Содержание

Как рассчитать и построить навес из профильной трубы своими руками

Навес из труб и поликарбоната становится все более популярной архитектурной формой на приусадебном участке. Ничего удивительного, ведь это строение может выполнять множество функций, начиная от открытого гаража для автомобиля, дровяного склада, крытой игровой площадки и заканчивая зоной отдыха с мангалом и мягкими креслами.

Ключевым преимуществом является возможность изготовления такой конструкции своими руками. В представленной статье будут даны рекомендации по выбору материала, примеры расчетов опор и ферм и как сварить навес из профильной трубы.

Расчет оптимальной формы навеса

Длина стропила зависит от угла наклона фермы. Для различных величин углов оптимально использование разного кровельного материала:

  • 22-30 – оптимальный угол наклона для строений в областях со значительными снеговыми нагрузками. В качестве конструкция навеса из профильной трубы с таким углом предусматривает преимущественно треугольную форму. Она оптимальна для асбестовых прямых и волнистых листов, различного типа металлопрофиля и этернитового кровельного покрытия.
  • 15-22 – так же являются двухскатными с металлическими типами кровельных покрытий. Такой угол наклона характерен для регионов с увеличенными ветровыми нагрузками. Максимальная величина пролета треугольной фермы с таким углом 20 м.
  • 6-15 – преимущественно односкатные трапециевидные фермы с покрытием из поликарбоната и профнастила.
Односкатный навес из профильной трубы, фото строения с кровлей из профнастила

Расчет навеса из поликарбоната из профильной трубы производится в соответствии со СНиП П-23-81 «Стальные конструкции» и СНиП 2,01,07-85 «Нагрузки и воздействия».

Технологические требования к ферме и последовательность расчета следующая. В соответствие с техническим заданием определяется требуемая величина пролета. По представленной схеме подставляем габариты пролета и определяем высоту конструкции. Производится задание угла наклона фермы и оптимальной формы крыши навеса. Соответственно определяются контуры верхнего и нижнего пояса фермы, общие очертания и тип кровельного покрытия.

Важно!  Максимальное расстояние, на котором размещаются фермы при изготовлении навеса из профильной трубы – 1,75 м.  Схема зависимости длины стропил от угла крыши при расчете фермы из профильной трубы для навеса

Выбор профиля

В качестве материала для сборки стропильной фермы можно использовать швеллера, тавры, уголки и другой профилированный прокат который изготовлен из стали марки Ст3СП или 09Г2С (в соответствии с ГОСТ). Однако все эти материалы имеют существенный недостаток по сравнению с профилированной трубой – они намного тяжелее имеют большую толщину при сопоставимых прочностных характеристиках.

Рекомендуемые размеры сечения труб для навеса

Размеры элементов каркаса для навеса из профильной трубы зависят от габаритов строения. В соответствии с ГОСТ 23119-78 и ГОСТ 23118-99 для создания навеса из квадратной трубы собственными руками используют следующие материалы:

  • Для компактных строений с шириной пролета до 4,5 м – 40х20х2 мм;
  • Сооружения средних размеров с пролетом до 5,5 м изготавливаются из профтрубы 40х40х2мм;
  • Строения значительной величины с пролетами более 5,5 м монтируют из профильных труб различного сечения 40х40х3 мм или 60х30х2мм.
  • Размер стойки для навеса из профтрубы – 80 80 на 3 мм.

Чертежи, размеры и основные узлы соединений

Прежде чем приступить к сборке навеса из профильной трубы своими руками необходимо начертить детальный план всего сооружения с указаниями точных размеров всех элементов. Это поможет рассчитать точное количество материалов каждого вида и рассчитать стоимость строительства.

Чертеж навеса из профильной трубы с указанием основных габаритных размеров

Кроме того желательно сделать дополнительный чертеж наиболее сложных конструкций. В этом случае это односкатная ферма и узлы креплений ее основных элементов.

Схема для изготовления фермы из профильной трубы для навеса с основными крепежными узлами

Одним из основных достоинств профильной трубы является возможность безфасоночного соединения. Это проявляется в простоте конструкции и низкой стоимости фермы при длине стропильных пролетов до 30 м. при этом кровельный материал может опираться непосредственно на верхний пояс фермы, при условии его достаточной жесткости.

Узлы крепления для сборки навеса из профильной трубы своими руками, на фото а – треугольная решетка, б – опорная, в – раскосная решетка

Преимуществами безфасоночного сварного соединения является:

  • Существенное снижение массы фермы, по сравнению с клепанными или болтовыми конструкциями до 20% и 25 % соответственно.
  • Снижения трудозатрат и стоимости изготовления, как единичных изделий, так и при мелкосерийном производстве.
  • Невысокая стоимость сварки и возможность автоматизировать процесс путем использования аппаратов с устройством непрерывной подачи сварной проволоки.
  • Равнопрочность сварного шва и соединяемых изделий.

Из недостатков можно отметить:

  • Необходимость иметь довольно дорогостоящее оборудования;
  • Необходим опыт в сварочных работах.

Болтовые соединения при производстве  изделий из профильной трубы встречаются довольно часто. Обычно они используются в разборных навесах из профильной трубы или в изделиях, производимых для массового потребления.

Болтовые соединения наиболее простые для монтажа навеса из профильной трубы своими руками, фото присоединенного элемента каркаса

Основными достоинствами таких соединений являются:

  • Простота выполнения сборки;
  • Нет необходимости в дополнительном оборудовании;
  • Возможность полного демонтажа сооружения.

Недостатки:

  • Увеличивается вес конструкции;
  • Необходимы дополнительные детали крепежа;
  • Прочность и надежность болтовых соединений несколько ниже, чем сварных.

Подведя итоги

В статье была рассмотрена конструкция и методы изготовления самого простого односкатного навеса из профильной трубы своими руками, однако, профилированная труба довольно «гибкий» материал из которого можно сделать сложные и эстетически привлекательные конструкции.

Сложная конструкция для создания навеса из профтрубы своими руками, фото односкатного, купольного сооружения

конструкция, расчеты, чертежи + фото, видео

Перекрытие небольшого пространства около дома позволяет защитить от осадков и непогоды места отдыха или хранения какого-то имущества. Зачастую для этой цели используют навесы. Этот вид сооружения не имеет по периметру стационарных стен, хотя может использоваться тканевая или иная лёгкая обшивка для усиления защитных функций.

рис1.Навес

Навес практически является лёгким каркасом с установленной на нём кровлей. Таким образом, навес выгоднее всего изготавливать из материалов, достаточно прочных на осевое сжатие и изгиб, имеющих минимальный вес при максимальной технологичности. Опыт показывает, что лучше всего навес изготавливать из профильной трубы. Своими руками при этом можно выполнить работу полностью или её значительную часть.

Виды стального профиля.

Современная индустрия производит огромный ассортимент трубных изделий из стального профиля, обычно имеющих прямоугольное или квадратное сечение. Ширина стенки варьируется от десяти миллиметров до десяти сантиметров и более. Толщина металла, использованного в изделии, может быть от одного миллиметра до полутора сантиметров. Отличаются трубы и по способу изготовления. Они бывают:

  • холоднокатаные;
  • горячекатаные;
  • электросварные.

рис.2 Труба профильная стальная

Каждый вид трубы имеет свои достоинства и основную сферу применения. Для изготовления несложных строительных конструкций, к которым относятся навесы, лучше всего подходят холоднокатаные и электросварные трубы.

Элементы навеса из профильной трубы

Как любая пространственная конструкция, каркас навеса из профильной трубы будет состоять из стоек, прогонов перекрытия и элементов горизонтальных и вертикальных связей. Стойки или столбы для навеса могут изготавливаться из профильной трубы, хотя возможно применение и обыкновенной трубы круглого сечения. Некоторым недостатком столбов из круглой трубы станет более сложная конструкция узлов опирания и крепления элементов.

