каркас фронтона мансарды
Содержание статьи
Роль фронтонных стен в создании мансарды
Мансардное пространство формируется скатами кровли и верхней частью фасада дома над уровнем перекрытия верхнего этажа. Эта часть и называется фронтоном мансарды. При проектировании дома с мансардой или чердаком фронтонные стены чаще всего исполняют роль опоры для стропильной конструкции. Фронтон имеет большое значение, так как с его помощью равномерно распределяется вес стропил и кровли на стены и перекрытие.
Удобство нахождения в мансарде во многом зависит от высоты фронтона. При высоте фронтонных стенок до 70 см создание жилого пространства под крышей нерационально. Высота от 80 до 210 см является достаточной для обустройства полноценного удобного помещения. Последние параметры позволяют создать жилое пространство с почти полноценной высотой. Расстояние от пола до самой высокой точки мансарды не должна быть меньше 250 см. Выбор высоты фронтона мансарды определяется не только потребностями владельцев дома, но и необходимостью соблюдать общие пропорции всего здания.
Возведения боковых фронтонных стен можно избежать, если дом имеет достаточную ширину и значительный уклон скатов крыши. Одним из наиболее удобных вариантов для обустройства просторной и комфортной мансарды является двускатная ломаная крыша. Скаты крыши образуют боковые стены мансарды. В этом случае фронтон будет представлять часть фасада дома между скатами кровли до уровня перекрытий верхнего этажа.
Правила и способы возведения фронтона мансарды
Так как фронтонная часть несет на себе значительные нагрузки, образованные не только весом стропил и кровли, но и воздействием окружающей среды: ветром, снегом, то возведение ее требует строгого выполнения технологий и дополнительного укрепления конструкции. К тому же не стоит забывать об эстетической функции фронтона, которая во многом зависит от выбора материала для возведения и отделки фронтона.
Существует два основных способа возведения фронтонной части: до установки стропил или после. Если планируется использовать фронтон в качестве опоры для стропильной конструкции, то сначала возводят стену.
Преимуществом такого способа является то, что стропила не будут мешать проведению работ. Тем не менее, есть существенные доводы и в пользу установки и обшивки фронтона после возведения стропильной системы. В этом случае существенно уменьшается опасность перекосов кровли из-за ошибок в геометрических формах, возможных при первичном возведении фронтона. Ошибки в проектировании могут стать причиной возникновения трещин или разрушения стены. Такой способ создания фронтона мансарды используется также для облегчения конструкции дома.
Выбор конструкции фронтона – кирпичная кладка или деревянный каркас
Для создания фронтона используют либо кирпичную кладку, являющуюся как бы продолжением основного здания, либо деревянный каркас с последующей обшивкой листовым материалом. Кирпичная кладка не требует последующей внешней отделки. В случае создания каркаса фронтона мансарды концы балок можно вывести наружу. Каркасный способ позволяет избежать проблем с перекосом конструкций при осадке здания.
После установки деревянного каркаса его обшивают листовыми материалами: фанерой, цементно-стружечными плитами, древесноволокнистыми плитами, гипсокартоном.
Как и чем утеплять фронтон мансарды
Важным условием создания любого обитаемого пространства является утепление поверхностей помещений. Использование теплоизоляционных материалов поможет существенно уменьшить теплопотери и создать комфортный микроклимат внутри дома. Зная, как правильно утеплить фронтон мансарды, и какие материалы выбрать, можно самостоятельно осуществить весь технологический процесс.
Выбор теплоизоляционных материалов для утепления фронтона мансарды достаточно широк. Наиболее часто используемый рулонный утепляющий материал – минеральная вата. Высокие тепло- и звукоизоляционные характеристики и невысокая стоимость делают его весьма популярным. Пенопласт и другие вспененные полимеры тоже часто используют для утепления мансарды. Современный, эффективный, но достаточно дорогостоящий способ утепления – использование пенополиуретана.
Это жидкий теплоизоляционный материал, который наносится непосредственно на поверхность без ее предварительной подготовки.
Утепление фронтона можно осуществить как снаружи до чистовой облицовки, так и изнутри. Для утепления фронтона мансарды снаружи необходимо выполнить ряд последовательных действий.
- Сначала на поверхность укладывают слой гидроизоляционного слоя. Для деревянных поверхностей используют рулонный материал, например полимерную мембрану. Для бетонного или кирпичного основания предпочтительно использовать обмазочную гидроизоляцию.
