Как пользоваться расчет балок и стропил эксель
С помощью программы ExWood вы будете способны сами рассчитать любые деревянные конструкции
*Программа постоянно улучшается, поэтому данное видео не отражает новых возможностей, подробнее читайте историю изменений
Расчет любых строительных конструкций это всегда трудоемкая и ответственная задача, даже для подготовленного инженера. Чтобы свести количество ошибок и времени к минимуму, мною были созданы модули (шаблоны) на базе программы excel, с помощью которых можно рассчитать множество различных задач.
Изначально программа создавалась для своих нужд, потом по мере того, как программа развивалась и становилась лучше, я задумался, почему бы не распространить ее среди людей? Для этого мне пришлось не мало потрудиться создать сайт и оформить модули в красивый интуитивный вид, добавить подсказки и выпустить серию видеоуроков.
Проанализировав рынок, я нашел несколько программ для расчета деревянных конструкций, но все они проигрывают предоставленной здесь программе в первую очередь ценой, что является решающим фактором для покупателя. И вправду, зачем тратить десятки тысяч рублей на программу, которой может быть вы воспользуетесь один единственный раз, например, при строительстве собственного дома.
Многие люди не имея строительного образования пытаются сами рассчитать ту или иную конструкцию, конечно это дело каждого, но я твердо убежден, что любую работу должен выполнять профессионал своего дела, тогда все сложится хорошо. О печальном опыте тех самоуверенных людей, которые без соответствующей подготовки лезут в дебри строительной механики и сопромата, можно прочитать на строительных форумах, порой на усиление данных конструкций уходит в два раза больше денег, чем сама её стоимость.
На рынке много подрядчиков, которые строят без проекта, по опыту или на глаз, зачем вам лишние проблемы в виде сильно прогнувшегося перекрытия? С помощью программы ExWood вы сможете сами рассчитать и подобрать оптимальные сечения деревянных элементов используемых в строительстве вашего дома или любых других построек из дерева.
Программа создана инженером-расчетчиком результате многолетнего накопленного опыта, она содержит в себе опыт предыдущих поколений, приспособленный для нынешней эпохи.
Основные возможности программы ExWood:
- Автоматическое определение расчетного сопротивления цельной, клееной и ЛВЛ древесины из однонаправленного шпона.
- Расчет деревянных балок перекрытия, покрытия, однопролетных и многопролетных, при любых сочетаниях нагрузок, с учетом вибрации, зыбкости.
- Расчет двутавровых балок по всем проверкам согласно СП64.13330.2017 деревянные конструкции, при этом можно выбирать материал стенки из OSB или фанеры.
- Расчет составных балок из брусьев с шпонками в виде стальных или дубовых цилиндрических нагелей, пластинчатых нагелей и металлозубчатных пластин (МЗП).
- Расчет колонн и стоек, как сплошного, так и составного сечения.
- Расчет прямоугольных и круглых сечений на любые заданные усилия.
- Расчет внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых, растянуто-изгибаемых элементов.
- Расчет на смятие.
- Учет круглого и прямоугольного сечения одновременно.
- Расчет обрешетки, карнизных свесов.
- Расчет стропильной системы (5 наиболее часто используемые схемы).
- Расчет нагельных соединений (болты, гвозди).
- Расчет соединения с использованием стальных накладок и прокладок.
- Расчет изгибаемого стыка балки на нагелях.
- Калькулятор подсчета объемов и стоимости пиломатериалов.
- Определение искомого угла наклона кровли при соединении двух плоскостей со своими уклонами.
Галерея выполненных объектов
Расчет несущих конструкций был произведен в программе ExWood
Сложная и не стандартная вальмовая кровля. Для опирания стропил в коньке без промежуточных опор был использован стальной двутавр. Выполнены расчеты и детальный проект несущих элементов и узлов кровли. Проектирование велось в программе Tekla Structures.
Выполнен полный проект бани из газоблока, рассчитаны фундаменты, стены, стойки, подобрана арматура в армопоясе, который выполняет роль балок-перемычек над большепролетными оконными проемами. Проектирование велось в программе Revit.
Впервые пришлось проектировать бубновую кровлю. Из за небольшого уклона и довольно больших пролетов, было принято решение использовать составные балки из цельной древесины. Проектирование велось в программе Tekla Structures.
Произведен расчет деревянных несущих элементов жилого частного дома выполненного по системе A-Frame. В связи с большими пролетами, несущие элементы образующие треугольную раму выполнены клееными. Усилия определены в программе ЛИРА-САПР, расчет сечений выполнен в программе ExWood.
Стоимость расчетных модулей по сравнению с аналогичными программами необычайно мала
Никаких сложных формул, от вас лишь требуется ввести исходные данные
Все расчеты выполняются по актуальным сводам правил действующим в РФ
В планах постоянное обновление и дополнение существующих модулей, исправление недочетов, ошибок. Так же идет разработка новых модулей
Сравнение и экономия материала
Расчет ведется одновременно для прямоугольного бруса и круглого бревна, что позволяет сравнить их работу и выбрать наиболее подходящее сечение
Не требует установки
Для запуска программы всего лишь нужно иметь Microsoft Excel, который и так есть на каждом компьютере
История изменений программы
Трудные и усердные дни
Общие изменения:
- Обновлённое оглавление.
- Изменён шрифт примечаний, более красивый и читаемый во всех модулях.
Модуль 1 Расчетные сопротивления.
- Исправлены опечатки.
- Добавлена возможность вычислить расчетное сопротивление клееной и ЛВЛ древесины из однонаправленного шпона.
- Добавлены дополнительные коэффициенты условия работы: mсл
- Небольшие изменения внешнего вида интерфейса.
- Появилась удобная функция, отображения суммарного произведения коэффициентов mi.
Модуль 2 Изгиб.