рис 3. Сечение трубы

Опоры лучше изготавливать из трубы квадратного сечения. Такая форма идеально подходит для сопряжения элементов, располагающихся под прямыми углами. На ровной и прямой поверхности стенки легко устанавливаются элементы крепления при помощи сварки, болтовых или резьбовых соединений. Форма сечения, представляющая собой равносторонний квадрат, обеспечивает равную жёсткость профиля в продольном и поперечном направлении.

Для изготовления прогонов или ферм лучше всего подойдёт труба прямоугольной конфигурации. В отличие от стоек, прогоны испытывают значительное усилие в поперечном направлении, то есть сверху вниз. И практически никаких нагрузок вдоль оси. Поэтому использование квадратного или круглого профиля совершенно не целесообразно.

Для изготовления элементов вертикальных и горизонтальных связей профили трубного сечения использовать нет необходимости. Лучше всего для этого подойдёт стальной уголок небольшой ширины.

Стойки навеса из профильной трубы

В зависимости от длины элемента следует выбрать ширину и толщину стенки. Подбор этих параметров лучше производить на основании расчёта нагрузок, но в то же время для строительства простого навеса такие сложности выглядят избыточными. Нужно учесть, что и толщина стенки, и ширина её, влияют на жёсткость стойки. Можно применить более толстую трубу меньшей ширины сечения или тонкостенную трубу с широкой полкой.

Вертикальная нагрузка от перекрытия навеса, воспринимаемая стойкой, не является очень большой и даже тонкостенная труба сможет её воспринимать без деформации. Жёсткость трубы напрямую зависит от высоты сечения. Поэтому применение стойки с широкой полкой и тонкой стенкой будет целесообразнее и экономичнее.

рис 4. Чертёж навеса

Размер профильной трубы для навеса среднего размера, например, легкового автомобиля, может быть от пятидесяти до ста миллиметров. Если стойки расположены чаще, то сечение трубы можно уменьшить. При опирании кровли навеса на четыре опоры, лучше их изготовить из труб большего сечения.

На стойки навеса закрепляются элементы связей, препятствующие смещению в вертикальной плоскости под воздействием ветровых нагрузок. Их следует закреплять на стойках жёстко, при помощи сварки или закрепления в двух точках на каждой плоскости опоры. Связи устанавливаются крестообразно в продольной и поперечной плоскости.

Стойки следует закреплять в фундаменте жёстко, замоноличивая в тело бетона или монтируя при помощи анкеров, установленных в верхнем срезе фундамента. Устанавливая столбы для навеса из профильной трубы, необходимо контролировать их вертикальность при помощи водяного уровня или лазерного отвеса. Стойку, закреплённую при помощи анкеров, можно выровнять в процессе монтажа. Замоноличенную в процессе установки, выровнять впоследствии практически невозможно.

Почти все работы, связанные с изготовлением несущих элементов каркаса навеса из профильной трубы, можно выполнить собственными руками. Бетонирование фундаментов и установка стоек не требует высокой квалификации и доступно любому застройщику. На этом этапе можно обойтись без сварочных работ.

Устройство кровли навеса

Кровля навеса является основной целью, ради которой и проводятся все остальные работы. Сложность её изготовления и монтажа напрямую зависит от длины перекрываемой стороны и шага стоек опор. Чем больше длина прогона или фермы навеса из профильной трубы, тем изделие будет сложнее и дороже. Оптимальным вариантом можно считать трёхметровый пролёт, позволяющий получить достаточно площади при минимальных затратах.

Более простым решением является односкатная крыша навеса, на основе простых прогонов из профильной трубы. Для изготовления прогонов лучше всего подходят элементы прямоугольного профиля. При этом большая сторона сечения балки устанавливается вертикально, а меньшая является основанием.

Расчёт балок навеса из профильной трубы можно поручить специалисту или подобрать размер профиля самостоятельно. Для этого следует посчитать предполагаемую нагрузку на балку, которая будет зависеть от климатического пояса, шага прогонов и их длины, веса кровельного покрытия. Для балки длиной три — четыре метра можно порекомендовать профиль высотой восемьдесят — сто миллиметров.

рис 5.Типы ферм

Уменьшить высоту профиля можно использовав вместо сплошного прогона сварную ферму. Чертежи ферм из профильной трубы для навеса проще всего поискать в интернете или сделать на основе чертежей металлических ферм, уменьшив пропорционально длине. Ферма не должна получаться сложной, помимо треугольной конструкции нижнего и верхнего пояса, связанных центральной стойкой, достаточно укрепить верхнюю балку подкосом. Для такой конструкции может оказаться достаточно профиля с высотой шестьдесят миллиметров по большей стороне в нижнем поясе и меньшего размера для остальных элементов фермы.

Не забывайте, что приведённые примеры соответствую минимальным пролётам и небольшой нагрузке на балку или ферму. При увеличении любого параметра, расчёты следует передоверить специалистам, обладающим необходимой квалификацией.

Элементы фермы следует скрепить при помощи сварки. Если вы не знаете, как правильно сварить ферму навеса своими руками, то нужно доверить эту работу знающему сварщику. Сварка сегментов трубчатого сечения непростая задача и этому ремеслу нужно учиться. Сварные швы следует зачистить и защитить от коррозии специальной грунтовкой.

На уложенные балки или фермы устанавливается обрешётка из бруса высотой пятьдесят миллиметров, называемого обрешёткой. Обрешётка предназначается для крепления листов кровельного покрытия. Если не гнаться за экзотикой, то наилучшим вариантом для этого типа сооружений является металлический профильный кровельный настил или листы на основе полимеров. Установить обрешётку и настелить кровельные листы навеса из профильной трубы своими руками, может практически любой застройщик. Брус, из которого делается обрешётка, должен быть заранее пропитан антисептическим составом или окрашен специальной краской, предотвращающей гниение древесины. После установки бруса в проектное положение, сделать это окажется труднее, а качество выполненных операций будет гораздо хуже.

Фермы или прогоны навеса скрепляют между собой с горизонтальной плоскости крестообразными связями из профильного металла небольшого сечения. Так же, как и на стойках, связи должны жёстко крепиться в точках опоры, лучше при помощи сварки.

Все металлические конструкции необходимо защитить от коррозии специальными красками для металла. Эту операцию лучше делать до монтажа элементов в проектное положение. После монтажа, требуется восстановить защитное покрытие в местах, где оно оказалось повреждено. Там, где производились сварочные или иные крепёжные работы в процессе установки элементов, нужно нанести покрытие на оголённые участки.

рис 6.Навес

Как видно из описания, несмотря на кажущуюся простоту конструкции, она содержит много элементов различного размера, устанавливаемых на разных отметках. Для предотвращения брака в работе и контроля исполнения задач приглашёнными специалистами, перед началом работ рекомендуется сделать максимально подробный чертёж навеса из профильной трубы. При изготовлении фермы перекрытия, на эту конструкцию тоже нужно сделать чертёж с нанесением размеров всех элементов. Чертёж каркаса навеса можно сделать собственными руками на бумаге или при помощи компьютера, если вы обладаете соответствующими навыками.

Следуя этим рекомендациям, вы сможете выполнить работу с достаточным качеством и не сожалеть о потраченных деньгах.

Чертеж чаши, купола или сферы

В этом примере вы смотрите на один из способов нарисовать чашу и как применить технику создания чаши к куполу или сфере.

Вкратце, чтобы создать чашу, вы рисуете круг на плоскости земли и профиль формы чаши прямо над кругом. Затем вы используете инструмент Follow Me, чтобы превратить контур в чашу, следуя за исходным кругом на плоскости земли.