- Затем монтируют металлическую или деревянную обрешетку, в секции которой устанавливают соответствующие по размеру куски утеплителя. Деревянные элементы необходимо обработать антисептиком для защиты от гнили.
- Поверх утеплителя кладут пароизоляционный слой. Сверху покрывают облицовочным материалом.
Решение чем закрыть фронтон мансарды зависит от материала, из которого сделан дом или которым он облицован.
- Гидроизоляция подвала частного дома – решение вопроса защиты от сырости ::
Близкий контакт с почвой делает проникновение воды в подземное помещение реальной угрозой.
“>Гидроизоляция подвала частного дома – решение вопроса защиты от сырости – 17/02/2015 05:39
Утепление дома минеральной ватой – решение вопроса защиты от зимних холодов::
Для утепления загородного дома используют разные материалы. Промышленность предлагает большое.
“>Утепление дома минеральной ватой – решение вопроса защиты от зимних холодов – 16/02/2015 05:30
Сооружение колодца или скважины на участке – один из удобных и надежных способов обеспечить себя.
Фронтоны своими руками: тонкости сооружения каркасных торцовых стен крыши
Устройство фронтонов – немаловажная часть работ по возведению крыши, определяющая в результате эстетические и эксплуатационные параметры конструкции. Не стоит полагаться на ошибочное мнение самоучек-строителей, утверждающих, что ограниченные скатами торцевые стенки достаточно просто зашить доской или облицевать сайдингом.
Чтобы грамотно устроить фронтоны своими руками, нужно учесть ряд технических нюансов и в подробностях ознакомиться с технологическими правилами их сооружения, крепления, отделки.
Содержание
Специфика сооружения каркасных фронтонов
Фронтонами называются вертикальные стенки скатной крыши, ограниченные сверху ее наклонными плоскостями, снизу горизонтальным потолочным перекрытием. В сооружении фронтонов используются все виды стройматериалов, применяемых для возведения стандартных стен: кирпич, пенобетонные блоки, аналогичные плоские панели с замковым монтажным соединением, бревно с брусом.
Если фронтоны сложены в виде продолжения стен из камня или древесины, то конструктивно они переходят в разряд щипцов, а опирающиеся на них крыши получают название щипцовых.
Однако самым распространенным вариантом по праву считаются каркасные фронтонные конструкции. Это треугольные или пятиугольные торцовые стенки с каркасом из бруса или спаренной доски, зашитые натуральным или искусственным облицовочным материалом.
В перечне преимуществ сооружения фронтонов по каркасной технологии числятся:
- Минимальный вес. Каркасные фронтоны весят значительно меньше их аналогов, выполненных из камня и пиломатериалов. Легковесность позволяет сэкономить на сооружении основания дома, выбирая недорогой свайный тип фундамента.
- Простота устройства. С сооружением каркаса и заделкой торцов крыши без особых проблем справится не имеющий опыта исполнитель. Для распиловки, установки и крепления деталей не потребуются углубленные знания и навыки.
- Экономический эффект
Каркасная технология идеально подходит для сооружения фронтонов как утепленных мансардных крыш, так и холодных конструкций, возводимых над сезонными дачными домиками и бытовками. Это самый простой способ добиться необходимых параметров теплотехники и защитить конструкцию от дождей и ветров.
Правда легкость торцовых стенок двухскатных конструкций не всегда идет на пользу сооружению в целом. Минусы легковесности особенно проявляются в регионах с повышенной ветровой активностью: в степных, горных и приморских областях.
На стенки, не обладающие достаточной массой для сопротивления порывистому ветру, действует внушительная горизонтальная сила. С наветренной стороны она стремится опрокинуть вставшую на пути вертикальную преграду.
Крыши с низкими фронтонными стенками, но широкими карнизными свесами в районах с подобным климатом тоже ведут себя не лучшим образом. Поэтому там не принято увлекаться шириной фронтонных и карнизных выносов крыши. За пределы периметра дома выступает обычно не более 30 см ската по периметру крыши.
Кроме горизонтально направленной силы на фронтонные стенки действует вертикальная нагрузка, состоящая из суммы нагрузок постоянной и временной категории. К числу постоянных нагрузок относится вес стропильной фермы, опирающейся непосредственно на фронтон, масса утеплителя, обрешетки и непосредственно кровельного покрытия. Их определяют во время проведения расчетов для подбора сечения стропилин.