- В модуль добавлен новый расчет который позволяет рассчитать деревянные двутавровые балки с фанерной стенкой (для двутавров доступно 3 типа сечения).
- Теперь в данном модуле можно произвести расчет 4 расчетных схемы для круглого, прямоугольного и двутаврового сечений 1,2,3 пролетные неразрезные балки, а также консольная балка с равномерно распределенными нагрузками.
- Убрал блокировку с ячейки полезной нагрузки в таблице сбора нагрузок, добавил соответствующее примечание, для ясности.
- Добавил предельный прогиб 1/360 из СП 31-105-2002 Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом.
- Добавил примечания для клееных и LVL балок.
- Теперь при расчете прогиба учитываются касательные напряжения (сдвиг в сечении).
- Разработан новый расчет составных балок из нескольких брусьев уложенных друг на друга по высоте, в качестве шпонок препятствующих сдвигу взаимных плоскостей можно использовать 4 вида соединений стальные нагели, дубовые или березовые нагели, пластинчатые нагели, металлозубчатые пластины (МЗП). В результате расчета производится подбор количества шпонок.
Модуль 3 Растяжение-сжатие.
- Исправлена опечатка при расчете составной стойки на сжатие, размер толщины прокладки был, в метрах, должен быть в сантиметрах.
- Исправлены прочие мелкие опечатки.
Модуль 6 Нагельные соединения.
- Исправлен и существенно улучшен расчет несимметричного нагельного соединения на гвоздях.
- Исправлен и существенно улучшен расчет симметричного нагельного соединения на гвоздях, теперь данное соединение возможно рассчитать, как с односрезными так и с двухсрезными гвоздями.
- Добавлены динамические графики для наглядного представления размеров элементов нагельного соединения на гвоздях и с использованием стальной накладки.
- Добавлен новый расчет нагольного соединения с использованием стальной пластины.
- Добавлены дополнительные замечания.
- При расчете нагельного соединения со стальной накладкой отдельно производиться расчет межосевых и кромочных расстояний для деревянных элементов и стальных пластин, а также выполняется проверка на прочность пластины с ослаблениями и смятие пластины накладки.
- При расчете нагельного соединения со стальной накладкой добавил учёт угла наклона соединения.
Модуль 7 Калькуляторы.
- Добавлен расчет который позволяет определить угол наклона соединения двух скатов кровли. Для определения искомого угла в градусах, необходимо ввести углы наклона первого и второго скатов.
Существующий модуль 3 Растяжение-сжатие, смятие удален в его первоначальном виде, его полностью заменил существующий обновленный модуль 3.1 Расчет сечений, который теперь будет называется модуль 3 Расчет сечений, смятие. При этом расчет на смятие перешел в новый модуль 3.
Возможности нового модуля 3 стали намного шире.
Модуль 2 Изгиб
- Исправлены опечатки.
- Расчет составных балок. Добавлено правило знаков. Теперь для лучшей визуализации поперечного сечения, добавлена динамическая схема, где показаны все размеры сечения.
- При расчете составных балок на МЗП велся учет МЗП растяжению, а необходимо вести расчет на срез. Исправлено.
- Исправлен и улучшен расчет двутавровых балок, добавлена возможность произвести расчет двутавров со стенкой из OSB. При этом используются методика европейских норм, EN - еврокодов.
Обновленный Модуль 3 Расчет сечений, смятие
- Исправлены опечатки.
- Расчет на смятие перекочевал в обновленный модуль 3. Исправлена ошибка расчета на смятие, неправильно отображалось значение в процентах исчерпания несущей способности.
- В обновленном модуле 3 появилась возможность произвести расчет составных элементов на заданные усилия, при этом возможно рассчитать 3 типа составных элементов.
Из за многочисленных затруднений пользователей при распаковке файлов программы, изменен формат архива с .rar на .zip, пока только для модулей 1, 2, 3, 6, а также для full версии.
Модуль 1 Расчетные сопротивления
- Визуальные изменения.
Модуль 2 Изгиб
Блок расчета составных балок
- При длине балки - Добавлены дополнительные примечания
Модуль 3 Расчет сечений, смятие
Блок расчета составных сечений
- При длине элемента
Модуль 6 Нагельные соединения
Симметричные болтовые соединения
- Исправлена расчетная формула расчета нагеля на изгиб (не более 400дб^2).
- Изменен алгоритм подбора количества нагелей, теперь в результате расчета выводится полное количество нагелей в соединении.
Несимметричные болтовые соединения
- Исправлена расчетная формула расчета нагеля на изгиб (не более 400дб^2).
Соединения с стальными накладками
-Справка расширена.
- Исправлены опечатки, наиболее важные из них:
При расчете соединения на стальных накладках параметр "Полное количество нагелей" единицы измерения исправлены с см2 на шт.
- Выполнена перекомпоновка элементов окна данного расчета.
- Расчет дополнен новыми примечаниями, для облегчения работы программой.
- Не корректно отображались межосевые расстояния для болтов и глухарей, единицы измерения были в миллиметрах, при этом было написано, что они даны в сантиметрах.
- Уточнены формулы несущей способности нагелей на изгиб, (принимается наибольшая несущая способность нагеля).
Модуль 6 Нагельные соединения
- Добавлен новый расчетный блок - Соединения с стальными прокладками.
Программа очищена от ряда картинок.
Исправлено содержание.
Изменен формат архива с .rar на .zip, для модулей 4, 5, 7. Теперь все модули имеют расширение .zip.
Обнаружена проблема, из за которой возникали зависания и подтормаживания программы. Скорость работы программы увеличена в несколько раз.
Модуль 1 Расчетные сопротивления
- Значение итогового расчетного сопротивления не влезало в ячейку, разрядность уменьшена.
Модуль 2 Изгиб
Блок расчета изгибаемых элементов (балок).