Вот как работает процесс, шаг за шагом:

  1. С помощью инструмента Окружность () нарисуйте окружность на плоскости земли.Эти шаги будут проще, если вы начнете с исходной точки осей рисования. Размер этого круга не имеет значения.
  2. Наведите курсор мыши на начало координат так, чтобы курсор переместился в начало координат, а затем переместите курсор вверх по синей оси.
  3. Начиная с синей оси, нарисуйте круг, перпендикулярный кругу на плоскости земли (т. Е. Привязанный к красной или зеленой оси). Чтобы облегчить вывод, двигайтесь по орбите так, чтобы зеленая или красная ось проходила примерно слева направо вдоль экрана.Если инструмент «Окружность» не остается в зеленом или красном направлении вывода, нажмите и удерживайте клавишу Shift , чтобы заблокировать вывод. Радиус этого второго круга представляет собой внешний радиус вашей чаши.
  4. С помощью инструмента Смещение () создайте смещение этой второй окружности. Расстояние смещения представляет собой толщину чаши. Посмотрите на следующий рисунок, чтобы увидеть, как ваша модель выглядит в этот момент.
  5. С помощью инструмента Линия () нарисуйте две линии: одну, разделяющую внешний круг пополам, и другую, разделяющую внутренний круг, созданный с помощью инструмента «Смещение».
  6. С помощью инструмента «Ластик » () сотрите верхнюю половину второго круга и лицо, представляющее внутреннюю часть чаши. Когда вы закончите, у вас будет профиль чаши.
  7. С помощью инструмента Select () выберите край круга на базовой плоскости. Это путь, по которому инструмент Follow Me завершит чашу.
  8. С помощью инструмента Follow Me () щелкните профиль чаши. Ваша чаша готова, и вы можете удалить круг на плоскости земли.На следующем рисунке показан профиль чаши слева и чаши справа.

Примечание: Почему нужно рисовать две линии, чтобы разделить окружности смещения? Когда вы рисуете круг с помощью инструмента Круг (или кривую с помощью инструмента Дуга, или кривую линию с помощью инструмента От руки), вы фактически рисуете круг (или дугу, или кривую), состоящий из нескольких сегментов, которые действовать как единое целое. Чтобы удалить часть сегмента окружности, дуги или кривой, необходимо нарушить непрерывность.Первая линия, которую вы рисуете, создает конечные точки, которые разрывают сегменты внешнего круга, но не внутреннего круга. Проведение второй линии через внутренний круг разбивает внутренний круг на две непрерывные линии.

Вы можете использовать те же шаги, чтобы создать купол, просто нарисовав свой профиль вверх ногами. Чтобы создать сферу, вам совсем не нужно изменять второй круг для создания профиля. Посмотрите следующее видео, чтобы узнать, как создать сферу.

Создание конуса

В SketchUp можно создать конус, изменив размер грани цилиндра или выдавив треугольник по круговой траектории с помощью инструмента «Следуй за мной».

Чтобы создать конус из цилиндра, выполните следующие действия:

  1. С помощью инструмента Окружность нарисуйте окружность.
  2. Используйте инструмент Push / Pull , чтобы выдавить круг в цилиндр.
  3. Выберите инструмент Перемещение ().
  4. Щелкните по сторонам света на верхнем крае цилиндра, как показано слева на рисунке. Кардинальная точка выравнивается с красной или зеленой осью и действует как маркер изменения размера. Чтобы найти кардинальную точку, наведите курсор инструмента «Перемещение» на край верхнего цилиндра; когда подсветка края круга исчезает, это указывает на кардинальную точку.
  5. Переместите край к центру, пока он не сузится до конуса.
  6. Щелкните в центре, чтобы завершить конус, как показано слева на рисунке.

Вот шаги для моделирования конуса путем выдавливания треугольника по круговой траектории:

  1. Нарисуйте круг на плоскости земли. Вам будет проще совместить треугольник с центром круга, если вы начнете рисовать круг от начала координат осей.
  2. С помощью инструмента Line () нарисуйте треугольник, перпендикулярный окружности.(См. Левое изображение на следующем рисунке.
  3. С помощью инструмента Select () выберите грань круга.
  4. Выберите инструмент Follow Me () и щелкните треугольную грань, которая создает конус почти мгновенно (если на вашем компьютере достаточно памяти). Вы можете увидеть конус справа на следующем рисунке.

Создание пирамидальной скатной крыши

В SketchUp вы можете легко нарисовать шатровую крышу, которая представляет собой простую пирамиду.На этом примере вы видите, как добавить крышу и к простому однокомнатному дому.

Чтобы нарисовать пирамиду (поднять пирамидальную шатровую крышу):

  1. С помощью инструмента Прямоугольник () нарисуйте прямоугольник, достаточно большой, чтобы покрыть ваше здание. Чтобы создать настоящую пирамиду, создайте квадрат вместо прямоугольника. Механизм вывода SketchUp подскажет, когда вы прямоугольник, квадрат или золотое сечение.
  2. С помощью инструмента Линия () проведите диагональную линию от одного угла к противоположному.
  3. Проведите еще одну диагональную линию от одного угла до другого. На рисунке вы видите, как линии образуют X. В этом примере лица показаны в рентгеновском представлении, поэтому вы можете увидеть, как прямоугольник покрывает план этажа.
  4. Выберите инструмент Перемещение () и наведите указатель мыши на центральную точку, пока не отобразится зеленая точка вывода.
  5. Щелкните по центральной точке.
  6. Переместите курсор в синем направлении (вверх), чтобы поднять крышу или пирамиду, как показано на рисунке.Если вам нужно зафиксировать перемещение в синем направлении, нажмите клавишу со стрелкой вверх при перемещении курсора.
  7. Когда ваша крыша или пирамида достигнет желаемой высоты, щелкните, чтобы завершить перемещение.

Совет: При создании модели дома или многоэтажного здания разделите стены и крышу или каждый этаж здания на отдельные группы. Таким образом, вы можете редактировать их по отдельности или скрыть крышу, чтобы посмотреть на план внутреннего этажа.См. «Организация модели» для получения подробной информации о группах.

В SketchUp самый простой способ создать 3D-модель здания — это использовать его контуры. После того, как у вас есть посадочное место, вы можете разделить посадочное место и выдавить каждую секцию до нужной высоты.

Вот несколько советов по поиску следов здания:

  • Если вы моделируете существующее здание, обведите контур здания с помощью инструментов рисования. Если здание не закрыто деревьями, вы можете найти аэрофотоснимок на Google Maps и отследить снимок.В SketchUp вы можете захватывать изображения из Google и загружать их непосредственно в модель, как показано на следующем рисунке.
  • Если у вас нет аэрофотоснимка существующего здания, которое вы хотите смоделировать, возможно, вам придется попробовать старомодный маршрут: измерить внешний вид, чтобы создать отпечаток, и нарисовать его с нуля. Если буквально измерить все здание нецелесообразно, вы можете использовать такие приемы, как измерение одного кирпича для оценки его общих размеров или фотографирование объекта или человека, длина которого вам известна.См. Раздел «Измерение углов и расстояний до точной модели» для получения более подробной информации.

Если вы можете начать со снимка своего следа, следующие шаги проведут вас через процесс отслеживания этого следа. Сначала настройте вид снимка:

  1. Выберите Камера> Стандартные виды> Сверху в строке меню.
  2. Выберите «Камера »> «Увеличить масштаб с», чтобы убедиться, что вы можете видеть все в своем файле.
  3. Используйте инструменты «Панорама» и «Масштаб», чтобы создать хороший вид на верхнюю часть здания, которое вы хотите смоделировать.Вы должны четко видеть здание, чтобы отследить его след. См. Просмотр модели для получения подробной информации об использовании этих инструментов.
  4. Выберите «Просмотр»> «Стиль лица»> «X-Ray » в строке меню. В режиме рентгеновского снимка вы можете увидеть вид сверху здания через грани, которые вы рисуете для создания контура.

