролете между лагами, и дополнительно перераспределит нагрузку сразу на несколько лаг, уменьшив суммарный прогиб. Это было введение

Дано: строение 6х6 на 12 сваях, 3 ряда по 4 штуки. Вопрос: "как влияет выбор конструкции перекрытия на жесткость перекрытия". Посмотрим на варианты:
- мы можем сделать 3 прогона, каждый на 4-х сваях, или 4 прогона, каждый на 3-х сваях
- мы можем сделать разрезные 2-х или 3-х метровые лаги, например, если мы опустим лаги до уровня прогонов, оперев их на оцинкованные опоры. Можем сделать неразрезные 6-метровые лаги, пустив их поверх прогонов.
На картинке, все 4 варианта: слева разрезные лаги, справа неразрезные, сверху 3 прогона, снизу 4

Первая картинка, для прогонов из 3-х досок 150х50 и лаг 150х50. Картинки расставлены так же, как варианты конструкции перекрытия. Шкала одинаковая, желтые, оранжевые и красные оттенки соответствуют прогибам больше 2 мм, серо-синий - 5 мм и больше. Величина максимального прогиба, надписана на каждой карте

То же самое, но прогоны и лаги сделаны из досок высотой 200 мм. Относительно предыдущей картинки, прогибы уменьшились в 64/27 (примерно 2.37) раз, пропорционально увеличению жесткости лаг и прогонов.

Собственно, дальше каждый выбирает сам

@PVLDM, Вам это может быть интересно.

 

Вау! Спасибо за расчеты. Получается, лаги в 150х50 не проходят нормы в любом раскладе?
Так ведь стандартно проектируют такие "домики", сколько я не пересмотрел проектов.

Или конечный результат зависит от контробрешетки и пола?
Например:
У автора пролет между лагами тоже три метра, шаг 590мм. + "контробрешетка 50*50 под квикдек 16мм с шагом 290мм". По его словам батутности нет.

В моем случае, я думал ставить лаги с шагом 333мм. 14 штук получится.

Вот очень хочется 3 метра лаги, и опустить "до уровня прогонов, оперев их на оцинкованные опоры".
Будет ниже на 150 мм. - кайф, но отсутствие батута в приоритете, конечно.

 

Например, на более жестких прогонах 200х150, вместо 2.9 мм прогиб будет 2.2. Неплохо, даже для хорошего дома ПМЖ.
"Стандартно проектируют" так, чтобы не испугать покупателя начальной ценой. До "нормального" строения, покупатель обычно должен докупить еще много дополнительных опций. Плюс, проектируют, как привыкли строить, и как считают возможным строить для летних, "ненастоящих" домов.
В разделе бытовок, недавно был вопрос, покупать ли "дом" от производителя бытовок. Дом 6х5 или 6х6, половина жилая, половина веранда. Так вот, лаги там были из 100х40, а пол из "половой доски" толщиной 20 мм.

Конечный результат, конечно, зависит от того, что над лагами. Например, на систему лаг с максимальным прогибом 3 мм, положили 20-мм "половую доску":
- встали над лагой в самом слабом месте - пол прогнулся на 3 мм;
- встали между лагами, нагрузка распределилась на 2 лаги, прогиб лаг 1.5 мм, зато прогиб самой доски миллиметра 4, в сумме 4+1,5=5.5 мм.
Постелили толстую доску, 45 мм. Стали над лагой, за счет жесткости доски часть нагрузки перераспределилась на соседние лаги, скажем, штуки на 4. Прогиб (например) 2 мм. Встали между лагами - прогиб распределился на 5-6 лаг, сама доска прогнулась на доли миллиметра, в сумме будет меньше 2 мм. Не знаю, понятно ли я это написал.

Честно сказать, Ютуб на строительные темы я почти не смотрю. Это почти столь же полезно, как читать советские газеты перед обедом И сейчас пропущу.
Во первых, частая контробрешетка и достаточно толстая плита. В "настоящих" домах кладут плиту еще толще, например фанеру 18 мм или ОСП 22 мм.
Во вторых, восприятие зыбкости субъективно. Кому-то батут, а кому-то все хорошо.
В третьих, редко встретишь ютубера, который бы делал-делал, а в конце сказал "ну что ж, не получилось, я слегка ошибся".