-Блок расчетов балок переработан и улучшен.
-Добавлены новые расчетные схемы:
1. Балка на двух шарнирных опорах с возможностью произвольно привязать сосредоточенную силу.
2. Консоль с возможностью произвольно привязать сосредоточенную силу.
- Расчет на устойчивость плоской формы изгиба выполняется только для прямоугольного элемента с высотой прямоугольного сечения больше ширины.
-Теперь расчетная схема отображается графически, отражая реальную длину и нагрузки на балку.
Блок расчета двутавровых балок
- Исправлены опечатки.
- Визуальные изменения.
Модуль 5 Стропильные системы
- Исправлены опечатки.
- Улучшен, дополнен расчет 5-ой стропильной системы (висячая стропильная система с затяжкой). Теперь возможно произвести расчет по 2 расчетным схемам, с шарнирно-подвижным опиранием стропильных ног и с шарнирно-неподвижным опиранием. Для корректного здания геометрических размеров, добавлена динамическая схема стропильной системы.
- Улучшено отображение значений усилий и геометрических размеров стропильных систем.
Модуль 6 Нагельные соединения
- Исправил высоту дефектной ячейки.
- Добавлен новый расчетный блок - Расчет изгибаемого стыка на деревянных накладках.
Модуль 7 Калькуляторы
- Добавил возможность изменять размеры сечения счетчиком. Изменены единицы измерения длины элемента, теперь в метрах.
Внимание! В программе используются функции не поддерживаемые версией Excel раньше 2016 года.
После обновления программы до версии v7 был обнаружен дефект интерфейса в модуле 4, данный баг исправлен в версии v7.1. Также исправлена опечатка в единицах измерения поперечной силы, в отчете модуля 2 Изгиб.
Внесено множество улучшений затрагивающих интерфейс.
Самые крупные:
- Изменена нумерация модулей в связи с объединением модулей 4 и 5, а также название некоторых модулей:
Модуль 4 теперь называется: Стропильные системы, обрешетка.
Модуль 5 теперь называется: Нагельные соединения, узлы
Модуль 6 Калькуляторы
- При открытии программы временно появляется окно приветствия.
- При открытии программы автоматически скрывается лента (сделано для увеличения пространства).
Постепенно осуществляется полный переход на СП64.13330.2017.
Начиная с версии v.7 в программе активно используются макросы, для корректной работы программы необходимо дать разрешение на использование макросов (в целях обеспечения безопасности на данный момент исходный код макросов открыт для просмотра пользователям).
Модуль 1 Расчетное сопротивление
- Крупное обновление модуля: Теперь расчетное сопротивление и модуль упругости возможно вычислить согласно СП64.13330.2017. Интерфейс актуального расчета полностью переработан в лучшую сторону. Расчет согласно своду правил от 2011 года остался без изменений, при необходимости можно сравнить расчетные сопротивления.
Модуль 2 Изгиб
Блок расчета изгибаемых элементов (балок).
- При расчете балок из цельной или клееной древесины теперь можно вывести отчет с полной трассировкой (подобно ручному расчету).
- Блок расчетов балок переработан и улучшен.
- При деактивации ячейки с произвольной нагрузкой, строка в таблице пропадает.
- Добавил возможность изменять размеры сечения и длину балки счетчиком.
- Добавлена возможность произвольно изменить модуль упругости в зависимости от типа материала (для LVL модуль упругости выше чем для цельной древесины). Определение модуля упругости выполняется в модуле 1.
- Исправлена ошибка расчета прогибов для сечений из бревна. Прогибы для круглого сечения с сосредоточенной нагрузкой рассчитывались, как для прямоугольного бруса.
- Так как расчет на вибрацию выполняется только для однопролетной схемы, при прочих условиях окно скрывается.
- Пользователю дается возможность выбора, выполнить расчет по деформациям с учетом сдвига или без учета сдвига.
- Исправлена ошибка при расчете прогибов для консольной балки при сосредоточенной нагрузке.
Блок расчета двутавровых балок
- Исправлены опечатки.
- При деактивации ячейки с произвольной нагрузкой, строка в таблице пропадает.
- При расчете по консольной схеме исправлен вывод напряжений (напряжения сжатия в полке выводились без учета коэффициента фиб)
- Расчет на вибрацию выполняется только для однопролетной балки с равномерно распределенной нагрузкой, при других расчетных схемах ячейки скрываются.
Блок расчета составных балок на поперечный изгиб.
- Добавлена возможность произвольно изменить модуль упругости в зависимости от типа материала (для LVL модуль упругости выше чем для цельной древесины). Определение модуля упругости выполняется в модуле 1.
Модуль 3 Расчет сечений, смятие
Блок расчета цельных сечений.
- Добавлен коэффициент αр - центральный угол в радианах, определяющий участок Lp элемента кругового очертания (для прямолинейных элементов αр=0), теперь модуль позволяет полноценно рассчитать гнутые элементы. Данный коэффициент учитывается при вычислении коэффициентов КпN и КпМ.
Модуль 4 Стропильные системы, обрешетка
- Добавлен новый расчет диагональной стропильной ноги с возможностью добавлять промежуточные опоры.
- Объеденины модули 4 и 5. Модуль 4 обрешетка полностью перешел в модуль 5 Стропильные системы.
- У 5-ой стропильной системы пропал график отражающий реальную геометрию, исправлено.
- Для всех схем добавлена возможность произвольно изменить модуль упругости в зависимости от типа материала (для LVL модуль упругости выше чем для цельной древесины). Определение модуля упругости выполняется в модуле 1.
- При деактивации ячейки с произвольной нагрузкой, строка в таблице пропадает.