После настройки снимка попробуйте следующие шаги, чтобы отследить след здания:

  1. Установите оси рисования в угол здания.Подробности см. В разделе «Регулировка осей рисования».
  2. С помощью инструмента Прямоугольник () нарисуйте прямоугольник, определяющий часть вашего здания. Щелкните угол, а затем щелкните противоположный угол, чтобы нарисовать прямоугольник. Если контур вашего здания включает в себя углы, отличные от 90 градусов, кривые или другие формы, которые вы не можете обвести с помощью инструмента «Прямоугольник», используйте любые другие инструменты рисования, которые вам понадобятся, чтобы обвести след вашего здания.
  3. Продолжайте рисовать прямоугольники (или линии и дуги) до тех пор, пока весь контур здания не будет определен перекрывающимися или смежными прямоугольниками, как показано слева на следующем рисунке.Убедитесь, что нет зазоров и дырок; если есть, заполните их большим количеством прямоугольников.
  4. С помощью инструмента Eraser () удалите все края внутри контура здания. Когда вы закончите, у вас должна получиться одна грань, определяемая периметром прямых краев. Вы можете отключить просмотр рентгеновских лучей, как показано справа на следующем рисунке, чтобы четко видеть ваши лица и окончательный отпечаток.
  5. У некоторых простых зданий высота внешней стены одна, но у большинства их больше одной.После завершения создания контура используйте инструмент Line , чтобы разделить контур здания на несколько граней, каждая из которых соответствует разной высоте внешней стены, как показано на следующем рисунке. Затем вы можете использовать инструмент Push / Pull () для выдавливания каждой области до нужной высоты здания.

Создание многогранника

В этом примере вы видите, как создать многогранник, который повторяет грани, выровненные вокруг оси.

Чтобы проиллюстрировать, как вы можете создать сложную форму с основными повторяющимися элементами, в этом примере показано, как создать многогранник, называемый ромбикосододекаэдром , , который состоит из пятиугольников, квадратов и треугольников, как показано на рисунке.

Следующие шаги объясняют, как создать эту форму, повторяя грани вокруг оси:

  1. Установите правильный угол между первым квадратом и пятиугольником, а также между первым треугольником и квадратом. См. «Точное измерение углов и расстояний до модели» для получения подробной информации об измерении углов с помощью инструмента Транспортир.
  2. Отметьте точную центральную точку пятиугольника, которая показана здесь на зеленой поверхности, которая была временно добавлена ​​к компоненту пятиугольника.Это ось, вокруг которой будут выровнены копии.
  3. Создайте квадрат и треугольник, а затем сгруппируйте два компонента. Дополнительные сведения о компонентах см. В разделе «Разработка компонентов и динамических компонентов». Чтобы узнать о группах, см. Организация модели.
  4. Предварительно выберите объекты, которые вы хотите скопировать и повернуть (в данном случае группу, которую вы только что создали).
  5. Выберите инструмент Повернуть ().
  6. Совместите курсор поворота с гранью пятиугольника и щелкните его центральную точку, как показано на следующем рисунке.
  7. Щелкните курсором поворота в точке, где сходятся концы квадрата, треугольника и пятиугольника.
  8. Нажмите клавишу Ctrl , чтобы включить функцию копирования инструмента «Повернуть». Курсор поворота изменится и появится знак плюса (+).
  9. Переместите курсор, чтобы повернуть выделение вокруг оси. Если вы изначально щелкнули по точке, где сошлись концы квадрата, треугольника и пятиугольника, новая группа защелкнется в своем новом положении, как показано на следующем рисунке.
  10. Щелкните, чтобы завершить операцию поворота.
  11. Продолжайте вращать копии вокруг оси, пока форма не будет завершена. При построении ромбикосододекаэдра вам необходимо сгруппировать различные компоненты вместе и повернуть копии этих групп вокруг различных граней компонентов.

Совет: Если компонент, вокруг которого вы вращаете, не находится в красной, зеленой или синей плоскости, убедитесь, что курсор инструмента «Повернуть» выровнен с гранью компонента, прежде чем щелкнуть центральную точку.Когда курсор выровнен, нажмите и удерживайте клавишу Shift , чтобы заблокировать это выравнивание при перемещении курсора в центральную точку.

Как рассчитать длину стропил

Для многих домовладельцев расчет длины стропил на крыше может быть непростой задачей. Устанавливаете ли вы новую черепицу, устанавливаете новое мансардное окно или планируете полную переоборудование чердака своими руками, точный расчет длины стропил может помочь или разрушить ваш проект.К сожалению, из-за отсутствия нужных инструментов, работы на высоте или из-за того, что настил крыши и покрытия мешают, это редко бывает так просто, как кажется.

Имея это в виду, команда Roofing Megastore взяла на себя смелость сделать всю работу за вас. Вы не только откроете для себя несколько новых способов расчета длины стропил, но мы также включили несколько полезных советов и приемов, а также немного избавимся от жаргона, чтобы все стало понятнее. Просто убедитесь, что у вас под рукой есть калькулятор!

Устранение жаргона

Прежде чем мы научим вас рассчитывать длину стропил, важно убедиться, что вы понимаете общепринятую терминологию кровли, которую мы будем использовать, и вам нужно будет знать это при измерении.

Подъем : Общая высота крыши по вертикали. Это означает от вершины каркасной стены до вершины крыши.

Run: Горизонтальная длина одной стороны вашей крыши. Для верхних крыш это будет от внешнего края стены по периметру до центра дома. Для плоских крыш (односкатных крыш) это будет горизонтальное измерение всей длины крыши.

Шаг: Уклон вашей крыши. Обычно это измеряется в градусах.Хотя нет никаких «установленных углов», в большинстве традиционных британских домов угол наклона обычно составляет от 40 ° до 50 °.

Стропила: Это секции стропил, которые выступают за стеновую плиту и, как правило, покрываются компонентами линии крыши, такими как облицовочные доски. Их еще называют свесами.

Как рассчитать длину стропил

Метод 1. Расчет размера стропил с учетом подъема и подъема

Для этого первого метода мы должны взглянуть на нашу математику GCSE, в частности на геометрию.Как показано ниже, высота подъема, пробега и длины стропил наших крыш на самом деле составляет три стороны прямоугольной конструкции. Итак, если мы знаем длину двух сторон этого стропила, мы можем использовать теорему Пифагора, чтобы рассчитать длину наших стропил:

a 2 + b 2 = c 2

Если предположить, что пробег 2,4 м (a), а подъем 2 м (b), то с помощью калькулятора получим:

2.4² + 2² = 9,76

Тогда просто найдите квадратный корень из своего ответа:

√ 9,76 = 3,12

Это означает, что окончательная длина стропил 3,12 м. При необходимости вы также можете добавить длину стропильных ног.

Метод 2: определение длины стропил с шагом и шагом

Если вы не знаете или не можете рассчитать подъем вашей крыши, длину стропил можно также рассчитать, используя ваш уклон крыши.Но что, если вы тоже не знаете свой уклон крыши? Проще всего было бы проконсультироваться со своими планами строительства. Хотя маловероятно, что у большинства из вас они просто валяются, есть несколько вариантов, которые вы можете попробовать. Для получения дополнительной информации обратитесь к нашему руководству по расчету уклона крыши.

