Установка конькового прогона на деревянные стойки

В чердачных крышах необходимость в использовании длинных и тяжелых прогонов отпадает, здесь можно применять более короткие и легкие брусья и доски.

Прогон опирают на стойки. Стойки изготавливают из деревянного бруса, который нижним концом опирают на лежень или деревянную подкладку, а их, в свою очередь, укладывают на кирпичные столбики. В зданиях со сборным железобетонным перекрытием кирпичные столбики являются частью и продолжением внутренней несущей стены, но их можно делать и прямо на железобетонных плитах перекрытия. Лежень можно укладывать и без столбиков, прямо на внутреннюю стену или на перекрытие с горизонтальным выравниванием деревянными подкладками. Выравнивание верха лежня в горизонт упрощает установку стоек и прогонов. Стойки, отпиленные на одну высоту и установленные на горизонтальный лежень, автоматически дают одинаковую высоту конька крыши. Во всех случаях под лежень: между ним и стеной, между ним и кирпичными столбиками или перекрытием укладывается рулонная гидроизоляция.

Стойки не обязательно размещать прямо под стропилами. Обычно шаг размещения стропил составляет от 60–80 см до 1,2–1,5 м, устанавливать так часто стойки, удерживающие прогон, не имеет смысла, поэтому их обычно делают по длине досок или бруса идущего на изготовление прогона. Простейшая подстропильная конструкция выглядит, как прямоугольная рама, состоящая из верхнего пояса — прогона, нижнего пояса — лежня, вертикального заполнения — стоек и нескольких ветровых связей, которые делают из доски толщиной 40–50 мм. Например, подстропильную конструкцию длиной 9 м можно сделать из двух брусьев длиной по 4,5 м и трех стоек, стыкуя брусья по длине на средней стойке. Либо двух брусьев и одной стойки, если есть возможность опирания концов прогона на стены фронтонов. Такой прогон называется разрезным, его части рассчитываются на изгиб и прогиб как обычные однопролетные балки (рис. 27). Балки прогона стыкуются на опорах косым прирубом с гвоздевым, винтовым или болтовым соединением либо продольным лобовым упором. И то, и другое сопряжение, дает шарнирный вариант соединения балок.

Варианты подстропильных конструкций с разрезными прогонами

рис. 27. Варианты подстропильных конструкций с разрезными прогонами

Стойки рассчитываются как сжатые элементы по формуле:

σ = Н/F ≤ Rсж ,        (4)

где σ — внутреннее напряжение, кг/см²; Н — сила сжатия направленная по оси стойки, кг; F — площадь сечения сжатого элемента, для прямоугольной стойки F = b×a, см²; Rсж — расчетное сопротивление древесины сжатию, кг/см² (принимается по таблице СНиП II-25-80«Деревянные конструкции» или по таблице);

Увеличение количества стоек уменьшает размер сечения прогона. Стойки, даже если их сечение будет приниматься конструктивно, нужно проверить расчетом на сжатие, и убедиться, что их количество будет достаточным для удержания прогона. При получении в результате расчета слишком малых размеров сечения стоек их сечение принимаются конструктивно, но не менее чем 10×10 см. Такие сечения стоек позволяют принимать их без расчета на гибкость, так как гибкость невысоких стоек практически равна нулю. Если принять меньшее, чем 10×10 см, сечение стоек проходящее по расчету на прочность сжатия, то их нужно проверять еще расчетом на гибкость, описание которого есть в СНиП II-25-80. Иначе тонкая стойка проходящая по сжатию, под нагрузкой просто выгнется и какой нам будет толк от ее достаточной несущей способности? Брусовые стойки расчетного или конструктивного сечения можно заменять на стойки из сбитых между собой досок вплотную либо с установкой между досками деревянных коротышей с просветом не более 7h. Тогда гибкость и прочность составных стоек будет примерно равна аналогичным параметрам стоек из цельного бруса того же сечения.