Модуль 5 Нагельные соединения
- Исправлены опечатки
- Добавлен новый расчет лобовых врубок. В расчете учитываются конструктивные требования предъявляемые к врубкам согласно СП64.13330.2017, выполняются проверки на смятие и скалывание, в качестве сечения могут быть использованы круглые бревна и прямоугольные бревна.
Ни одно здание себе невозможно представить без крыши.
Красивой и надежной.
А что является основой любой крыши?
Стропильная система.
От того, насколько правильно будет проведен расчет параметров элементов стропильной системы, будет зависеть, насколько крыша будет прочной и надежной.
Поэтому еще на стадии составления проекта здания выполняется отдельный расчет стропильной системы.
Факторы, учитываемые при расчете стропил
Невозможно выполнить расчет правильно, если не учесть интенсивность различных нагрузок, которые будут воздействовать на кровлю дома в разные периоды.
Влияющие на кровлю факторы принято классифицировать на:
- Постоянные нагрузки. К этой категории относят те нагрузки, которые на элементы системы стропил воздействуют постоянно.Независимо от времени года. К этим нагрузкам относятся вес кровли, обрешетка, гидроизоляция, тепло — и пароизоляция и все иные элементы крыши, которые имеют фиксированный вес и постоянно создают нагрузку на систему стропил.Если в планах установить на крыше какое-либо оборудование (снегозадержатели, антенна спутникового телевидения, антенна изернета, системы дымоудаления и вентиляции и пр.), то к постоянным нагрузкам следует обязательно прибавить вес такого оборудования.
- Переменные нагрузки. Эти нагрузки называют переменными из-за того, что стропильную систему они нагружают только в какой то определенный период времени, а в другое время эта нагрузка минимальна или ее нет вовсе.К таким нагрузкам относится вес снегового покрова, нагрузка от дующих ветров, нагрузка от людей, которые будут обслуживать кровлю и пр.
- Особый тип нагрузок. К этой группе относятся нагрузки, которые возникают в районах, где очень часто возникают ураганы или оказывается сейсмическое воздействие.В таком случае нагрузку учитывают, чтобы в конструкцию заложить дополнительный запас прочности.
Расчет параметров стропильной системы довольно сложен.
И новичку его сделать сложно, так как очень много факторов, которые влияют на крышу, необходимо учитывать.
Ведь, кроме вышеперечисленных факторов, необходимо также учесть вес всех элементов стропильной системы и крепежных элементов.
Поэтому на помощь расчетчикам приходят специальные программы для расчета.
Определение нагрузки на стропила
Вес кровельного пирога
Чтобы узнать нагрузку на стропила нашего дома, следует вначале вычислить вес кровельного пирога.
Такой расчет сделать несложно, если знать общую площадь кровли и материалы, которые используются при создании этого самого пирога.
Вначале считают вес одного квадратного метра пирога.
Суммируется масса каждого слоя и умножается на поправочный коэффициент.
Равняется этот коэффициент 1.1.
Вот типичный пример расчета веса кровельного пирога.
Допустим, вы приняли решение в качестве кровельного материала использовать ондулин.
Ведь ондулин является надежным и недорогим материалом. Именно по этим причинам он так популярен среди застройщиков.
Итак:
- Ондулин: его вес составляет 3 кг на 1 квадратный метр.
- Гидроизоляция. Используется полимерно-битумный материал. Один квадратный метр ее весит 5 кг.
- Слой утеплителя. Используется минеральная вата. Вес одного квадрата составляет 10 кг.
- Обрешетка, доски толщиной 2.5 см. Вес 15 кг.
Суммируем полученные данные: 3+5+10+15= 33 кг.
Теперь полученный результат необходимо умножить на 1.1.
Наш поправочный коэффициент.
Итоговая цифра получается 34.1 кг.
Это вес одного квадратного метра кровельного пирога.
Общая площадь кровли, например, 100 кв. метров.
Значит, весить она будет 341 кг.
Вот в этом и есть одно из преимуществ ондулина.
Рассчитываем снеговую нагрузку
Момент очень важный.
Потому, что во многих районах нашей зимой выпадает довольно приличное количество снега.
Хотя такая нагрузка является переменной.
Для расчета снеговой нагрузки используется карта снеговых нагрузок.
Определяете свой регион и выполняете расчет снеговой нагрузки по формуле
В этой формуле:
— S является искомой снеговой нагрузкой;
— Sg – масса снежного покрова.
Учитывается вес снега на 1 кв. метр.
Этот показатель свой в каждом регионе.
Все зависит от месторасположения дома.
Для определения массы и используется карта.
— µ — это коэффициент поправки.
Зависит показатель этого коэффициента от угла наклона кровли.
Если угол наклона скатов составляет меньше 25 градусов, то коэффициент равняется 1.
Еще о том, как определить угол наклона крыши..
Об уклоне плоской кровли по ссылке. Зачем нужен плоской крыше уклон и какова его минимальная величина.
Фотографии карнизных свесов кровли здесь. Чем подшиваются карнизные свесы.
При угле наклона 25 — 60 градусов коэффициент равняется 0.7.
Если угол наклона больше, чем 60 градусов, то коэффициент не учитывается.
Например, дом построен в Московской области.
Скаты имеют угол наклона 30 градусов.
Карта нам показывает, что дом располагается в 3 районе.
Масса снега на 1 кв. метр составляет 180 кг.
Выполняем расчет, не забывая про коэффициент поправки:
180 х 0,7= 126 килограмм на 1 кв. метр кровли.
Определение ветровых нагрузок
Для расчета нагрузок от ветра также используют специальную карту с разбивкой по зонам.
Используют такую формулу:
Wo – это нормативный показатель, определяемый по таблице.
В каждом регионе существуют свои таблицы ветров.
А показатель k – это поправочный коэффициент, который зависит от высоты дома и типа местности.
Рассчитываем деревянные стропила
Длина стропил
Расчет длины стропильной ноги относится к самым простым геометрическим расчетам.
