ДК / 3Stropila
.doc3. Стропила
3.1. Общая схема
Наслонные стропила используются как для односкатных крыш при небольшой ширине зданий, так и для двухскатных крыш.
Главный элемент наслонных стропил − стропильные ноги. Верхним концом они опираются на коньковый брус (прогон), а нижним − на мауэрлаты, уложенные на наружную стену.
Стропильная система состоит из обрешетки двойного настила, собственно стропил с подкосами (или без них), затяжки, воспринимающей распор, и подстропильной конструкции, состоящей из стоек и конькового прогона. Обычно для стропил применяют доски и брусья 2 сорта, обработанные по всей поверхности антипиренами.
Рисунок 3.1 - Простейшая треугольная система
3.2. Исходные данные
Рассчитать стропила под мягкую кровлю для здания с каркасными стенами. Расстояние между продольными стенами 4,6 м. Расстояние от оси мауэрлата до оси внутренней стены l = 4440 мм Уклон кровли 32°. Материал − сосна 2 сорта.
, , ,
β = 48° ,
γ = α + β = 80° ,
Лежни укладываются на одном уровне с мауэрлатом.
Высота стропил в коньке
Подкос направлен под углом 48° ; hn = l2.
;
;
;
Длина подкоса
Рисунок 3.2. Расчетная схема стропил:
а) эпюра изгибаемых моментов; б) схема для определения усилий NB; N; Р
3.3 Сбор нагрузок
Таблица 3.1. Нагрузки на стропила ( в кН∕м2)
|
Наименование элементов и подсчет нагрузки |
Нормативная нагрузка |
Коэффициент надежности по нагрузке |
Расчетная нагрузка
|
1.
2.
3.
4.
5. |
Постоянная нагрузка от кровли и настила
С учётом угла наклона 0,176:0,848=0,208 0,198:0,848=0,234 Стропила 0,08∙0,125∙5/0,848
Противоконденсатная пленка 0,02:0,848
Контрейка 0,05∙0,03∙5:0,848
Итого, постоянная нагрузка
Временная нагрузка – снег (:0,848)
Всего, полная нагрузка |
0,176
0,208
0,059
0,024
0,0088
0,3 1,14 1,344
1,644 |
1,1
1,2
1,1
|
0,198
0,234
0,065
0,028
0,0097
0,337 1,628 1,92
2,257 |
При шаге стропил 1,0 м:
3.4 Расчет стропильной ноги
Стропильную ногу рассматриваем как неразрезную балку на трех опорах.
Опасным сечением стропильной ноги является сечение в месте примыкания подкоса. Изгибающий момент определяем по формуле
т. к. l1 > l2, определим значение момента (М1) в середине этого пролета. М1 определяем как для простой балки на двух опорах, считая в запас прочности, что вследствие возможной осадки среднего узла опорный момент будет равен нулю.
М1 > МВ, поэтому за расчетный момент принимаем значение 2,29 кН ∙ м.
Момент сопротивления
Принимаем 2 ∙ (40 ∙ 125) – вариант стропил из досок.
Напряжение изгиба
<
Проверку прогиба стропильной ноги производим по формуле
Окончательно принимаем сечение стропил из досок 2 ∙ (40 ∙ 125) мм.
3.4.1 Расчет подкоса и затяжки
Вертикальная составляющая реактивного усилия на средней опоре.
Это усилие раскладывается на усилие N, сжимающее подкос, и усилие NB, направленное вдоль стропильной ноги. Определим N и NB, используя уравнение синусов.
Принимаем подкос шириной 4,0 см, равной ширине стропила.
Подкос рассчитывается как центрально − сжатый элемент
Принимаем гибкость подкоса
<
Коэффициент продольного изгиба
Площадь сечения подкоса
Требуемая высота подкоса равна
14,79: 45 = 3,7 см.
Принимаем 4,0 см.
Принимаем сечение подкоса 4,0 × 7,5 см; А = 30 см2.
<
Окончательно принимаем сечение подкоса 4,0 × 4,0 см
Горизонтальная составляющая усилия NB = H=NB ∙ cos α = 4,55 ∙ 0,848 = 3,86 кН, создает распор стропильной системе, который погашается затяжкой.
Затяжку проектируем из досок 4,0 × 4,0 см, крепление к стропильным ногам гвоздями 4,5 × 150 мм.
Определение несущей способности гвоздя:
Несущая способность гвоздя по 1 срезу:
По 2 срезу:
Тгв = 0,666+0,592 = 1,258 кН.
Количество гвоздей определяется по формуле:
Принимаем 4 гвоздя (по 2 гвоздя с каждой стороны)
Так как гвозди нельзя располагать на одной оси, принимаем размеры затяжки конструктивно. Для этого находим расстояния между гвоздя вдоль и поперек волокон.
Расстояние между гвоздями вдоль волокон:
Расстояние между гвоздями поперек волокон:
Минимальная ширина поперек волокон равна
Принимаем ширину затяжки 50мм.
Рисунок 3.3. Крепление затяжек