Разрезные прогоны просты в изготовлении и монтаже, но неэкономичны. Более экономичная конструкция получается, если прогоны сделать консольными, а между ними вставить однопролетные балки (рис. 28). Такой прогон называется консольно-балочным (балка Гербера) и по сути остается все той же разрезной балкой, в которой консольные и однопролетные балки рассчитываются отдельно. Однопролетные прогоны располагают между двумя консольными таким образом, чтобы в месте стыковки изгибающий момент стремился к нулю (там где кривая эпюры моментов пересекает горизонтальную ось прогона). Эти узлы сращивания балок по длине называются пластичными шарнирами. Сращивание прогонов производят косым прирубом и стягиванием болтом диаметром 12–14 мм. Максимальная длина перекрываемых пролетов — 5 м.

Консольно-балочная подстропильная конструкция

Консольно-балочная подстропильная конструкция

рис. 28 1 и 2.. Консольно-балочная подстропильная конструкция

Возможны два варианта устройства консольно-балочного прогона. При расстоянии от опоры до стыка 0,15L получается прогон с равными изгибающими моментами во всех пролетах и на всех опорах, то есть прогон получается во всех сечениях равнопрочным. Если ставка делается на жесткость прогона, то его делают равнопрогибным. Пластичные шарниры (стыки балок), в этом случае, располагают на расстоянии от опоры 0,21L. В концевых пролетах однопролетные балки одной стороной опираются на консоль соседнего прогона, а другой на стену фронтона или стойку.

Для того чтобы не нарушать гармонию работы балки, нужно концевые пролеты сделать короче рядовых примерно на 20%, поэтому концевой пролет назначают равным L1 = 0,8L–0,85L. Это утверждение справедливо для реальной длины пролета, то есть размера на «просвет», с учетом глубины опирания прогона на стену или стойку, составляющую не менее 10 см.

Есть и другой способ уменьшения сечения прогонов: устройство неразрезного прогона сплачиванием досок (рис. 29). В неразрезных прогонах из спаренных досок пластичные шарниры располагаются вразбежку, на расстоянии 0,21L от опоры. Прогон получается с равными прогибами, но разными изгибающими моментами. В пластичном шарнире каждый стык двух досок перекрывается цельной доской. Максимальные полеты для неразрезного пролета из досок могут достигать 6,5 м, то есть полной длины доски по государственному стандарту.

Подстропильная конструкция с дощатыми неразрезными прогонами

рис. 29. Подстропильная конструкция с дощатыми неразрезными прогонами

По длине доски прогона сшиваются гвоздями, располагаемыми в шахматном порядке через 50 см, а в стыке ставятся гвозди по расчету. Расчет гвоздевого соединения пластичного шарнира неразрезного прогона из досок делается по формуле:

n = Mоп/2ХТгв,

где n — требуемое количество гвоздей, шт; Моп — изгибающий момент на опоре, кг×м; Х — расстояние от центра опоры до центра гвоздевого поля; Тгв — несущая способность одного гвоздя в односрезном соединении.

Расчет прогонов любого типа допускается вести как на сосредоточенные силы от давления стропил, так и на равномерно распределенную нагрузку. Обычно применяется расчет на равномерно распределенную нагрузку, как более быстрый и простой. Если на стойках будут устанавливаться прогоны с консольными выносами за стену (по аналогии с рис. 24.2), то длину консолей нужно делать равной 0,21 или 0,15 пролета (0,15L, 0,21L). В противном случае прогон должен быть пересчитан с учетом разгружающего действия консоли. Этот расчет достаточно сложен и должен производиться специалистами.

Сечение лежня принимается конструктивно, чаще всего, такое же как сечение прогона. Например, это может быть брус 10×15 см, если лежень опирается только на кирпичные столбики. Если лежень укладывается на перекрытие либо на стену (все случаи, когда под него можно положить много выравнивающих деревянных подкладок), высота лежня может быть уменьшена до 10 и даже 5 см. Если стропильная система крыши будет делаться без подстропильных ног (подкосов), от лежня можно совсем отказаться, а низы стоек конструктивно связать прибиванием схваток.