Поскольку вам понадобится всего лишь два размера: ширина и высота, а также теорема Пифагора.
Чтобы расчет был более понятным, посмотрите на рисунок ниже.
Нам известны два расстояния:
— а – это высота от нижней до верхней точки внутренней части стропил.
— b – это величина, равная половине ширины крыши.
— с – это гипотенуза треугольника.
Та самая стропильная нога, длину которой мы ищем.
Дальше в соответствии с теоремой Пифагора
Теперь надо получить корень квадратный из 13.
Можно, конечно, взять таблицы Брадиса, но на калькуляторе удобнее.
Получаем 3.6 метра.
К этому числу теперь нужно прибавить длину выноса d чтобы получить искомую длину стропил.
Рассчитываем и подбираем сечение элементов стропильной системы
Сечение досок, которые мы будем использовать для изготовления стропил и прочих элементов системы стропил, зависит от того, какую длину имеют стропила, с каким шагом они будут устанавливаться и от величин снеговой и ветровой нагрузки, которые существуют в конкретном регионе.
Для простых конструкций используют таблицу типовых размеров и сечений доски.
Если конструкция очень сложная, то лучше использовать специальные программы.
Рассчитываем шаг и количество стропильных ног
Шагом стропил называется расстояние между их основаниями.
Специалисты считают, что минимальное расстояние должно составлять 60 см.
А оптимальным расстоянием является 1 метр.
Выполняем расчет расстояния между стропилами:
- выполняем измерение дины ската по карнизу;
- затем полученную цифру следует разделить на предполагаемый шаг стропил. Если шаг планируется 60 см, то следует делить на 0.6.Если 1 метр – то делить на 1. О предварительном выборе шага будет дальше;
- затем к поученному результату следует прибавить 1 и округлить полученное значение в большую сторону. Таким образом, получаем количество стропил, которые могут быть установлены на крыше вашего дома;
- общую длину ската необходимо разделить на количество стропил, чтобы получить шаг стропил.
Например, длина ската кровли равняется 12 метров.
Предварительно выбираем шаг стропил 0.8 метра.
Далее расчеты выглядят так:
12/0.8 = 15 метров.
Прибавляем единицу 15+1=16 стропил.
Если бы получилось дробное число, то мы бы округлили его в большую сторону.
Теперь от 12 метров следует поделить на 16.
В итоге 1216=0.75 метра.
Вот оптимальное расстояние между стропилами на одном скате.
Также может быть использована таблица, о которой говорилось раньше.
Рассчитываем деревянные балки перекрытия
Для деревянных балок оптимальная величина пролета составляет от 2.5 до 4 метров.
Оптимальное сечение – прямоугольное.
Соотношение высоты и ширины 1.4:1.
В стену балка должна заходить не менее чем на 12 см.
В идеале балки крепят к анкерам, который заранее установлен в стене.
Гидроизоляция балок выполняется «по кругу».
При расчете сечения балок учитывается нагрузка от собственного веса (как правило, 200 кг/кв. метр), и эксплуатационная временная нагрузка.
Ее значение равняется нагрузке постоянной – 200 кг/кв. метр.
Зная величину пролета и шаг установки балок, по таблице высчитывается их сечение:
Пролет (м)/ Шаг установки (м) | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 4.0 | 4.5 | 5.0 | 6.0 |
0.6 | 75х100 | 75х150 | 75х200 | 100х200 | 100х200 | 125х200 | 150х225 |
1 | 75х150 | 100х150 | 100х175 | 125х200 | 150х200 | 150х200 | 175х250 |
Если же требуется более точный расчет, то пользуются калькулятором Романова.
Расчет стропил односкатной крыши
Односкатная крыша – самый простой вариант кровли.
Но такой вариант подходит не для каждой постройки.
И расчет стропил требуется в любом случае.
Расчеты односкатной кровли начинаются с определения угла наклона.
А зависит он от того, в первую очередь, какой материал вы планируете использовать для крыши.
Например, для профнастила минимальный угол равняется 8 градусов.
А оптимальный – 20 градусов.
Расчетные программы
Если онлайн-калькуляторы выполняют несложные расчеты, то специальное программное обеспечение способно посчитать все, что вам нужно.
Выберите калькулятор по схеме стропильной системы
Наслонные стропила
Стропила на двух опорах
Консольные стропила на двух опорах
Стропила на двух опорах и подкосе
Консольные стропила на двух опорах и подкосе
Стропила на двух прогонах и мауэрлате
Консольные стропила на двух прогонах и мауэрлате
Консольные составные стропила
Стропила на подкосах стянутых схваткой
Стропила на подстропильных стульях
Асимметричная крыша на подстропильных стульях
Калькуляторы сечений стропил
В интернете есть много калькуляторов рассчитывающих сечение стропил. Здесь представлены еще несколько. У человека, зашедшего на сайт, возникает вполне резонный вопрос можно ли доверять этим калькуляторам. Расчет сечения слишком серьезное действие от результата которого зависит надежность крыши. Для снятия всех сомнений на каждой странице с конкретным калькулятором приведены формулы, по которым делается расчет. Вы можете проверить точность этих формул и провести пробный расчет вручную. После которого принять решение о доверии цифрам показываемым калькулятором для вычисления размеров сечений при других условиях работы стропила.
