Tính Toán Hệ Thống Vì Kèo Của Mái đầu Hồi, Cũng Như Cao độ Của Các Vì Kèo Của Kết Cấu Này

2024 Tác giả: Bailey Albertson | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 13:07

Đường trục đáng tin cậy: tính toán hệ thống kèo mái đầu hồi

Mái đầu hồi được hình thành trên cơ sở khung kết hợp cấu trúc cơ bản và độ tin cậy vượt trội. Nhưng xương sống của mái ở hai dốc hình chữ nhật chỉ có thể tự hào về những lợi thế này trong trường hợp lựa chọn cẩn thận các chân kèo.

Nội dung

• 1 Các thông số của hệ thống giàn mái đầu hồi

  • 1.1 Chiều dài vì kèo

  • 1.2 Mặt cắt của chân kèo

    1.2.1 Bảng: mặt cắt của xà tùy theo chiều dài và cao độ

  • 1.3 Hiệu ứng biến đổi đối với hệ thống vì kèo

    • 1.3.1 Bảng: Giá trị hướng dẫn của áp suất gió
    • 1.3.2 Bảng: giá trị của hệ số k

  • 1.4 Tải vĩnh viễn

    1.4.1 Bảng: trọng lượng vật liệu lợp trên 1 m²

  • 1.5 Số thanh

• 2 Bước của dầm của kết cấu đỡ mái

  2.1 Bảng: cao độ của xà tùy theo chiều dài và mặt cắt

• 3 Công thức tính hệ vì kèo của mái đầu hồi

  • 3.1 Bảng: kích thước danh nghĩa của chiều dày và chiều rộng của gỗ xẻ (mm)

  • 3.2 Ví dụ về phân tích cấu trúc

    3.2.1 Video: tính toán chi tiết hệ thống kèo

Các thông số của hệ thống kèo mái đầu hồi

Cần bắt đầu tính toán nếu bạn hiểu rằng hệ thống vì kèo của mái đầu hồi là một phức hợp của các hình tam giác, các yếu tố cứng nhất của khung. Chúng được lắp ráp từ các tấm ván, kích thước của nó đóng một vai trò đặc biệt.

Chiều dài kèo

Công thức a² + b² = c², do Pythagoras suy ra, sẽ giúp xác định chiều dài của ván vững chắc cho hệ thống vì kèo

Chiều dài của kèo có thể được tìm thấy khi biết chiều rộng của ngôi nhà và chiều cao của mái nhà.

Tham số "a" cho biết chiều cao và được tự chọn. Nó phụ thuộc vào việc không gian dưới mái nhà sẽ là nhà ở; nó cũng có một số khuyến nghị nhất định nếu một tầng áp mái được lên kế hoạch.

Phía sau chữ "b" là chiều rộng của tòa nhà, được chia đôi. Và "c" thể hiện cạnh huyền của tam giác, tức là chiều dài của các chân kèo.

Giả sử rằng chiều rộng của một nửa ngôi nhà là ba mét, và người ta quyết định làm mái nhà cao hai mét. Trong trường hợp này, chiều dài của chân kèo sẽ đạt 3,6 m (c = √a² + b² = 4 + √9 = √13≈3,6).

Vì kèo dài nhất 6 mét nên thích hợp làm chân kèo

Chiều dài tối đa của một thanh dùng làm chân vì kèo là 6 m, nếu cần một tấm ván bền có chiều dài lớn hơn thì họ dùng đến kỹ thuật ghép - đóng đinh một đoạn từ thanh khác vào chân vì kèo.

Mặt cắt của chân kèo

Đối với các yếu tố khác nhau của hệ thống vì kèo, có các kích thước tiêu chuẩn:

• 10x10 hoặc 15x15 cm - đối với thanh Mauerlat;
• 10x15 hoặc 10x20 cm - đối với chân kèo;
• 5x15 hoặc 5x20 cm - để chạy và thanh chống;
• 10x10 hoặc 10x15 cm - cho giá đỡ;
• 5x10 hoặc 5x15 cm - cho giường;
• 2x10, 2,5x15 cm - đối với thùng.