Пример расчета подстропильной конструкции 

Дано: расчетная нагрузка на прогон для расчета по первому предельному состоянию qр=951 кг/м, нормативная нагрузка для расчета по второму предельному состоянию qн=726 кг/м. Длина прогона 9 м. Прогон опирается с шагом 3 м на две стойки и стены фронтонов. Расчетное сопротивление дерева изгибу Rизг = 130 кг/см².

Решение:

1. Выбираем расчетную схему. Прогоны Гербера (консольно-шарнирные), это изящное инженерное решение с множественными вариантами исполнения, но мы выберем вариант более прагматичный и простой в изготовлении — неразрезной прогон из досок. Находим максимальный изгибающий момент, действующий на прогон:

Mоп = qрL²/12 = 951×32/12 = 714 кг×м = 71400 кг×см

2. Произвольно задаемся шириной досок, используемых для прогона. Предположим, это будет две доски толщиной по 5 см, таким образом общая толщина прогона составит b = 10 см.

Находим высоту прогона:

h = √¯(6W/b) = √¯(6×549/10) = 18 см,
где W=M/Rизг = 71400/130 = 549 см³

3. По сортаменту пиломатериалов видим, что для изготовления прогона подходят спаренные доски 50×200 мм. Расчет на прочность пропускаем, как это делается уже рассматривалось в предыдущем примере.

Проверяем прогон на прогиб:

f = 5qнL²L²/384EJ = 5×7,26×300²×300²/384×100000×6667 = 1,2 см
где J = bh³/12 = 10×20³/12 = 6667 см4

Нормативный прогиб:

fнор = L/200 = 300/200 = 1,5 см

Сечение прогона из двух досок 50×200 мм удовлетворяет требованиям жесткости, так как f < fнор (1,2 см < 1,5 см).

4. Для устройства пластичного шарнира рассчитываем гвоздевое соединение узлов сращивания прогона. Сплачиваются две доски толщиной по 5 см, значит, нам необходимы гвозди длиной 100 мм, диаметром 4 мм (0,4 см). Рабочая длина гвоздя ао рассчитывается, как полная длина гвоздя минус толщина одной доски 50 мм, зазор между досками 2 мм, острие гвоздя 1,5d = 6 мм:

ао = 100 — 50 — 2 — 6 = 42 мм = 4,2 см

Несущая способность одного гвоздя в односрезном сплачивании:

Tгв = 250d²гв + a²о = 250×0,4²+ 4,2² = 57,6 кг

Пластичный шарнир располагается на расстоянии Х = 0,21L = 0,21×3 = 0,63 м, тогда требуемое количество гвоздей:

n = Mоп/2XTгв =714/2×0,63×57,6 = 10 шт — с каждой стороны.

5. Сечение стоек принимаем конструктивно 100×100 мм. Преобразуя формулу (4), находим, что стойка такого сечения способна выдержать нагрузку:

Н = F×Rсж = 10×10×130 = 13000 кг=13 т

Так что рассчитывать стойку на сжатие нет никакого смысла поскольку давление прогона на стойку не превышает 2,9 тн (951 кг/м ×3м = 2853 кг). Если есть желание уменьшить сечение стойки ниже рекомендованного и сэкономить тем самым на пиломатериалах, то необходимо проводить дополнительный расчет на гибкость по СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции».

6. Сечение лежня принимается конструктивно 10×10(h) см.

Таким образом, окончательно принимаем: изготовление прогона из спаренных досок 50×200 мм; стоек — 100×100 мм; лежня — 100×100 мм.

« назад           далее »

Источник:  «Конструкции крыш. Стропильные системы» Савельев А.А.


ПОДЕЛИТЬСЯ:

Комментариев пока нет

Перейти к разговору

Комментариев пока нет!

Вы должны быть избранным, чтобы начать разговор.

Ваши данные будут в безопасности!Ваш адрес электронной почты не будет опубликован. Также другие данные не будут переданы третьим лицам.