Нагрузки
Нагрузки на крышу собираются в отдельном калькуляторе по правилам, изложенными в СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия». Этот калькулятор покажет вам несколько цифр, отличающихся по величине. Выбирайте одну цифру с максимальным значением. Различие в величине нагрузок получается по тому, что учитывается направление ветра и геометрия крыши. Однако вряд ли вам достоверно известно с какой стороны реально будет дуть ветер на вашу крышу. Различие давления на разные участки крыши предполагает, что при меньших нагрузках вам потребуется стропило меньшего сечения, чем при больших нагрузках. На практике это означает что на разных участках крыши вам нужно будет устанавливать стропила разной высоты или толщины, а это влечет за собой сложности в монтаже обрешетки, подстропильных конструкций и кровли. Для унификации размеров стропил и последующего облегчения работ выбирается единственная цифра, показывающая нагрузку — максимальная. Вернее две максимальных цифры — нормативная и расчетная нагрузки. Расчетная нагрузка нужна для определения несущей способности стропила, нормативная для определения его прогиба.
Нагрузки рассчитываются в кПа или в кг/м², то есть действующие на площадь. Для расчета стропила они должны быть переведены в линейные, то есть действующие на продольную ось стропила. Для перевода нагрузки давящей на площадь, в линейную нагрузку, она должна быть умножена на шаг установки стропил (L) — расстояние между осями стропил (м × кг/м² = кг/м). При работе с калькуляторами нужно вносить все параметры в тех единицах, измерения, которые указаны в калькуляторах. Все преобразования и согласования единиц измерения калькулятор сделает сам. При пробном ручном расчете работайте в тех единицах, в которых вам удобнее.
Сопротивление материала стропила
Модуль упругости, расчетное и нормативное сопротивления дерева определяются в отдельных калькуляторах, представленных в виде интерактивных таблиц. Таблицы сделаны по СП 64.13330 «Деревянные конструкции». Они учитывают характеристики дерева, используемого для изготовления стропила, условия работы стропила и предполагаемый срок его службы.
Расчетный пролет
Расчетный пролет зависит от способа опирания стропила на стену. Если это крайние точки, то стропило неравномерно давит на опору. Максимальное напряжение (σ) возникает на обрезе опирания и уменьшается по длине опирания. Его можно изобразить в виде треугольника. Равнодействующая будет располагаться на расстоянии 1/3 от обреза опоры. Таким образом расчетный пролет стропила краями, опертого на две опоры, будет равен пролету в свету плюс по 1/3 длины опирания с каждой стороны.
На промежуточной, или крайней опоре стропила с консольным выпуском, напряжение от равномерной нагрузки распределяется в зависимости от длин пролетов, расположенных по разные стороны от опоры. Равнодействующая напряжения будет находиться в центре опоры если пролеты будут равны или смещена в сторону, если пролеты имеют разную длину.
Пока ширина опор под стропилом неизвестна нахождение равнодействующих затруднено, следовательно, затруднен и расчет реального расчетного пролета. Обычно за расчетный пролет принимается расстояние между осями стен на которое опирается стропило и это вполне оправдано. Выполненный расчет сечения покажет толщину и высоту стропила необходимые по условиям прочности и жесткости. Однако делать стропило вы будете не по этим размерам, а из тех досок, которые есть в продаже. То есть после расчета сечения выбирается доска с размерами, превышающими расчетные. Такое стропило будет обладать большей чем требуется прочностью и жесткостью. Поэтому если мы допустим небольшие погрешности при определении расчетного пролета ничего страшного не произойдет. Обращайте внимание на то, как в калькуляторах нарисованы размерные линии, показывающие пролет и высоту стропил. Их расположение в этих калькуляторах совпадает с расположением в калькуляторах вычисляющих размер стропил целиком. Переключение туда и обратно между двумя видами калькуляторов одни из которых считают сечение на нагрузку, а другие считают геометрию, позволяет оптимизировать размер стропил.
Наклон стропила
Определяется углом наклона крыши к горизонту, высотой установки конькового прогона или безразмерной величиной, характеризующей уклон — отношением высоты к длине пролета.
Порядок расчета сечения стропил
После ввода исходных данных в калькулятор производится расчет сечения стропила. Все формулы указаны на странице с конкретным калькулятором.
1. По расчетной схеме вычисляются:
- максимальный момент изгиба;
- максимальный прогиб;
- максимальное напряжение среза на опоре.
2. Задается толщина или ширина доски из которой будет изготавливаться стропило и вычисляется второй размер. Например, если была задана толщина доски, то калькулятор найдет какой она должна быть ширины достаточной для изготовления прочного стропила. И наоборот, если задали ширину доски калькулятор найдет ее толщину. Обычно стропило делают из доски толщиной 50 мм, этот размер задают чаще всего.
Калькулятор считает сечение по трем параметрам, стропило не должно:
- сломаться под нагрузкой;
- быть срезано на опоре;
- прогнуться больше допустимой величины (1/200 от пролета).
В результате расчета появляются три цифры, удовлетворяющие этим параметром. Калькулятор выберет наибольшее и покажет его вам. Например, вы задали толщину доски для стропила 50 мм. Калькулятор посчитал, что по условию недопущения разрушения стропила высота его сечения должна составить 209 мм. По условию недопущения среза на опоре — 100 мм, а по недопущению прогиба больше 1/200 пролета — 217 мм. Он сравнит эти три цифры и покажет наибольшую — 217 мм. В этом случае из доски размерами 50х217 мм можно изготовить прочное и жесткое стропило. Таким образом вам всегда будут показываться те размеры сечения, которые не допускают разрушения или прогиба стропила.
Стропила делаются из досок, изготовленных на лесопилках. Лесоперерабатывающие предприятия пилят бревна на доски руководствуясь сортаментом пиломатериалов рекомендованных ГОСТ 24454. Калькулятор сравнит расчетные размеры доски с сортаментом и покажет наиболее близкие размеры сечения не меньше расчетных значений.