Приложения

Существует ряд приложений, которые можно использовать для расчета уклона крыши. Наш любимый вариант — приложение Roof Pitch от VELUX, которое доступно как для iPhone, так и для Android.Эти приложения используют внутренний гироскоп вашего телефона для измерения, но их следует использовать вместе с линейкой, чтобы вы могли получить точные показания. Вы можете соблазниться более сложными приложениями, которые используют камеру вашего телефона для измерения, однако к ним следует относиться с долей скептицизма. Поскольку приложение будет измерять то, что отображается на экране, а не реальность, то, где вы стоите, может оказать значительное влияние и привести к большим неточностям.

Специальные инструменты

Существует ряд недорогих инструментов, которые могут помочь вам определить уклон вашей крыши.Большинство из них будет быстрым и простым в использовании, но может потребовать от вас работы на высоте, поэтому всегда убедитесь, что вы принимаете соответствующие меры безопасности и имеете кого-нибудь под рукой, чтобы помочь.

После определения шага его можно округлить до ближайших пяти и преобразовать в «коэффициент уклона». Это число, относящееся к степени вашего уклона, которое вы будете использовать для расчета длины стропил. Для удобства мы перечислили эти факторы здесь:

15 °

20 °

25 °

30 °

35 °

40 °

45 °

50 °

55 °

60 °

1.0353

1.0642

1,1034

1,1547

1,2208

1,3054

1,4142

1,5557

1.7434

2,0

Как только вы определите коэффициент уклона, просто умножьте его на длину хода вашей крыши, чтобы определить размер ваших стропил.Используя предыдущий пример, если ваш пробег составлял 2,4 м, а угол наклона крыши был 40 ° (или 1,3054), вы должны ввести в свой калькулятор следующее:

2,4 x 1,3054 = 3,1 м

Опять же, если необходимо, добавьте к этому числу длину стропильных ног, чтобы получить окончательное измерение.

Следующие шаги

Теперь, когда длина ваших стропил рассчитана, вы можете приступить к планированию остальной части вашего проекта и заказать кровельные материалы.Но не волнуйтесь, мы тоже можем помочь. Благодаря обширному ассортименту из более чем 40 000 продуктов, нашей библиотеке практических руководств и отмеченной наградами службе поддержки клиентов вы получите всю необходимую поддержку, чтобы приступить к реализации вашего проекта как можно скорее.

Схемы каркаса — SteelConstruction.info

Большинство стальных каркасов, используемых в строительстве Великобритании, можно сгруппировать следующим образом:

  • Стяжные рамы или «простая» конструкция, в которой балки и колонны рассчитаны на то, чтобы выдерживать только вертикальные нагрузки.Разъемы выполнены с номинальным контактом.
  • Жесткие или сплошные рамы, в которых каркасная конструкция спроектирована таким образом, что соединения между элементами выдерживают моменты.
  • Арочные конструкции, в которых силы передаются на землю в основном за счет сжатия внутри конструкции.
  • Натяжные конструкции, в которых силы передаются на землю за счет растяжения (или цепного действия) и за счет сжатия в столбах или мачтах, как в палатке.


Стяжные рамы с номинально штифтовыми соединениями и вертикальными распорками предлагают очень конкурентоспособное по стоимости структурное решение и являются наиболее часто используемой структурной системой в зданиях.Конструкции с жестким каркасом предпочтительны, если нет возможности использовать вертикальные распорки, например, в полностью застекленных фасадах или в крупнопролетных конструкциях. В скрепленных рамах колонны рассчитаны на сопротивление главным образом усилиям сжатия. Колонны, используемые в жестких или непрерывных каркасах, также спроектированы так, чтобы противостоять изгибу.

Арочные и натяжные конструкции зависят от свойств стали на сжатие и растяжение и следуют четко определенным принципам конструкции. Структуры напряжения обычно ассоциируются с выразительными внешними структурами.Натяжные элементы в виде тросов или стержней обычно крепятся к земле.

[вверх] Компоненты из конструкционной стали

Основные статьи: Стальные конструкции, Модульная конструкция, Композитная конструкция

 

Формы профилей стальных открытых горячекатаных

Архитектору и дизайнеру доступен широкий спектр стальных компонентов, в том числе:


Соединения на месте обычно выполняются болтовым соединением, в то время как сварка может быть предпочтительнее для заводских соединений.

Производится широкий ассортимент стандартных горячекатаных стальных профилей, из которых проектировщики могут выбрать профиль, размер и вес, соответствующие конкретному применению. Это профили балки (UB), профили колонн с широкими полками (UC), параллельные полочные швеллеры (PFC), конструкционные полые профили (SHS) и угловые профили.

 

Формы конструктивных полых профилей (ШС)

 

Компоненты стандартного открытого стального профиля

Современные открытые стальные профили имеют параллельные фланцы.Серийный размер изменяется с шагом примерно 50 мм по глубине для более мелких участков и около 75 мм для более глубоких участков. Внутренние размеры между фланцами определяются используемыми прокатными станами, поэтому внешние размеры могут изменяться в зависимости от веса секции. Стандартизация горячекатаных стальных профилей привела к принятию стандартных соединений, которые стали привычными в отрасли.

На рисунке поясняются термины, используемые в отношении открытых горячекатаных профилей.Подробные размеры и характеристики профиля горячекатаного профиля, поставляемого British Steel и Tata Steel, доступны здесь.

[вверх] Стальные балки

 

Балки рассчитаны на сопротивление изгибающим моментам и поперечным силам. Формы горячекатаных профилей предназначены для достижения оптимальных свойств изгиба при использовании стали. При проектировании схемы равномерно нагруженных стальных балок обычно используются секции с отношением пролета к глубине от 18 до 20, т.е.е. при пролете 8 м стальная балка будет иметь глубину примерно 450 мм. В таблице приведены типичные отношения пролета к глубине для различных типов балок, используемых в различных системах перекрытий. Первичные балки простираются между колоннами, а второстепенные балки проходят между первичными балками и напрямую поддерживают плиту перекрытия.

Типичное соотношение пролета / глубины
Форма строительства Отношение пролета / глубины для различных балок
Второстепенные балки Основные балки
Балка стальная 18-20 13-15
Балка композитная 22-25 16-18
Балка сотовой связи + 20–27 15-18
Балка перекрытия неглубокая 26-28
Стальная ферма + 15-18 12-15

Примечание:
+ Позволяет пропускать услуги через глубину балки

[вверх] Композитные балки

 

Балка кромочная композитная с композитным настилом

Стальные балки могут быть спроектированы так, чтобы действовать совместно с бетонной плитой с помощью соединителей, работающих на сдвиг, обычно в виде сварных стальных шпилек, которые привариваются с постоянным шагом к верхней полке стальной балки.Показана составная краевая балка с настилом из оцинкованной стали, ориентированная параллельно балке.

Комбинированное действие значительно увеличивает прочность и жесткость стальной балки и, следовательно, может привести к более длинным пролетам для того же размера секции или, в качестве альтернативы, более легкие и мелкие секции могут использоваться для той же нагрузки и конфигурации пролетов. Для эффективного проектирования композитных балок отношение пролета к глубине балки находится в диапазоне от 22 до 25, поэтому композитная балка на 25–30% меньше стальной балки и на 30–40% легче по весу стали. .

Композитный настил выдерживает нагрузки во время строительства без временной подпорки до пролета примерно до 4 м, в зависимости от профиля настила. Пролеты могут достигать примерно 5 м, если плита подпирать во время строительства. Альтернативной формой композитной балки является использование сборных железобетонных плит с бетонным покрытием.