Временные нагрузки представлены снежными залежами и воздействием ветров. Находят их по картам – графическим приложениям к СП 20.
13330.2011 и используют в расчетах согласно рекомендациям указанного справочника.
Пользоваться точными расчетами в вычислении сечения стоек для каркаса фронтонных стенок необязательно. Есть упрощенные формулы, ориентированные на выпускаемые в стране пиломатериалы, и программные продукты, позволяющие в считанные минуты подобрать материал для сооружения фронтона и рассчитать расход. Только без знания принципов вычислений сложно не запутаться в их алгоритме, который мы сейчас досконально разберем.
Расчет сечения опор каркаса
Принцип каркасного строительства заключается в установке вертикальных опор, определяющих конфигурацию стенки с последующим креплением к этим же стойкам облицовочного материала. Мастерам, желающим собственноручно установить и зашить фронтоны, достаточно придерживаться общепринятых правил сооружения каркасных стен.
Предположим, что размеры стоек мы вычисляем для фронтонов частного жилого дома шириной до 9 м в два этажа или в один с мансардой.
Максимальная высота потолков не должна превышать 2,4 м. Для мансардного этажа высотой потолка считается расстояние от чернового пола до потолочной балки, которой может служить ригель стропильной фермы.
В большинстве случаев в малоэтажном строительстве нет смысла выполнять сверхсложные вычисления. Лучше воспользоваться уже существующим опытом строителей, выполнявшим проектирование и сооружение каркасных домов в течение многочисленных лет. Например, есть таблица от норвежских инженеров с рекомендованными размерами бруса для устройства каркасных стен.
Если ширина постройки больше 10 м, а высота центральной стойки каркасного фронтона больше 3 м, то норвежские строители не имеют права самостоятельно определять сечение стройматериалов для каркасных сооружений. Эту работу обязан провести инженер-проектировщик с учетом этажности здания и местных условий.
У нас к процедуре проектирования и производства расчетов нет столь же строгих требований. Сечение опоры для высокого и широкого фронтона можно вычислить самостоятельно.
Рассчитывают их как сжатые конструктивные элементы, т.е. проверяют только на сопротивляемость сжатию.
Минимальным размером стойки считается 100×100 мм. Если опора подобного размера не удовлетворяет техническим требованиям, увеличивают одну из граней бруска и снова проверяют на сопротивляемость изгибу. При необходимости процесс вычислений проводят снова, пока не получат сечение пиломатериала, свободно выдерживающего нагрузку. Не забывайте, что вместо бруска может использоваться спаренная доска.
Шаг установки стоек
Следует помнить, что с увеличением числа опор каркаса появляется возможность уменьшить сечение пиломатериала, используемого для их сооружения. Это не означает, что вместо каркаса можно построить «частокол» из тонкого бруска, т.к. в преобладающем числе ситуаций каркас фронтона обязан сопротивляться вертикальной сжимающей силе, удерживать дверной и оконный короба.
На выбор расстояния между стойками влияет:
- Ширина теплоизоляционного мата. Утеплитель должен жестко закрепиться в ячейке между стропилинами.
- Ширина листа обшивки. К примеру, ОСП или фанерная или гипсокартонная панель должны опираться как минимум на три вертикальных бруска. Значит, шаг установки будет равен половине ширины панели за минусом 5 – 7 см для фиксации края плиты.
- Ширина оконной или дверной коробки. Желательно, чтобы для обустройства проемов не потребовалось разрезать опоры каркаса, потому что снизиться сопротивляемость конструкции сжимающей и горизонтальной нагрузке.
Утеплитель должен жестко закрепиться в ячейке между стропилинами.При сооружении фронтона каркасного дома опоры торцевых стенок мансарды устанавливаются непосредственно над стойками каркасных стен первого этажа.
В принципе, разрезание опор для установки коробов после сооружения каркаса практикуется в среде народных умельцев. Однако подобные методы требуют укрепления конструкции дополнительными стойками со стороны устанавливаемого короба и горизонтальными перемычками, водружаемыми над проемом.
Изоляция от пара и ветров с дождями
Барьер от ветра извне конструкции и от воздействия бытовых испарений изнутри сооружается в случае, если запланирована эксплуатация чердачного пространства.
Подобные фронтонные каркасы утепляют в соответствии с правилами теплоизоляции каркасных стен.