Глубина опорных вырезов
Калькуляторы рассчитывают сечение стропил принимая их за стержневые элементы, но стропило — это не бестелесный стержень, а материальное тело, имеющее размеры длины, толщины и высоты. Для опирания на прогоны и мауэрлат в стропиле делаются вырезы, обеспечивающие сопряжение стропила с опорами. Глубина каждого выреза должна быть такой, чтобы площадь опирания стропила на опору была достаточной для того, чтобы под весом крыши не произошло разрушение опоры — смятие древесины. Калькулятор рассчитывает минимально допустимые размеры опорных вырезов, при которых смятие не произойдет. Максимальные размеры вырезов определяются из расчета не допускающего срезания стропила на опоре.
Расчет балки на прочность при изгибе с использованием программы Microsoft Excel
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
При изучении дисциплины «Сопротивление материалов» студентам необходимо решать задачи по нескольким темам, одной из основных является тема «Изгиб балок». Для решения задачи по указанной теме с использованием ЭВМ можно использовать прикладные программы MathCAD, Solid Works, T-Flex, Microsoft Excel и др. Из перечисленных программ Microsoft Excel является неспециализированной в отношении дисциплины «Сопротивление материалов», но имеющей возможности для решения задач различной тематики, в том числе по сопротивлению материалов. Также данное программное обеспечение присутствует на ЭВМ учебного заведения для проведения занятий по дисциплине «Информатика» и не требует дополнительных затрат на приобретение специализированных программных продуктов. Табличный процессор Microsoft Excel позволяет выполнять множество математических операций, которые можно использовать при расчета балки на изгиб.
При известных допускаемых нормальных напряжениях для материала рассматриваемой балки могут проводиться три варианта расчетов:
- если заданы нагрузки и размеры сечений балки, то поводится проверочный расчет на прочность;
- если заданы нагрузки, то могут быть определены размеры сечений стержня (проектировочный расчет);
- если заданы размеры сечений, то могут быть определены допускаемые нагрузки.
В каждом из трех видов задач необходимо задать исходные данные (нагрузки и длины участков). Для наглядности на рабочий лист помещается изображение расчетной схемы (рис. 1). Для проверочного расчета на прочность сначала определяются опорные реакции Ra и Rb из сумм моментов, относительно опор А и В.
После определения опорных реакций заполняется таблица с расчетными значениями поперечной силы Qy и изгибающим моментом Mz. В первом столбце указывается расстояние сечения от левого края балки в метрах с шагом 0,1 м. Полученные для двух участков балки уравнения Qy сводятся в одну формулу, которая выглядит в таблице Excel в ячейке В24 следующим образом:
В формуле используется функция «ЕСЛИ» для определения участка для которого указан x в ячейке А24.
Уравнения Mz сводятся в одну формулу, которая выглядит в таблице Excel в ячейке С24 следующим образом:
В формулах жирностью выделено значение х.
По табличным данным строится диаграмма, на которой будет две линии (рис. 2). Первая - эпюра Qy, вторая - эпюра Mz.
При проектировочном расчете необходимо найти момент сопротивления сечения Wz. Его значение зависит от максимального изгибающего момента Mz, которое может быть определено с помощью функции Excel с названием «Поиск решения». Для расчета необходимо в одну ячейку вписать начальное приближение расстояния х (например, 1 м), а во вторую - формулу Mz, в которую подставляется х из предыдущей ячейки. Затем запускается «Поиск решения» и выполняется поиск максимального Mz (рис. 3), который можно использовать в дальнейшем расчете (Mz max = 30,63 кНм).
В ограничения указаны пределы изменения х (от 0 до L1 + L2).
Для расчета допускаемых нагрузок используется четыре ячейки, к вышеуказанным двум добавляется искомая нагрузка и величина нормальных напряжений σ (рис. 4). По итогам расчетов получаем q = 107,92 кН/м.
Первая и вторая строка ограничений - пределы изменения х. Третья строка - q ≥ 0. Четвертая - нормальные напряжения равны допускаемым (заданным) нормальным напряжениям для материала балки.
Двускатная крыша является наиболее популярной конструкцией в частном домостроении. Стропильная система двускатной крыши должна обеспечить опорную площадку для монтажа кровли. Правильно рассчитанный шаг стропил двускатной крыши позволяет обеспечить прочность и устойчивость конструкции ко всем внешним нагрузкам, создать долговечное и надежное кровельное покрытие. В этой статье рассматриваются конструкционные особенности стропильной системы, порядок расчета и монтажа. Эта информация позволит правильно понять методику создания двускатной крыши, чтобы во время строительства не задавать работникам лишних вопросов.
Расстояние между стропилами для двухскатной крыши
Среди людей, занятых строительством частного или дачного дома, постоянно ведутся дискуссии о наиболее удачной конструкции крыши и количестве опорных элементов. Чтобы разобраться в этих мнениях и принять ту или иную сторону, необходимо рассмотреть общее устройство крыши.
Существует два типа конструкции стропил:
Висячие стропила применяются на относительно небольших домах с длиной опорных элементов не более 6 м. Конструкция состоит из ряда стропильных ферм, имеющих форму равнобедренного треугольника. Фермы устанавливаются на обвязку из бруса (мауэрлат), соединяются между собой планками обрешетки. Несущая способность висячих стропил относительно невелика, но простота конструкции, экономичность и высокая скорость монтажа являются их преимуществами. Вариантов реализации висячих стропил довольно много, что объясняется распространенностью небольших построек, не нуждающихся в сложной и массивной конструкции крыши.
Конструкция наслонной стропильной системы несколько сложнее. По периметру перекрытия верхнего этажа укладывается прочный брус – мауэрлат. По продольной центральной оси устанавливаются две (или больше) вертикальные стойки, высота которых определяет угол наклона скатов. Между стойками устанавливается коньковый прогон, который проходит по всей длине крыши и служит опорной линией для стропильных ног. Каждая из них имеет две точки опоры – внизу это мауэрлат, а вверху – коньковый прогон.