Độ dày của từng phần của kết cấu đỡ mái được xác định bởi tải trọng mà nó phải chịu

Một thanh xà có tiết diện 10x20 cm là lý tưởng để tạo chân kèo

Mặt cắt của các chân kèo của mái đầu hồi bị ảnh hưởng bởi:

• tải trọng trên mái dốc;
• loại vật liệu thô xây dựng, bởi vì "lão hóa" của các khúc gỗ, thông thường và các chùm dán khác nhau;
• chiều dài chân kèo;
• loại gỗ để bào các vì kèo;
• chiều dài của khe hở giữa các chân kèo.

Cao độ vì kèo ảnh hưởng nhiều nhất đến tiết diện của các chân kèo. Khoảng cách giữa các dầm tăng lên kéo theo áp lực lên kết cấu đỡ của mái tăng lên, và điều này buộc người xây dựng phải sử dụng các chân kèo dày.

Bảng: mặt cắt của xà tùy theo chiều dài và cao độ

Chiều dài chân kèo (m)	Khoảng cách giữa các xà nhà (m)	Mặt cắt ngang của dầm hệ thống kèo (cm)
Ít hơn 3	1,2	8 × 10
Ít hơn 3	1,8	9 × 10
3 đến 4	một	8 × 16
3 đến 4	1,4	8 × 18
3 đến 4	1,8	9 × 18
Cho đến 6	một	8 × 20
Cho đến 6	1,4	10 × 20

Hiệu ứng biến đổi trên hệ thống vì kèo

Lực ép lên các chân kèo là không đổi và thay đổi.

Gió có xu hướng làm lật hoặc nâng cao mái nhà, vì vậy điều quan trọng là phải thực hiện tất cả các tính toán một cách chính xác

Tải trọng gió thay đổi trên xà nhà được xác định theo công thức W = Wo × kxc, trong đó W là chỉ số tải trọng gió, Wo là giá trị của tải trọng gió đặc trưng cho một phần nào đó của Nga, k là hệ số hiệu chỉnh do chiều cao của cấu trúc và bản chất của địa hình, và c là hệ số khí động học.

Việc tính toán áp lực gió lên mái dựa trên vị trí của ngôi nhà

Giá trị quy chuẩn của áp suất gió được công nhận bởi bản đồ 3 của Phụ lục 5 trong SNiP 2.01.07–85 và một bảng đặc biệt. Hệ số tính đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao cũng được tiêu chuẩn hóa.

Bảng: giá trị hướng dẫn của áp suất gió

Vùng gió	Ia	Tôi	II	III	IV	V	VI	Vii
Wo, kPa	0,17	0,23	0,30	0,38	0,48	0,60	0,73	0,85
Wo, kg / m²	17	23	ba mươi	38	48	60	73	85

Bảng: giá trị của hệ số k

Chiều cao	Khu vực mở	Khu vực khép kín với những ngôi nhà cao trên 10 m	Khu đô thị có các tòa nhà cao trên 20 m
lên đến 5m	0,75	0,5	0,4
từ 5 đến 10m	1,0	0,65	0,4
từ 10 đến 20m	1,25	0,85	0,53

Nó không chỉ là địa hình ảnh hưởng đến tải trọng gió. Diện tích nhà ở có tầm quan trọng lớn. Đằng sau bức tường nhà cao tầng, ngôi nhà gần như không bị đe dọa, nhưng trong không gian thoáng đãng, gió có thể trở thành kẻ thù nghiêm trọng đối với nó.

Tải trọng tuyết trên hệ vì kèo được tính theo công thức S = Sg × µ, tức là trọng lượng của khối tuyết trên 1 m² được nhân với hệ số hiệu chỉnh, giá trị của nó phản ánh mức độ dốc của mái

Tải trọng tuyết trên mái nhà phụ thuộc vào vị trí của ngôi nhà

Hệ số hiệu chỉnh, nếu mái dốc nghiêng dưới 25 °, bằng một. Và trong trường hợp mái nhà có độ dốc 25-60 °, con số này giảm xuống còn 0,7.

Tải không đổi

Tải trọng tác động liên tục được coi là trọng lượng của bánh lợp, bao gồm vỏ bọc, lớp cách nhiệt, phim và vật liệu hoàn thiện để bố trí gác mái.

Bánh lợp tạo áp lực liên tục lên vì kèo

Trọng lượng của mái là tổng trọng lượng của tất cả các vật liệu được sử dụng để xây dựng mái. Trung bình, nó bằng 40–45 kg / mét vuông M. Theo quy tắc, 1 m² của hệ thống vì kèo không được vượt quá 50 kg trọng lượng của vật liệu lợp.

Bảng: trọng lượng vật liệu lợp trên 1 m²

Loại sơn phủ trên mái	Trọng lượng tính bằng kg trên 1 m2
Vải polyme bitum cuộn	4-8
Ngói mềm polyme bitum	7-8
Ondulin	3-4
Mái ngói kim loại	4-6
Sàn, tấm lợp đường may, tấm kim loại mạ kẽm	4-6
Ngói xi măng cát	40-50
Gạch men	35-40
Đá phiến	10-14
Mái đá	40-50
Đồng	số 8
Mái nhà xanh	80-150
Sàn thô	18–20
Tiện	8-10
Hệ thống vì kèo	15–20

Số lượng dầm

Sẽ cần bao nhiêu vì kèo để trang bị cho khung mái đầu hồi được thiết lập bằng cách chia chiều rộng của mái theo một bậc giữa các dầm và cộng một vào giá trị kết quả. Nó chỉ định một vì kèo bổ sung sẽ cần được đặt trên mép của mái nhà.

Hệ thống vì kèo của mái đầu hồi là kết cấu được tạo bởi một số vì kèo nhất định.

Cao độ của dầm của kết cấu đỡ mái

Để xác định khoảng cách giữa các dầm của kết cấu đỡ mái, bạn nên chú ý đến các điểm như:

• trọng lượng của vật liệu lợp mái;
• chiều dài và độ dày của gỗ - chân kèo tương lai;
• độ dốc mái;
• mức độ tải gió và tuyết.

Sau 90-100 cm, kèo thường được đặt trong trường hợp chọn vật liệu lợp mái nhẹ

Bước 60–120 cm được coi là bình thường đối với chân kèo. Lựa chọn nghiêng về 60 hoặc 80 cm trong trường hợp xây dựng mái nghiêng 45˚. Nếu muốn, bạn cũng nên thực hiện một bước nhỏ tương tự là phủ các vật liệu nặng như gạch men, đá phiến amiăng-xi măng và ngói xi măng-cát lên khung mái bằng gỗ.

Bảng: cao độ vì kèo tùy theo chiều dài và mặt cắt

Chiều dài của xà nhà (m)	Khoảng trống giữa các xà nhà (m)
	một	1,4	1,8
	Phần bè (cm)
Dưới 2,8	4 × 12,5	4 × 17,5	4 × 20
2,8-3,5	4 × 17,5	4 × 20	4 × 22,5
3,5-4,2	4 × 20	4 × 25	5 × 25
4,2-5	4 × 22,5	6 × 25	7,5 x 25
Nhiều hơn 5	6 × 25	7,5 x 25	10 × 25

Công thức tính hệ vì kèo của mái đầu hồi

Việc tính toán hệ thống vì kèo được giảm thiểu để thiết lập áp lực lên từng dầm và xác định mặt cắt tối ưu.

Khi tính toán hệ thống giàn mái đầu hồi, tiến hành như sau:

1. Theo công thức Qr = AxQ, họ tìm ra tải trọng trên mét tuyến tính của mỗi chân kèo là bao nhiêu. Qr là tải trọng phân bố trên mét tuyến tính của chân kèo, tính bằng kg / m, A là khoảng cách giữa các vì kèo tính bằng mét và Q là tổng tải trọng tính bằng kg / m².
2. Đi tới định nghĩa về mặt cắt ngang tối thiểu của vì kèo gỗ. Để làm điều này, hãy nghiên cứu dữ liệu của bảng được nhập trong GOST 24454-80 “Số lượng các loài cây lá kim. Kích thước ".
3. Dựa trên các thông số tiêu chuẩn, chiều rộng mặt cắt được chọn. Và chiều cao mặt cắt được tính theo công thức H ≥ 8.6 · Lmax · sqrt (Qr / (B · Rben)), nếu độ dốc mái là α 30 °. H là chiều cao của mặt cắt tính bằng cm, Lmax là tiết diện làm việc của chân kèo có chiều dài tối đa tính bằng mét, Qr là tải trọng phân bố trên mét tuyến tính của chân kèo tính bằng kg / m, B là chiều rộng mặt cắt, cm, Rben là khả năng chống uốn của gỗ, kg / cm². Nếu vật liệu được làm từ gỗ thông hoặc vân sam, thì Rben có thể bằng 140 kg / cm² (1 cấp gỗ), 130 kg / cm 2 (2 cấp) hoặc 85 kg / cm 2 (3 cấp). Sqrt là căn bậc hai.
4. Kiểm tra xem giá trị độ võng có phù hợp với tiêu chuẩn không. Nó không được nhiều hơn số nhận được khi chia L cho 200. L là chiều dài của phần làm việc. Tương ứng của giá trị độ võng với tỷ số L / 200 chỉ khả thi khi bất đẳng thức đúng 3.125 · Qr · (Lmax) ³ / (B · H³) ≤ 1. Qr biểu thị tải trọng phân bố trên mét tuyến tính của chân kèo (kg / m), Lmax - diện tích làm việc của chiều dài tối đa của chân kèo (m), B - chiều rộng tiết diện (cm), và H - chiều cao tiết diện (cm).
5. Khi bất bình đẳng trên bị vi phạm, điểm B và H tăng lên.