Толщину теплоизоляции принимают в соответствии с указаниями сборника нормативов по строительной климатологии. В качестве утеплителя применяются маты из минваты, ширина которых на 1 – 2 см превышает расстояние между соседними стропилинами. Теплоизоляция устанавливается враспор в ячейку, ограниченную стропилами, в ней расправляется, после чего плотно заполняет собою все пространство.
Если расчетная толщина слоя теплоизоляции для мансардного фронтона больше, чем смежный размер опоры, то недостающее расстояние наращивается обрешеткой. Кроме компенсации недостающей толщины пиломатериалов решетины предназначены для выполнения еще одной важной функции – они формируют вентиляционный зазор между слоем утепления и расположенной с наружной стороны ветрозащитой.
Применяется две схемы организации вентиляции утепленных фронтонов:
- Двухуровневая. Этот вид предполагает формирование двух вентиляционных каналов по 2 – 3 см шириной. Первый из них устраивают между теплоизоляцией и ветрозащитой, если она выполнена армированной полиэтиленовой пленкой. Второй канал создается между ветрозащитой и внешней облицовкой фронтона.
- Одноуровневая. Предполагается устройство только одного вентиляционного канала между отделкой фасада и ветрозащитой. Схема применима, если в качестве барьера от ветра используется диффузионная мембрана, которой можно контактировать с теплоизоляцией без устройства вентиляции между ними.
Первый из них устраивают между теплоизоляцией и ветрозащитой, если она выполнена армированной полиэтиленовой пленкой. Второй канал создается между ветрозащитой и внешней облицовкой фронтона.Решетины крепят к стойкам каркаса фронтона вдоль их направления, если требуется нарастить толщину бруска для укладки утеплителя в один слой. Тем же методом устанавливают для формирования вертикальных вентиляционных продухов. Если теплоизоляция сооружается в два слоя, то решетины и наружный слой утеплителя устанавливаются в крест стойкам.
С внутренней стороны мансардных фронтонов аналогичным образом крепится пароизоляционная прослойка. Между ней и внутренней обшивкой мансарды также необходим вентиляционный зазор.
Фронтоны холодных крыш изолируют по другой схеме. Т.к. в пределах не утепленных чердаков не планируется проживание, то необходимость устройства пароизоляции автоматически отпадает, но устанавливается ветрозащита. Вентиляция холодных чердаков сооружается по одноуровневой схеме, независимо от вида применяемого изоляционного материала.
Крепление опор каркаса
Метод фиксации опор каркаса зависит от разновидности основания, к которому производится крепление. Ставят их на перекрытия, выполненные из железобетонных плит или балок из бруса, бревна, сшитой доски, прессованной древесины. Во всех случаях стойки напрямую контактируют только с деревянными деталями. При установке на ж/б основание, кирпичные или бетонные стены крепление опор производится к брусьям мауэрлата.
При фиксации к горизонтально уложенным конструктивным элементам используется схема Т-образного лобового крепления. Безупречно отторцованная стойка устанавливается перпендикулярно мауэрлату или потолочной балке, положение ее усиливается боковыми дощатыми накладками.
Вместо накладок могут использоваться металлические зубчатые уголки и пластины.
Монтаж опор фронтонной стенки на бревно несколько сложнее. Для его реализации необходимо сначала выбрать в торцевых бревнах верхнего венца гнезда для установки стоек. Разметка гнезд и последующая установка элементов каркаса производится по контрольной шнурке. Затем на заготовках опор выбирается нижние зубья, комплементарные по размерам и форме устроенным гнездам.
После формирования элементов замкового соединения на бревне и заготовках стоек определяется линия верхнего запила. Поиск ее проводится в ходе примерки каждой заготовки к месту установки. Линию запила очерчивают, поместив зуб в предназначенное ему гнездо. По разметке запиливают, возвращают на место и фиксируют вверху одной деревянной накладкой к стропилам со стороны чердака.
Анкеровка фронтонной стенки
Малоэтажные постройки не слишком устойчивы к ветровым нагрузкам, особенно если полностью или частично выполнены по каркасной технологии.
Легкие конструкции порывистый ветер может запросто не только опрокинуть, но и унести. В отношении двускатных крыш с каркасными фронтонами правила аэродинамики действуют по аналогии с крыльями самолета.