[вверх] Конструкционные системы в многоэтажных домах

Основные статьи: Многоэтажные офисные здания, Системы перекрытий, Длиннопролетные балки, Фермы, Стяжные рамы, Сплошные рамы, Композитная конструкция

 

Ростверк 7.Основные балки пролетом 5 м и второстепенные балки пролетом 9 м в композитной конструкции

Расположение балок перекрытий в зданиях во многом зависит от расстояния между колоннами. Колонны по периметру здания обычно расположены на расстоянии от 5 до 8 м, чтобы поддерживать элементы фасада. В большинстве зданий второстепенные балки спроектированы таким образом, чтобы перекрывать большее расстояние в решетке перекрытия, поэтому изгибающий момент, которому они сопротивляются, аналогичен моменту изгиба основных балок, и поэтому они могут иметь ту же глубину, что и основные балки.

Показана компоновка балок в сетке 7,5 м x 9 м, в которой основные балки охватывают меньшее расстояние сетки и выбираются такой же глубины, что и второстепенные балки. Когда соединители, работающие на срез, привариваются к стальному настилу, верхний фланец стальных балок не окрашивается. В идеале более тяжелые балки должны быть присоединены к полкам колонны, но это не всегда возможно, потому что более широкие балки, возможно, придется «надрезать», чтобы они поместились между полками колонны. При соединении широких балок с более узкими колоннами могут потребоваться специальные меры по детализации.

В зданиях с ограниченной высотой потолка, например, в проектах реконструкции, секции UC могут использоваться вместо секций UB в качестве неглубоких, хотя и более тяжелых балок.

 
Длинные пролеты, коммерческие офисные помещения открытой планировки — Vulcan House, Шеффилд

Во многих зданиях проектирование более длинных внутренних пролетов обеспечивает более гибкое планирование пространства. Для изготовления длиннопролетных первичных или вторичных балок могут использоваться различные системы конструкционной стали.Эти системы с большим пролетом обычно используют принципы композитной конструкции для увеличения их жесткости и прочности и часто обеспечивают интеграцию услуг в пределах их глубины через отверстия в перемычках балок.

Конструкция неглубокого перекрытия отличается от других стальных конструкций тем, что не требует дополнительных балок, кроме стяжных элементов для соединения колонн для обеспечения прочности и устойчивости конструкции во время строительства.

[вверх] Ячеистые балки

Корончатые или ячеистые балки являются примерами элементов с более длинными пролетами, которые имеют большие, обычно правильные, отверстия в пределах глубины стенки.Эти балки обеспечивают большую конструктивную эффективность за счет увеличения глубины сечения при заданном использовании стали и обеспечивают несколько маршрутов для обслуживания. Ячеистые балки имеют большую архитектурную привлекательность из-за своей кажущейся легкости и отличительного внешнего вида на длиннопролетных крышах и перекрытиях.

В зубчатой ​​балке перегородка прокатанного профиля разрезается по длине балки в форме шестиугольной «волны». Две части разделяются, смещаются, а затем свариваются вместе, чтобы получить более глубокое сечение.

  • Изготовление ячеистой балки

(изображения любезно предоставлены Kloeckner Metals UK Westok)

 

В ячеистой балке перегородка прокатанного профиля разрезается для образования круглых или удлиненных отверстий. Диаметр отверстий может варьироваться от 0,5 до 0,8 глубины балки.Ячеистые балки конструктивно эффективны и открывают множество архитектурных возможностей. При формировании из прокатных стальных профилей верхняя и нижняя части ячеистой балки могут быть разных размеров, а секции можно легко регулировать и изгибать перед процессом сварки. В этом процессе образуется очень мало отходов, и все обрезки стали на 100% перерабатываются. Пример системы перекрытия с использованием ячеистых балок показан справа.

Когда балки изготавливаются из трех стальных пластин, размеры полок могут варьироваться, но толщина стенки остается постоянной.Размеры проемов вдоль балок также можно изменять в соответствии с требованиями обслуживания.

Ячеистые балки наиболее целесообразно использовать для длинных пролетов с умеренными нагрузками, таких как второстепенные балки в ростверках перекрытий или в конструкциях крыш. Обычные круглые отверстия в ячеистой балке очень эффективны для распределения круглых воздуховодов в зданиях с тяжелым обслуживанием. Удлиненные отверстия можно разместить ближе к середине пролета (как показано на рисунке), где поперечные силы низкие.

 

Выпуклые ячеистые кровельные балки
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Westok)

[вверх] Балки с большими проемами в стенках

 

Большое прямоугольное отверстие в стенке с усилением в стальной балке

В составных балках в перегородке могут быть образованы большие отверстия для прохождения услуг в пределах глубины балки.Большие отверстия обычно имеют прямоугольную форму, но более правильные отверстия обычно имеют круглую форму. Сварные ребра жесткости, расположенные горизонтально над и под проемами, увеличивают размер и соотношение сторон проема, которые можно использовать. Для схемного расчета составных балок с разной формой проемов рекомендуется:

  • Глубина проема обычно должна составлять от 50 до 70% глубины балки
  • Круглые отверстия можно размещать на расстоянии половины их диаметра (как для ячеистых балок).
  • Большие прямоугольные проемы следует размещать в средней трети пролета балки и иметь отношение длины к глубине не более 2, если не используются горизонтальные ребра жесткости.
  • Расстояние между краями прямоугольных проемов или до соединений второстепенных балок, как правило, не должно быть меньше, чем наибольшая из глубины балки или длины проема.
  • Для широких прямоугольных проемов горизонтальные ребра жесткости должны выходить за проем как минимум на 150 мм.
 

Отверстия в стенках длиннопролетных балок для прохода служебных помещений

Показано поперечное сечение перфорированной балки. В этом случае глубина проема составляет 400 мм, а глубина балки 600 мм подходит для пролета до 15 м. Как показано, общая глубина пола с учетом фальшпола и подвесного потолка составляет приблизительно 1,05 м.

[наверх] Конструкция неглубокого перекрытия

 

В системах неглубокого перекрытия используются стальные балки, нижний фланец которых шире верхнего.Это могут быть собственные прокатные профили, USFB или плоская стальная пластина, приваренная к нижнему фланцу стандартной секции UC. Более широкий нижний фланец поддерживает плиту перекрытия, так что балка частично заключена в глубину перекрытия, что приводит к структурной системе без балок, выступающих вниз, что приводит к уменьшению высоты от пола до пола. Плита перекрытия может быть в виде сборных железобетонных блоков, пустотелых бетонных блоков или глубокого композитного стального настила, в обоих случаях поддерживающих монолитный бетон, который размещается на уровне или над верхней полкой балки.

Пролеты от 6 до 9 м могут быть достигнуты в обоих направлениях. Общая глубина пола обычно составляет от 300 до 350 мм, в зависимости от требований к контролю вибрации пола и обеспечению огнестойкости и звукоизоляции. Частичное покрытие стальной балки бетоном означает, что, как правило, обеспечивается огнестойкость в течение 60 минут, а огнестойкость в течение 90 или 120 минут может быть достигнута за счет использования дополнительной арматуры или защиты нижней стальной плиты.

Балка UC может быть заменена прямоугольной полой секцией (RHS) при использовании в качестве краевой балки из-за ее жесткости на кручение и аккуратного края, который она обеспечивает на линии фасада.В некоторых случаях это может быть желательно визуально, например, для полностью застекленных фасадов. Кроме того, прикрепление облицовки к секции RHS может быть проще, чем к бетонной плите или закрытой стальной секции.

[вверху] Обзор пролетов конструктивных вариантов

Типичные пролеты и структурные глубины для различных стальных и бетонных конструкций показаны в таблицах. Общая глубина этажа включает служебную и потолочную зону и, при необходимости, фальшпол.Для систем с большими пролетами услуги обычно включаются в конструктивную глубину, то есть с отверстиями в стенках в балках. Общая структурная и служебная глубина от 1 до 1,2 м (включая 120 мм для потолка) обычно используется при планировании многоэтажных зданий, в зависимости от пролета.

 

Диапазон различных вариантов конструкции

Для офисов и многих других типов зданий 3 м используется в качестве глубины от пола до потолка, и в этом случае зона от пола до пола составляет от 4 до 4.2м. Для некоторых типов зданий допустима внутренняя высота 2,7 м, в этом случае общая площадь пола составляет от 3,6 до 4 м.

Типичная высота пола
Тип проекта Типовая высота от пола до пола + высота (мм)
Офис престижа 4,0 — 4,2 м
Спекулятивная контора 3,6 — 4,0 м
Проект реконструкции 3.5 — 3,9 м

Примечание:
+ Высота от пола до потолка плюс глубина пола, включая услуги

[вверху] Столбцы

 

Элемент сращивания колонн, используемый в высотном здании в Лондоне

Колонны в скрепленных каркасах обычно представляют собой секции UC, которые соединяются (соединяются) продольно в соответствующих точках, обычно каждые два или три этажа в высотных зданиях.Соединения балки с колонной выполняются либо с фланцами колонны (соединения по главной оси), либо с стенкой колонны (соединения по малой оси). Также может возникнуть необходимость в локальном усилении колонн в точках передачи нагрузки, например, для балок с моментными соединениями. Для 3–5-этажных зданий отправной точкой является колонна 254 x 254 UC, а для 6–8-этажных зданий предпочтительнее 305 x 305 UC.

Квадратные или круглые полые профили очень эффективны при сжатии из-за их повышенного сопротивления продольному изгибу по сравнению с открытыми профилями.Как круглые (CHS) секции, так и квадратные (SHS) широко используются в качестве тонких колонн. Основной проблемой конструкции является соединение с торцом колонны, которое часто представляет собой сварную пластину оребрения с болтами к стенке балки. Соединения на торцевой пластине можно использовать с расширяющимися анкерами или запатентованными «глухими» креплениями.

Колонны могут быть спроектированы для достижения большей прочности на сжатие и огнестойкость путем бетонирования (в случае H-образных секций) и бетонного заполнения (в случае пустотелых секций).Например, заполнение между фланцами колонны с Н-образным сечением без армирования может повысить ее огнестойкость до 60 минут при сохранении тех же внешних размеров сечения. Заполнение пустотелых профилей бетоном позволяет повысить их огнестойкость до 60 минут без армирования и до 120 минут с армированием.

В таких конструкциях, как портальные рамы, где изгибающие моменты являются преобладающей формой нагрузки, UB-секции обычно используются для колонн.

[вверх] Фермы и решетчатые балки

 
Длиннопролетные изогнутые фермы крыши
Robin Hood Airport, Doncaster
(Изображение любезно предоставлено Tubecon)

Фермы и решетчатые фермы используются в длиннопролетных системах кровли и перекрытий. Термин «ферма» обычно применяется к крышам, которые могут быть скатными, тогда как решетчатые фермы обычно используются в качестве длиннопролетных балок перекрытия, которые более нагружены и не имеют ската.

Фермы и решетчатые фермы часто проектируются так, чтобы их было видно, поэтому выбор используемых элементов и их соединений важен для проектного решения.

Фермы и решетчатые фермы представляют собой треугольные или прямоугольные сборки элементов растяжения и сжатия. Слово «решетка» относится к использованию распорок N-типа или W-типа вдоль элемента. Верхние и нижние пояса обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению при общем изгибе, а наклонные элементы жесткости противостоят силам сдвига.

Можно создать самые разные кровельные фермы. Каждый из них может различаться по общей геометрии и по выбору отдельных элементов внутри них. Фермы могут быть спроектированы так, чтобы следовать профилю крыши, который также может быть изогнутым, тогда как решетчатые фермы используются как длинные перекрывающие балки. Фермы или решетчатые фермы могут иметь несколько основных форм, и они изготавливаются путем соединения стандартных секций болтами или сваркой. Для пролетов до 20 м достаточно использовать уголки, тройники и полые более легкие профили.Для очень длинных пролетов могут потребоваться полые профили UC или более тяжелые. Стяжки обычно легче хордовых.

 

Изогнутая треугольная ферма в аэропорту Гамбурга

Крепежные (диагональные) элементы обычно имеют W или N-образную форму. В N-образной форме ориентация элементов жесткости обычно изменяется в середине пролета, как показано ниже. В W-образной форме элементы часто изготавливаются из трубчатых секций, поскольку они эффективны в качестве элементов жесткости, которые действуют попеременно при растяжении и сжатии.В легких зданиях подъем ветра может быть значительным и может вызвать изменение сил, действующих на ферму.

Триангулированные фермы часто используются в длиннопролетных конструкциях, поскольку они очень устойчивы благодаря своей форме. Нормальная форма — треугольник, направленный вниз, так что второстепенные балки проходят между верхними поясами. Показан хороший пример изогнутой треугольной фермы в аэропорту Гамбурга. Эти фермы опирались на наклонные трубчатые кронштейны.

[вверху] Космические рамки

 

Двухслойная пространственная каркасная крыша, окружающая уличный пейзаж в центре Виктории в Белфасте

«Пространственный» каркас — это форма конструкции, которая охватывает большие площади с использованием сборок небольших структурных компонентов, которые соединяются в заранее сформированных узлах.Они представляют собой трехмерные узлы, которые обычно состоят из элементов растяжения и сжатия, соединенных наклонными связями. Круглые полые секции (CHS) обычно используются в космических каркасах, поскольку их толщина стенок может варьироваться в соответствии с усилиями в элементах при сохранении постоянного внешнего диаметра. Существуют три основные формы поддержки пространственных рам, которые определяют силы, которым они подвержены:

  • Точечная поддержка столбцами в четырех и более позициях
  • Множественная поддержка по строкам столбцов или «деревьям столбцов».
  • Сплошная кромочная опора.


Показан пример многоточечной опоры для двухслойной пространственной рамы над пешеходной улицей в центре Виктории в Белфасте.

[вверх] Формы связей в раскосных рамах

 

Крестовины в Академии Всех Святых, Челтенхэм
(Изображение любезно предоставлено William Haley Engineering Ltd.)

Конструкционные рамы с точечным соединением должны быть закреплены в вертикальном и горизонтальном направлениях.Устойчивость здания зависит от формы и расположения распорок. Другие элементы, противодействующие боковым силам, такие как бетонные стержни, могут быть соединены перекрытиями или горизонтальными связями. Для простоты вертикальные распорки размещаются в фасаде или внутренних перегородках. В идеале линия связи должна быть на центральной линии основных колонн, но это может противоречить расположению внутренней обшивки внешних стен, и поэтому может возникнуть необходимость объединить конструкции связи и стены, не вызывая тепловых мостиков.

Наиболее распространенным расположением распорок в многоэтажных зданиях является распорка «X», «V» или «K» с использованием стальных уголков или круглых полых профилей. Перевернутая V-образная распорка предпочтительна там, где большие отверстия, например двери, которые требуются в рамно заливе.

 

Анкерные стержни, соединенные с круговым кольцом в крестообразных связях для малоэтажного дома

В X-образной форме элементы могут быть спроектированы так, чтобы противостоять как растяжению, так и сжатию или только растяжению, что приводит к более тонким элементам.Натяжные стержни или плоские пластины неэффективны при сжатии, и, следовательно, при использовании этих элементов силам сопротивляется только растяжение. Показан пример X-образной связи с использованием анкерных стержней, соединенных с круглым кольцом. Этот тип деталей часто используется как в визуально открытых, так и в скрытых связях, но напряжение, которое может возникнуть в стяжке, ограничивается изгибом соединительного кольца.

 

Элементы полого профиля квадратного сечения, используемые в X-образных распорках в 10-этажном жилом доме

В формах K и V-образных распорок элементы должны быть спроектированы таким образом, чтобы противостоять растяжению и сжатию.В этом случае натяжные стяжки невозможны. В X-образных рамах с круглыми или квадратными полыми профилями (SHS) элементы также спроектированы на сжатие, а детали стыковки позволяют соединять четыре стяжных элемента в точках пересечения. Показан пример открытой X-образной распорки с использованием секций SHS. Сдвиговые силы, которым может противостоять эта система, также зависят от сопротивления срезу болтов на стыке.

Плоские стальные пластины могут использоваться, когда они необходимы для размещения в полости кирпичной кладки или в двухслойных перегородках.Обычно в X-образных распорках используются плоские пластины, которые действуют при растяжении.

[вверх] Конструкционные системы в одноэтажных домах

Основные статьи: Одноэтажные промышленные здания, Рамы порталов, Моментостойкие соединения

 

Планировка одноэтажного дома

Самый экономичный способ ограждать большое пространство — использовать серию двухмерных «жестких» рам, которые расположены через равные интервалы вдоль одной оси здания.Для одноэтажных зданий, стабильность достигается в двух направлениях, либо путем использования жесткого каркаса, диагональной распорки, или через опорную действия бетонных стен или стержней. Жесткое обрамление может быть достигнуто в одном направлении за счет использования сопротивляющихся моментов соединений, но редко используется в другом направлении, которое, следовательно, закреплено традиционным способом.

[вверху] Выставляем раму

Рама может быть открытой, но также может выходить за пределы фасада или крыши, образуя внешнюю конструкцию.Если каркас полностью расположен вне облицовки, он выражается во внешнем облике здания. В качестве альтернативы рама может быть расположена полностью внутри ограждающей конструкции. Между этими двумя крайностями взаимодействие рамы и облицовки устанавливает дополнительный диапазон визуальных и пространственных отношений.

 

Показан простой пример рамной конструкции, которая продолжается за пределы оболочки здания для визуального эффекта.В этом случае перфорированные ячеистые балки увеличивают легкость конструкции, сохраняя при этом ее основную функцию в качестве жесткого каркаса.

Там, где стальная конструкция проникает через ограждающую конструкцию здания, следует позаботиться о минимизации потерь тепла через тепловые мосты.

[вверх] Конструкции рамы портала

 
Рама портала с несколькими пролетами во время строительства
(Изображение любезно предоставлено Severfield (Design & Build) Ltd.)

Каркасные конструкции портала представляют собой примеры жестких рам и являются наиболее распространенной формой ограждений для пролетов от 20 до 50 м. Рамы порталов обычно изготавливаются из горячекатаных открытых профилей, хотя они могут быть выполнены из решетчатых или сборных балок. Они закреплены условно (посредством X- или K-распорок) в ортогональном направлении в боковых стенках или иногда между внутренними колоннами.

Как правило, портальные каркасные конструкции используются в одноэтажных зданиях или ограждениях промышленного типа, где основным требованием является обеспечение большого закрытого объема, такого как спортивный зал или распределительный центр.Как таковые, эти сооружения не могут иметь архитектурного значения. Однако основные принципы могут быть использованы в ряде более интересных архитектурных приложений, например, при формировании изогнутых стропил или при использовании перфорированных балок.

Элементы каркаса обычно состоят из стропил и колонн с жесткими связями между ними. Суженные бедра вводятся для усиления стропил на карнизах и для создания соединений, устойчивых к моменту. Связи крыши и стен важны для общей устойчивости конструкции.Элементы рамы портала показаны на рисунке.

 

В таблице представлены некоторые общие рекомендации по проектированию конструкций портальной рамы. Минимальный уклон крыши с учетом прогибов обычно принимается равным 6 °. Колонны часто тяжелее стропил, а высота колонн составляет примерно одну пятую от пролета рамы. Расстояние между каркасами зависит от перекрывающих возможностей прогонов и снеговой нагрузки.

Указания по проектированию портальной рамы
Параметр Типичное значение
Пролет портальной рамы от 15 до 50 м
Расстояние между рамками от 5 до 8 м
Наклон крыши от 5 ° до 10 °
Глубина стропил от диапазона / 50 до диапазона / 60
Отношение пролета к высоте колонны от 4 до 7
Вес колонны (кг / м) 1.От 5 до 2 × вес стропил (кг / м)
Длина руки 10% диапазона
Глубина окантовки 2 × глубина стропил
Расстояние между прогонами от 1,5 до 2 м +

Примечания:

  • Без кранов или тяжелых дополнительных грузов
  • + Расстояние между прогонами уменьшено около бедра для обеспечения устойчивости бедра
 

Многоквартирный дом типа «Удачи и промахи» в процессе строительства

Двухпролетные порталы часто проектируются по принципу «ударил и промахнулся», в котором альтернативные внутренние колонны заменены продольной стержневой балкой, которая проходит между «ударными» колоннами и поддерживает точечную нагрузку от недостающей колонны.

Форма мансардной крыши может быть создана из линейных элементов с помощью сварки или болтов. Этот подход может быть расширен за счет огранки более коротких линейных участков для образования «псевдодуги».

 

Вместо наклонных стропил можно использовать гнутые балки. Радиус изгиба обычно такой, чтобы облицовку можно было установить до кривизны крыши. Однако некоторые системы облицовки, такие как глубокие композитные панели, могут быть менее устойчивы к такому типу деформации на месте.

На изображении показано интересное архитектурное решение, в котором соединение закрепленной балкой с колонной в раме портала выполнено с сопротивлением моменту за счет использования связующего элемента с колонной. Таким образом, галстук передает момент колонне.

[вверх] Дополнительная литература

  • Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс. Институт стальных конструкций 2012
  • Архитектурный дизайн из стали — Требилкок П. и Лоусон Р. М., опубликованные Spon, 2004 г.

[вверху] Ресурсы

[вверху] См. Также

Sodium-NaK Инженерное руководство.Том III. Натриевые системы, безопасность, обращение и приборы. [LMFBR] (Книга)

Foust, O J. Sodium-NaK Engineering Handbook. Том III. Натриевые системы, безопасность, обращение и приборы. [LMFBR] . США: Н. П., 1978. Интернет.

Foust, O J. Sodium-NaK Engineering Handbook.Том III. Натриевые системы, безопасность, обращение и приборы. [LMFBR] . Соединенные Штаты.

Фуст, О. Дж. Сан. «Технический справочник по натрию-NaK. Том III. Натриевые системы, безопасность, обращение и контрольно-измерительные приборы. [LMFBR]». Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/6639472.

@article {osti_6639472,
title = {Техническое руководство по натрию-NaK.Том III. Натриевые системы, безопасность, обращение и приборы. [LMFBR]},
author = {Foust, O J},
abstractNote = {Справочник предназначен для использования нынешними и будущими разработчиками программы реакторов-размножителей на быстрых нейтронах с жидкими металлами (LMFBR), а также инженерным и научным сообществом, выполняющим другие исследования и эксперименты, требующие высокотемпературной технологии натрия и NaK. Расположение предмета прогрессирует от технологического обсуждения натрия и натрий-калиевого сплава (NaK) до обсуждения различных категорий и использования оборудования в натриевых и NaK-системах.Особое внимание уделяется натрию и NaK как теплоносителям. Включено достаточно подробностей для базового понимания технологии натрия и NaK, а также технических аспектов компонентов натрия и NaK и инструментальных систем.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.