Bảng: kích thước danh nghĩa của độ dày và chiều rộng của gỗ xẻ (mm)

Độ dày bảng - chiều rộng phần (B)	Chiều rộng bảng - chiều cao phần (H)
16	75	100	125	150	-	-	-	-	-
19	75	100	125	150	175	-	-	-	-
22	75	100	125	150	175	200	225	-	-
25	75	100	125	150	175	200	225	250	275
32	75	100	125	150	175	200	225	250	275
40	75	100	125	150	175	200	225	250	275
44	75	100	125	150	175	200	225	250	275
50	75	100	125	150	175	200	225	250	275
60	75	100	125	150	175	200	225	250	275
75	75	100	125	150	175	200	225	250	275
100	-	100	125	150	175	200	225	250	275
125	-	-	125	150	175	200	225	250	-
150	-	-	-	150	175	200	225	250	-
175	-	-	-	-	175	200	225	250	-
200	-	-	-	-	-	200	225	250	-
250	-	-	-	-	-	-	-	250	-

Một ví dụ về phân tích cấu trúc

Giả sử α (góc nghiêng của mái) = 36 °, A (khoảng cách giữa các vì kèo) = 0.8 m và Lmax (tiết diện làm việc của chân kèo có chiều dài tối đa) = 2.8 m. Sử dụng vật liệu từ gỗ thông loại 1 như các chùm, có nghĩa là Rben = 140 kg / cm².

Ngói xi măng-cát đã được chọn để lợp và do đó trọng lượng của mái là 50 kg / m². Tổng tải trọng (Q) mà mỗi mét vuông phải chịu là 303 kg / m². Và để xây dựng hệ thống vì kèo, các dầm có độ dày 5 cm được sử dụng.

Do đó, các bước tính toán sau đây được thực hiện theo:

1. Qr = A · Q = 0,8 · 303 = 242 kg / m - tải trọng phân bố trên mét tuyến tính của gỗ vì kèo.
2. H ≥ 9,5 Lmax sqrt (Qr / B Rben).
3. H ≥ 9,5 2,8 sqrt (242/5 140).
4. 3.125 · Qr · (Lmax) ³ / B · H³ ≤ 1.
5. 3,125 · 242 · (2,8) ³ / 5 · (17,5) ³ = 0,61.
6. H ≥ (chiều cao gần đúng của tiết diện vì kèo).

Trong bảng kích thước tiêu chuẩn, bạn cần tìm chiều cao của phần kèo gần với chỉ số là 15,6 cm, thông số bằng 17,5 cm là phù hợp (với chiều rộng phần kèo là 5 cm).

Giá trị này khá phù hợp với chỉ báo độ võng trong các văn bản quy định và điều này được chứng minh bằng bất đẳng thức 3.125 · Qr · (Lmax) ³ / B · H³ ≤ 1. Thay thế các giá trị (3.125 · 242 · (2.8) ³ / 5 · (17, 5) ³), kết quả là 0,61 <1. Chúng ta có thể kết luận rằng phần của gỗ được chọn chính xác.

Video: tính toán chi tiết hệ thống kèo

Việc tính toán hệ thống kèo mái đầu hồi là cả một quá trình tính toán phức tạp. Để các thanh xà có thể đáp ứng được nhiệm vụ được giao, người thi công cần xác định chính xác chiều dài, số lượng và mặt cắt của vật liệu, tìm hiểu tải trọng của nó và tìm ra đâu nên là bậc giữa các vì kèo.