Нередко в новостях о прошедших где-либо ураганах указывается число сорванных крыш. Для того чтобы подобные ситуации не случались, стропильную конструкцию крепят к стенам постройки проволочными скрутками к забитым в них металлическим ребристым штырям – ершам.
Опоры фронтонного каркаса также нуждаются в усилении крепления и формировании связей с фундаментом через стены. Т.е. стойки фронтона необходимо соединить со стенами, закрепленными в свою очередь к основанию дома, потому что легкому каркасному сооружению требуется не только пространственная жесткость, но и надежная фиксация к устойчивым конструкциям.
Для обеспечения пространственной жесткости рекомендовано принимать следующие меры:
- Фронтон с наветренной стороны желательно обшивать жесткими плитами.
- В регионах, требующих усиления конструктивной жесткости, черновой пол по балкам для мансарды лучше соорудить из шпунтованной доски, а не из листового материала.
- Если фронтон устраивается для неутепленной крыши, то для повышения жесткости фронтонного каркаса следует установить распорки.
Чтобы нагрузка смогла перераспределиться на стены и фундамент, нужно все конструктивные элементы прочно связать между собой. Связи устраиваются путем анкеровки, потребность в которой остро возрастает в период строительства, когда стены и крыша дома уже сооружены, а дверные и оконные проемы еще не обустроены. Нужна она для противостояния как горизонтальным, так и вертикальным воздействиям.
Размер анкерных болтов и расстояние между крепежными точками определяют, исходя их уклона конструкции, величины перекрытого пролета и ширины свесов. Чтобы не связываться с зубодробительными расчетами, можно воспользоваться таблицами норвежских инженеров, составленными на основании многолетней практики малоэтажного каркасного строительства.
Анкеровку фронтонных стен проводят:
- К бетонным перекрытиям. Анкерными болтами для устойчивости к горизонтальным нагрузкам. Анкерными болтами в паре с металлическими уголками для сопротивления вертикально направленными силам.
- К деревянным перекрытиям. Металлической перфорированной лентой и рейками, прибитыми к стойке и верхнему перекрытию для сопротивления вертикально действующей силе – ветрам.
Анкерными болтами в паре с металлическими уголками для сопротивления вертикально направленными силам.Усиление крепления фронтонов к деревянным перекрытиям против горизонтальной нагрузки проводится во время установки опор, считается, что установленного в период сборки каркаса крепежа вполне достаточно.
Перед устройством фронтонных свесов, если они имеются в проекте, и выполнением обшивки обустраиваются дверные и оконные проемы, сооружаются короба, в которые будут монтироваться рамы с открывающимися створками. Если на нежилом чердаке планируется установить только слуховые окошки, то вырезать отверстия для их установки можно после устройства дощатой обшивки.
Сооружение фронтонного свеса
Если запланировано устройство фронтонного свеса для защиты стены от пагубного воздействия косых дождей, сооружают его из укороченных стропилин.
Естественно, никакого утеплителя и особых расчетов проводить для этого не нужно. Только желательно, чтобы ширина фронтонного выноса была примерно равной ширине карниза.
К вертикальным опорам и верхнему венцу, обвязке или мауэрлату прибивают крайние стропилины, между которыми натягивается шнурка. Эти мини-стропила сначала только наживляют, после определения их оптимального положения фиксируют окончательно. Для обеспечения жесткости каждый элемент своеобразного навеса снабжают подстропильной ногой соответствующего размера.
Рядовые мини-стропила устанавливают по показаниям шнурки, крепят аналогичным образом. Необязательно монтировать их возле каждой стойки каркаса. Расстояние может составлять примерно 1 м, потому что серьезной снеговой нагрузки на фронтонных свесах не бывает.
После устройства стропильной системы под фронтонный свес по укороченным ногам устанавливается обрешетка с шагом, соответствующим выбранному для укладки материалу. Затем можно смело приступать к отделочно-облицовочным работам: сделать обшивку фронтона как представлено одним из описанных на нашем сайте методов, уложить кровельный материал на свес и поставить жестяную планку отлива по линии сопряжения фронтонной стенки и свеса.
Ролик с примером сборки каркасного фронтона:
Обшивка фронтонной стенки профнастилом:
Как облицевать торцы скатной крыши сайдингом:
Как оказалось, устройство фронтонных стенок не совсем уж простое дело. Для грамотного сооружения их требуется соблюдение технологических правил, с которыми мы ознакомили вас в статье. Если придерживаться строительных предписаний, результат вложенных средств и усилий будет безупречно смотреться и долго служить.
Фронтон мансардной крыши каркасный
В процессе разработки проекта и строительства дома незначительных или ненужных деталей просто не существует. Ведь абсолютно каждый элемент в конструкции точно просчитывается для того, чтобы обеспечить необходимый уровень безопасности и долговечности здания. К фронтонам относится этот же принцип. Просчеты в процессе проектирования фронтона могут спровоцировать неравномерную усадку здания, что в дальнейшем может стать причиной появления трещин, а также неравномерного распределения нагрузки на устройство строительной системы, включая возможную деформацию и провисание.
План постройки фронтона.
Фронтон – завершение фасада здания. Чаще всего он выполняется в форме треугольника и ограничен по бокам скатами крыши. Фронтон может быть сделан как каркас, к примеру, обшитый при помощи вагонки или хаус-блоков, так и рубленым способом. Важно помнить, что дому необходимо дать определенное время осесть, и только после этого можно выполнять дальнейшие работы.
Фронтон каркасного типа
Схема обшивки фронтона вертикальным сайдингом.
Сегодня фронтон каркасного типа является достаточно популярной конструкцией, устройство которой упрощено. Объясняется это тем, что стропильная система и сопровождающие элементы представляют собой цельную систему, которая способна равномерно и в то же время свободно опускаться в процессе усадки дома. Довольно часто фронтоны обшиваются при помощи хаус-блоков, физические характеристики которых значительно лучше обычных блоков, или имитацией бруса для того, чтобы они как можно лучше сочетались со стенами.
Если чердак планируют использовать как дополнительное жилое пространство, требуется произвести утепление. Каркасная конструкция считается самой универсальной, поскольку дает возможность построить крыши различных форм, а также избежать проблем, которые возникают в процессе усадки дома. Благодаря этому, можно построить мансарду, используя свободное пространство, которое находится под крышей, при этом не дожидаясь усадки сруба. Также эта конструкция отличается тем, что ее устройство весьма просто и удобно в возведении. Каркасный тип фронтона может похвастаться особой долговечностью и надежностью.
На сегодняшний день существует несколько вариантов выполнения фронтона мансардной крыши. Первый вариант заключается в том, что за счет кирпичной вкладки можно увеличить площадь первого этажа. Второй – применение каркасного устройства из дерева. Специалисты не рекомендуют проводить подобные работы самостоятельно, поскольку трудновыполнимых задач здесь очень много.
Отличия каркасного и кирпичного фронтона
Устанавливая фронтон, его нужно обшить при помощи листового материала.
Для этого лучше всего подойдет цементно-стружечная плита. Затем необходимо подготовить заключительное покрытие, а также установить утеплитель и выполнить отделку внутренней части помещения. Для кирпичного фронтона отлично подойдет кладка, которая использовалась и для первого этажа. Для внутренней части помещения отделка вообще не потребуется, нужно лишь его оштукатурить.
До того как настилать кровлю крыши, нужно будет закрыть фронтоны для того, чтобы защитить его от разного рода внешних воздействий, к примеру, урагана. Первый фронтон рекомендуется закрывать при помощи цементно-стружечных блоков. Другие же можно накрыть обычными досками. Это делается для того, чтобы упростить и без того достаточно сложную работу, а также сэкономить силы и время. Работая с цементно-стружечными плитами, специалисты рекомендуют изначально просверлить отверстия, а после этого забивать гвозди. Распиливать их лучше всего при помощи болгарки, так как это помогает рационально использовать собственные усилия.
Страница не найдена «
Последние посты
18 Ноя 2022 / / Комментариев 0
Прокат сегодня активно используется в различных сферах. Если говорить о трубах, то без них не обойтись ни на производстве, ни […]
Далее >>
17 Ноя 2022 / / Комментариев 0
Гидравлическая буровая установка представляет собой оборудование с гидравлическим приводом, которое используется для бурения скважин, бурения скважин, забивки свай, линий электропередач, […]
Далее >>
16 Ноя 2022 / / Комментариев 0
Силовые аккумуляторы сегодня получили широкое распространение благодаря своим уникальным техническим характеристикам. Они проделали фантастическую работу по питанию электромобилей и устройств. […]
Далее >>
9 Ноя 2022 / / Комментариев 0
Шторы на люверсах имеют множество преимуществ, поэтому пользуются повышенным спросом в декоративных интерьерах.
Люверсы бывают разных цветов, матовые, глянцевые, имитирующие фактуру […]
Далее >>
1 Ноя 2022 / / Комментариев 0
На сегодняшний день мебельный рынок имеет огромный выбор. На первый взгляд, даже у самого требовательного покупателя не должно возникнуть проблем […]
Далее >>
27 Окт 2022 / / Комментариев 0
Небольшие дома часто заставляют задуматься о покупке многофункциональной мебели. Кресло-кровать гармонично вписывается в интерьер и при этом очень удобно в […]
Далее >>
26 Окт 2022 / / Комментариев 0
Строительное и промышленное оборудование продается во многих специализированных магазинах. Однако найти по-настоящему качественные товары нелегко. А если и попадается качественная […]
Далее >>
26 Окт 2022 / / Комментариев 0
На многих трубах загородного дома можно увидеть различные дымники на кирпичную трубу. Многие из них кажутся декоративными, но на самом […]
Далее >>
18 Окт 2022 / / Комментариев 0
Профнастил представляет собой металлический лист с рифленой поверхностью (ребрами). Его получают путем холодного прессования на специальных машинах. Ребра жесткости (гофры) […]
Далее >>
13 Окт 2022 / / Комментариев 0
Натяжные потолки представляют собой конструкции из панелей, прикрепленных к пластиковым или металлическим прямоугольникам (профилям) под основным потолком. Впервые натяжные потолки […]
Далее >>
»
По категориям
Анализ рам — Инжиниринг — WeTheStudy
Вот еще один пример, иллюстрирующий полный анализ плоской рамы на примере двускатной рамы. Мы настоятельно рекомендуем сначала прочитать наше руководство по основам, прежде чем продолжить.
Для жестких плоских каркасов существует три требования для полного анализа: (1) определение значений компонентов реакции, (2) моделирование того, как главные напряжения (осевые, касательные и моментные) действуют на конструкцию, и ( 3) определение изогнутая форма .
Интересно отметить равномерную нагрузку 10 кН/м, действующую на ВС. Обычно он представляет собой постоянную или динамическую нагрузку, действующую на горизонтальную проекцию 4 м.
Определенность и устойчивость
При анализе любой структуры первое, что нужно сделать, это найти определяемость. Это дает нам представление о том, как подойти к проблеме.
В примере имеется четыре элемента (AB, BC, CD и DE) и пять шарниров (A, B, C, D и E). Кроме того, рама поддерживается роликом и петлей; следовательно, r = 1 + 2 = 3. Поскольку внутренних связей нет, e с = 0;
Если D равно нулю, то говорят, что жесткий каркас детерминирован. Это означает, что эту структуру можно полностью решить, просто применив три уравнения статического равновесия.
Так как D меньше нуля, рама геометрически устойчива. Мы также можем заключить, что эта система координат устойчива.
Анализ реакции
Одним из требований для полного анализа рамы является определение компонентов поддержки реакции. В этом случае нам нужно найти значения ролика и шарнира (A v , A h и RE). При решении этих сил мы просто предполагаем направление компонентов и применяем уравнения равновесия. В том случае, если наш результат отрицательный, это означает, что у нас неверное предположение и истинное направление силы противоположно.
Предположим, что Av и RE действуют вверх, а Dh — влево.
На этом этапе важно перепроверить свои результаты, потому что неправильные реакции будут означать, что последующий анализ будет неправильным. Вы можете сделать это, взяв сумму моментов в другой точке, и это должно соответствовать принципу равновесия.
Осевой анализ, анализ сдвига и момента
Следующая часть анализа заключается в моделировании осевого N, сдвига V и момента M из-за заданной нагрузки путем выражения этих внутренних эффектов как функции x (положения).
Мы анализируем раму, разбивая ее на элементы и соединения, чтобы «выявить» соответствующие им N, V и M. Их направления предполагаются. Затем мы применяем уравнения равновесия для каждого элемента и связи конструкции и модели N, V и M, используя уравнения или диаграммы. В этом примере мы будем следовать анализу по часовой стрелке.
Элемент AB
Сначала найдем значения NBA, VBA, MBA, применяя уравнения равновесия к элементу AB. Если наши ответы отрицательные, это означает, что мы выбрали неверное направление.
После идентификации N BA , V BA и M BA мы можем нарисовать осевую диаграмму, диаграмму сдвига и момента стержня AB:
Соединение B
После исследования элемента AB переходим к узлу B. Передаем N BA , V BA и M BA , чтобы убедиться, что мы соблюдаем третий закон Ньютона: «на каждое действие есть равное и противоположное противодействие». Мы используем принцип равновесия для решения N BC , V BC и M BC .
Одновременное решение этих двух уравнений позволит вам найти значения N BC и V BC :
Элемент BC
Далее переходим к элементу BC. Снова применяем уравнения равновесия для решения N CB , V CB и M CB .
Интересным примечанием является равномерная нагрузка 10 кН/м, действующая на 4-метровую проекцию. Прежде чем мы приступим к решению для внутренних N, V и M, нам нужно найти способ перевести эффект этой нагрузки на элемент BC.
Мы делаем это, находя результирующую силу равномерной нагрузки и решая ее компоненты относительно ориентации стержня BC:
Затем мы делим результирующие компоненты на длину стержня, чтобы получить эквивалентную равномерную нагрузку, действующую на БК:
Теперь мы можем найти внутренние значения N, V и M для стержня BC:
После решения рисуем диаграммы N, V и M для стержня BC:
Обратите внимание, что из-за w x осевая диаграмма является графом первой степени. Это означает, что элемент BC испытывает равномерную осевую нагрузку по всей своей длине.
Элемент DE
Обычно, когда мы анализируем фреймы, мы переходим от одного члена к соседним соединениям. Вы можете продолжить свой анализ с другими участниками, пока вы соблюдаете направление по часовой стрелке.
После решения рисуем диаграммы N, V и M для стержня DE:
Соединение D
После изучения элемента DE мы переходим к соединению D. Мы передаем N DE , V DE и M DE , убедившись, что мы соблюдаем третий закон Ньютона: «для каждого действия существует равная и противоположная реакция». Мы используем принцип равновесия для решения для N DC , V DC и M DC .
Одновременное решение этих двух уравнений позволит вам найти значения N DC и В DC :
Член CD
Переходим к члену CD используя полученные значения в соединении D:
После решения рисуем диаграммы N, V и M для члена CD:
Соединение C
К этому моменту вы решили N, V и M для всех элементов. В качестве контрольной точки мы используем соединение C, чтобы проверить правильность наших расчетов. Если все верно, наши ответы должны удовлетворять принципу равновесия.
Объединение диаграмм
После построения диаграмм N, V и M для каждого элемента мы объединяем все диаграммы в один кадр, как показано на рисунке. Таким образом, мы видим общую перспективу эффектов нагрузки на раму. Мы используем эти диаграммы для последующего проектирования поперечного сечения элементов.
Анализ изогнутой формы
Последним этапом полного анализа рамы является построение изогнутой формы для соответствия требованиям эксплуатационной пригодности. Пока довольствуемся приближением для простоты. Ниже приведено преувеличение формы, когда рама находится под действием таких нагрузок. Чтобы сделать набросок, мы должны соблюдать требования совместимости.
Вот общие правила создания эскиза изогнутой формы, основанные на принципе совместимости:
- Диаграмма моментов является нашей основой для изгиба стержней. Положительный момент указывает на вогнутость вверх, а отрицательный момент указывает на вогнутость вниз.
- Обратите внимание, что в стержне CD точка перегиба возникает, когда x равно 6,43 м. В этой точке кривизна изменяется с восходящей на нисходящую
- В стержне DE, когда x находится между 2,5 м и 5 м, стержень не испытывает момента; следовательно, между этими точками нет изгиба.
- Перемещение и вращение опор зависит от типа. В этом примере ролик в E не допускает вертикального перемещения Δ y = 0, а шарнир в A не допускает никакого перемещения Δ x = Δ y = 0.
- Соединительные соединения имеют такая же деформация. В этом примере B и C (Δ 1 ) равны, а C и D (Δ 2 ) также равны. Вы можете увидеть эффект этих переводов в отклоненной форме.
- Поскольку это жесткая рама, соединения должны соответствовать жесткости.
Помогите нам расти
Миссия WeTheStudy — сделать обучение лучше, сделать его поучительным и вдохновляющим. Поскольку право на образование принадлежит каждому человеку в мире, вы можете помочь нам достичь этой цели, собрав средства для поддержания работы этого сайта. Сумма всего в 5 долларов США полезна для нашего дела. Благодарю вас!
Paypal
|