Для образования дополнительной поддержки, исключающей провисание опор, используются подкосы – наклонные планки, прикрепленные к стропильным ногам под углом, близким к прямому и упирающиеся в нижней части в центральный нижний брус – лежень.
Шаг лаг для крыши – это расстояние между двумя соседними стропилами. Он определяется количеством лаг, равномерно распределенных по длине продольной оси крыши. Основными опорными конструкциями для кровли являются стропила и обрешетка, образующие наклонные поверхности с заданной геометрией и площадью. Угол наклона определяет ветровую и снеговую нагрузки, причем, с возрастанием угла увеличивается ветровая, а с уменьшением – снеговая нагрузка на кровлю.
От чего зависит шаг расположения стропил
Рассмотрим факторы, определяющие шаг между стропилами двухскатной крыши, подробнее. Необходимо сразу учесть, что количество стропил определяет несущую способность. Уменьшение их числа усложняет монтаж утеплителя, способствует провисанию планок обрешетки и кровли, установленной на них.
В то же время, слишком частое размещение стропил также создает трудности при монтаже утеплителя. Его приходится подгонять по ширине, что создает отходы, т.е. непроизводительный расход материала. Поэтому часто критерием для определения шага стропил используют размер теплоизолятора. Например, многие виды минеральной ваты имеют ширину 60 см, что вполне подходит для большинства конструкций двускатных крыш.
Кроме того, шаг стропил напрямую зависит от их количества. Это расчетная величина, которая определяется исходя из несущей способности опорных элементов. Нагрузки, воздействующие на кровельное покрытие, а также вес самого покрытия имеют достаточно большие значения, поэтому для их принятия нужна устойчивая и прочная конструкция. Необходимо учитывать, что тип стропильной системы также имеет значение, поскольку наслонные стропила значительно тяжелее висячих, они образуют заметную нагрузку на стены и фундамент дома.
Ветровая и снеговая нагрузки – это внешние факторы, влияющие на конструкцию крыши. Вес снега в зимний период способен продавить или даже сломать крышу, если ее конструкция не рассчитана должным образом. В приложениях СНиП есть специальные данные о среднегодовом количестве снега в разных регионах. В некоторых из них на каждый квадратный метр приходится до полутонны снега.
Кроме снега, серьезные нагрузки создает ветер. При этом, если снеговая нагрузка статична, то ветровые воздействия внезапны и неравномерны. Ветер может подняться в любое время года, и зимой, и летом, что заставляет относиться к нему со всей серьезностью. При выборе угла наклона следует выяснить силу и направление преобладающих ветров в регионе, узнать о возможности ураганных порывов. В приложениях СНиП имеется .
Все эти факторы определяют параметры стропильной системы и расстояние между отдельными опорами.
Зависимость шага стропил от материала кровли
Существует большое количество видов кровельного покрытия. Большинство из них заметно устарели и мало используются в современном строительстве. Наиболее популярными на сегодняшний день считаются:
Необходимо учесть, что профлист и профнастил представляют собой одну группу профилированного покрытия. Некоторые источники считают их разными наименованиями одного и того же материала, другие разделяют их по высоте волны. У профлиста высота волны больше, а профнастил несколько более плоский. Первый вид может использоваться не только как кровельное покрытие, но и в качестве материала для строительства заборов, ограждений, металлических гаражей и т.п.
Профнастил имеет меньшую волну и предназначен для укладки в качестве кровли. Оба материала имеют общую специфическую особенность – профилирование выполнено только в продольном направлении, что расширяет их возможности и позволяет делать кровлю для круглых крыш и навесов.
Шаг стропил двускатной крыши под профнастил выбирается с учетом этой особенности материала. Если величина будет слишком завышенной, появится возможность провисания кровли между стропилами. Кроме того, появится чрезмерная нагрузка на планки обрешетки, которые могут быть не готовы к ней. Важным параметром также становится площадь ската. Шаг стропил односкатной крыши под профнастил намного меньше, чем у двускатной кровли, поскольку длина опорных элементов и величина нагрузки у нее значительно возрастают и требуют повышенного количества опор.
Металлочерепица внешне напоминает полотно из натуральной керамической черепицы. По всем своим эксплуатационным качествам она очень похожа на профнастил или профлист, но в физическом отношении она имеет важную особенность – наличие не только продольных, но и поперечных волн. Это позволяет несколько увеличить шаг между стропилами двухскатной крыши под металлочерепицу, или руководствоваться при выборе размерами теплоизолятора.
При использовании шифера или ондулина шаг стропил принимают соответственно степени жесткости этих материалов. Как вариант, увеличивают плотность укладки обрешетки, или устанавливают сплошной вариант из толстой фанеры.
Методика вычисления расстояния между стропилами
Существует два варианта расчета:
- Инженерный расчет с использованием соответствующих формул и методик.
- Использование онлайн-калькуляторов, дающих ответ после внесения собственных исходных данных.
Первый способ годится только для профессионального проектировщика кровельных систем. Для неподготовленного человека выполнить подобные вычисления крайне сложно, поскольку нужны различные специфические данные, коэффициенты, табличные значения, которые сложно найти и надо правильно использовать. Расчеты, полученные с помощью онлайн-калькуляторов, также не рекомендуется применять для реального строительства, а использовать как вариант уточнения или проверки результатов расчета, выполненного специализированными организациями.
Видео описание
В видео можно увидеть, какой должен быть шаг стропил:
Заключение
В заключение необходимо напомнить, что все проектные и расчетные мероприятия должны быть выполнены подготовленными и специально обученными специалистами. Шаг стропил – это важная и ответственная величина, определяющая несущую способность крыши. Разрушения, вызванные неспособностью принимать существующие нагрузки, достаточно серьезны и способны поставить под вопрос возможность проживания в доме, поэтому необходимо максимально серьезно отнестись к решению этого вопроса.
Читайте также: