Принцип построения жесткого каркаса профиля: Правила создания каркаса для перегородок и потолков

Как сделать каркас стены своими руками

Здравствуйте читатели моего блога! Речь сегодня пойдет о том Как сделать каркас стены своими руками. Казалось бы дело не хитрое, но когда сталкиваешься с этой проблемой, приходится задуматься, а как правильно сделать, а какую подготовку выполнить, какие материалы подобрать.Таким образом, я решила, что данная статья будет кому-либо полезной, и посвящаю свои усилия этой тематике. В ней я отвечу на ряд вопросов, которые возникнут непосредственно перед тем Как сделать каркас стены своими руками, а некоторые даже и после этого. Эта тема достаточно широка, ведь перед работой, необходима основательная подготовка, а как это сделать? И это отдельная тема. Обо всем этом очень подробно Вы сможете узнать в статье ниже.

Монтаж потолка из пластиковых панелей своими руками, довольно сложный процесс, если конечно не являешься специалистом в этой области.Начинать крепление ПВХ панелей следует с внутреннего левого угла комнаты, постепенно продвигаясь в сторону к дверному или оконному проему. Перед началом крепления пластиковую планку вставляем во внутреннее гнездо уголка. Затем на брусок деревянного каркаса закрепляем полочку для крепления ПВХ панелей.

Установить пластиковые панели можно самостоятельно. Но если все же есть некоторые сомнения, то лучше обратится к помощи специалистов.

Многие профессиональные строители считают, что пластиковые панели можно крепить и при помощи клея. Но это в том случае, если воздух в помещении не слишком влажный, а стены достаточно ровные. Но многие такой метод крепления считают не очень надежным.

Если мастер – отделочник не набрался еще достаточного опыта, то у него скорей всего не получится данный вид крепления. Многие из профессионалов отдают свое предпочтения более надежному виду крепления, это крепление на деревянную обрешетку (каркасу). Действительно, красиво и надежно облицевать стены помещения закрепляя пластиковые панели на деревянный каркас, по праву считается самым быстрым и верным способом.

Рабочий инструмент, который понадобится для монтажа пластиковых панелей, это:

Содержание

• 1 Устанавливаем ПВХ панели самостоятельно
• 2 Подготовка ПВХ панелей к монтажу
• 3 Устанавливаем обрешетку (несущая конструкция) для крепления ПВХ панелей
• 4 С чего следует начинать монтаж пластиковых панелей?
• 5 При монтаже ПВХ панелей важно придерживаться ряда правил:
• 6 Подробное пособие по монтажу ПВХ панелей
• 7 Потолок из пластиковых ПВХ панелей
• 8 Каркас для ПВХ панелей
• 9 Каркас для гипсокартона: материалы и общие принципы сборки
• 10 Как изготовить каркас для потолочной конструкции: особенности технологии
• 11 Обшивка стен гипсокартоном: конструкция металлического каркаса
• 12 Как сделать каркас для гипсокартонных перегородок: нюансы монтажа
• 13 Ниши и прочие объемные изделия: принципы построения каркаса
• 14 Видео

Устанавливаем ПВХ панели самостоятельно

Перед установкой ПВХ панелей первым делом надо рассчитать объем необходимого для монтажа материала. Для этого следует замерить длину всей стены, и получившуюся в итоге цифру делим на ширину одной панели. Например: 5 000 мм делим на 250 мм, и получается 20 панелей.

Такой расчет надо проделать с каждой стеной. После того как высчитали необходимое для монтажа количество пластиковых панелей, делаем замер стены от пола и до потолка. Если же ПВХ панели устанавливать по вертикали, то замеряем стену комнаты по высоте.

Чтобы определить число ПВХ панелей, которые понадобятся для монтажа, надо из всей длинны стены, вычесть величину оконных и дверных проемов. Для крепления над самой дверью, а так же вверх и низ всех имеющихся окон, этого отделочный материал следует подсчитывать отдельно.

Подготовка ПВХ панелей к монтажу

Весь инструмент, который понадобится для монтажа вместе с деревянными брусками для обрешетки (каркаса) следует приготовить еще до начала всех работ. Чтобы произвести монтаж ПВХ панелей, их не следует сразу распаковывать. Такому материалу необходимо некоторое время, чтобы отлежатся.

В помещении, в не распакованном виде они должны находиться:

Распаковывать пластиковые панели следует при комнатной температуре. Также необходимо соблюдать все меры предосторожности. Не надо также вытягивать пластиковые панели с конца пачки, чтобы не повредить облицовку на отделочном материале.Следует помнить:Непосредственно перед самим монтажом пластиковых панелей устанавливается каркас из деревянных брусков, и стену не надо сглаживать и оштукатуривать.

Устанавливаем обрешетку (несущая конструкция) для крепления ПВХ панелей

После того как стены подготовлены и размечены, приступаем к креплению на них деревянных реек. Закреплять следует так, чтобы расстояние между ними получилось не менее 0,50 – 0,60 мм, и все это надежно фиксируем дюбелями или саморезами.

При помощи строительного уровня ровняем деревянные рейки по вертикали и горизонтали. Если не следовать этим не сложным правилам, то углы в комнате могут получиться с искривлением. Рейки у несущей конструкции должны получиться перпендикулярно панелям, то есть под углом 90 градусов.

Также надо придерживаться и некоторых важных правил, без которых вся несущая конструкция может стать неэффективной:

С чего следует начинать монтаж пластиковых панелей?

По всем углам помещения внутренние уголки крепятся скобами. Сам процесс установки ПВХ панелей начинается с вставки пластиковой панели во внутреннее гнездо уже закрепленного ранее уголка. После чего на деревянный брус каркаса надо закрепить скобами полочку для крепления ПВХ – панелей.

При монтаже следующей ПВХ – панели ее шип должен направляется в паз уже ранее зафиксированной панели. Затем крепежная полочка также фиксируется скобами к деревянному бруску каркаса. Точно в таком же порядке должны монтироваться и все остальные пластиковые панели.

При монтаже ПВХ панелей важно придерживаться ряда правил:

Завершающим этапом будет установка специальных пластиковых плинтусов. Ими можно заделать как стыки, которые находятся между потолком, полом или стеной, но и замаскировать кабеля проводки.

Подробное пособие по монтажу ПВХ панелей

Сам процесс крепления пластиковых панелей не так уж и сложен, и при желании можно произвести самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов. Наиболее распространенным методом считается крепления ПВХ панелей на деревянную обрешетку.

Такой каркас, устанавливается перпендикулярно по направлению к панелям, и при помощи саморезов или гвоздей панели крепятся к ней. Также можно крепить и при помощи степлера, в это случае просто пристреливаете панели к деревянной обрешетке. Если стены необходимо утеплить, то в таком случае между поверхностями стены и панелями один за другим можно установить термоизоляцию, паробарьер или ветрозащитную мембрану.

Перед монтажом ПВХ панелей нужно определиться, в каком направлении они будут расположены. Затем по всей плоскости стены на расстоянии около 300 – 400 мм друг от друга крепим деревянные рейки перпендикулярно по направлению к пластиковым панелям.

Монтаж панелей начинается с установки аксессуаров, внутренних и наружных углов, а также профилей.

Далее, первую пластиковую панель вставляем в паз так, чтобы в нем получился промежуток около 50 мм. Затем при помощи отвеса или строительного уровня выравниваем ее по углу отделываемой плоскости. Когда первая панель выравнена ее края через 300мм крепим к деревянным рейкам саморезами или скобами.

Вторая панель вставляется до упора в паз первой, и закрепляется точно таким же способом, как и первая. Все последующие ПВХ панели надо крепить подобным способом.

Край ПВХ панели, которая будет закрепляться последней, укорачиваем на 10 мм. Затем просто вставляем и задвигаем ее в паз крайней пластиковой панели. Панель, которая является заключительной фиксировать не стоит.

Следует помнить, что панели могут выдерживать массу всего до 1 – го кг. Чтобы закрепить на них дополнительные подвесные вещи необходимо установить дополнительную деревянную обрешетку.

Для резки пластиковых панелей отлично подойдет ножовка по металлу или пила с мелкими зубьями.Также производить монтаж ПВХ панелей при низкой температуре не рекомендуется.

Распаковывать ПВХ панели и профили не стоит, если температура в помещении меньше 10 – и градусов.Для чистки пластиковых панелей всегда надо применять губку или тряпочку из мягкой ткани. Никогда не стоит пользоваться едкими очистителями. После завершения работы всю плоскость пластиковых панелей обработайте антистатиком.

Чтобы не получился дефект панелей, оберегайте их от сильных ударов.Так же следует учесть несколько не сложных советов:

По всем углам стен, куда будем устанавливать панели, заранее крепим угловой профиль.

Чтобы не было заметно обрезов на пластиковых панелях для маскировки используют специальный стартовый профиль. Для соединения панелей друг к другу по всей длине применяется профиль соединительный. Плинтус потолочный применяется для дизайна на стыках потолка со стеной.

В помещениях с повышенной влажностью, например таких как, ванных или душевых комнатах на соединениях профиля и деревянных реек надо покрыть герметиком. Для этого отлично подойдет водостойкий силикон. Для того чтобы на пластиковых панелях сделать отверстие под электроразетки или выключатели, применяют лобзик или строительный нож. Но перед этим действием обязательно надо произвести разметку.

Потолок из пластиковых ПВХ панелей

Каркас для гипсокартона

Содержание:Каркас для гипсокартона: материалы и общие принципы сборкиКак изготовить каркас для потолочной конструкции: особенности технологииОбшивка стен гипсокартоном: конструкция металлического каркасаКак сделать каркас для гипсокартонных перегородок: нюансы монтажа

Ниши и прочие объемные изделия: принципы построения каркаса

Каркас для обшивки стен, потолков и прочих декоративных изделий представляет собой достаточно сложную конструкцию, от которой в буквальном смысле слова зависит все – и внешний вид готового изделия, и его надежность, и, как результат, долговечность. 

Именно по этой причине изготовление каркаса должно проводиться в соответствии с некоторыми требованиями, которые и позволят готовому изделию служить верой и правдой долгие годы. Согласно каким принципам изготавливается каркас для гипсокартона из металлических профилей?

Какой материал для этого нужен? Как гарантировать его надежность? На эти и многие другие вопросы мы постараемся ответить в текущей статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org приоткроем завесу тайны, которую не разглашает большинство мастеров-гипсокартонщиков.

Если вы задались целью научиться монтировать каркас из профиля для гипсокартона, то следует понимать одну важную вещь – каркас каркасу рознь. Преследуя ту или иную цель, нужно быть готовым к тому, что каждый вид изделия собирается по-разному. Единственное, что есть общего между каркасами различных конструкций, это принцип сборки, который мы и рассмотрим в первую очередь.

Каркас для ПВХ панелей

В данное время облицовка потолка декоративными панелями из пластика по праву можно назвать универсальным вариантом.

Этот способ является самым легким и дешевым. Облицевать потолок ПВХ панелями при желании можно и самостоятельно, ведь для этого не требуется какого либо строительного опыта или навыка. Ведь при желании и аккуратности можно произвести монтаж пластиковых панелей на потолок своими руками, не прибегая к помощи специалистов.

В строительных магазинах ПВХ панели имеются в очень большом выборе и на любой вкус.

Все они делятся на два вида, это: стеновые – они более тяжелые и жесткие и потолочные – которые достаточно легкие, но хрупкие. Производить потолок из панелей пвх своими руками следует с особой аккуратностью. Потолочные панели требуют к себе особо бережного обращения, так как даже при легком ударе по ним может остаться вмятина, что заметно повредит ее внешнему виду.

Потолочные панели между собой заметно отличаются.

Они имеют разную ширину, текстуру, цвет. Также такие панели могут имитировать популярные в отделке материалы такие как, например мрамор или дерево. Они бывают матовые, глянцевые или покрытые лаком.

Наиболее важное свойство пластиковых панелей в том, что они влагоустойчивые, и не требуют за собой какого либо особого ухода. Благодаря таким свойствам ими можно облицевать ванные комнаты, кухню и даже прихожую. Широко применяются для отделки балконов и лоджий.

Делая монтаж пластиковых панелей на потолок своими руками, можно скрыть на нем самые разные дефекты. Так же под ПВХ панелями легко можно замаскировать разного рода коммуникации, такие как кабеля, проводку или трубы. И в них достаточно просто установить точечное освещение

Каркас для гипсокартона: материалы и общие принципы сборки

Для того чтобы понять принципы конструирования, согласно которым изготавливается каркас под гипсокартон, для начала необходимо тщательным образом изучить весь спектр используемого материала. Как правило, для устройства каркаса используются следующие элементы.

Профили ud и cd для монтажа каркаса фото

Профили для перегородок uw и cw.

В принципе, это те же самые ud и cd, только большего размера – их используют для создания перегородок из гипсокартона. Данный тип профиля производится различной ширины: 50мм, 75мм, 100мм, 125мм и 150мм. Соединители профилей. Существует три типа соединительных элементов, без которых монтаж каркаса для гипсокартона просто невозможен.

Это прямой cd-соединитель, крестообразный cd-соединитель (в народе называется «краб») и двухуровневый cd-соединитель, используемый для соединения несущих профилей в разных уровнях. Прямой cd-соединитель используется для удлинения несущего профиля, а крабы применяются для крестообразного их соединения.П-образный кронштейн. 

Предназначен исключительно для крепления несущих профилей к существующим стенам или потолку.

П-образный кронштейн для крепления несущих профилей фото

Быстроподвес. Используется для потолочных конструкций.

Представляет собой устройство, собранное из двух элементов – спицы с петлей для крепления к потолку и оборудованной защелкой пружины, скользящей по спице. Это устройство очень практично и позволяет быстро выровнять каркас в уровне горизонта. Единственный недостаток – их невозможно использовать при малом расстоянии от потолка до существующих плит перекрытия.

Чтобы изготовить металлический каркас из гипсокартона, кроме вышеописанных элементов понадобятся крепежные изделия:

Крепежные изделия для монтажа каркаса фото

Как изготовить каркас для потолочной конструкции: особенности технологии

Каркас для гипсокартона на потолок представляет собой сетку, состоящую из несущих профилей cd, закрепленную к стенам посредством направляющих ud и к потолку с помощью П-образных кронштейнов или быстроподвесов. Что касается самой сетки, то в одном направлении профили монтируются с шагом 400мм, а в другом устанавливаются перемычки через каждые 2,5м. Для установки перемычек (которые необходимы при соединении отдельных листов между собой) применяется крабовый cd-соединитель.

Теперь о креплении каркаса к существующим перекрытиям – подвесы или П-образные кронштейны монтируются с шагом 500мм под каждый установленный несущий профиль.

Изготавливая каркас для гипсокартона своими руками, в обязательном порядке необходимо пользоваться уровнем – направляющие профили монтируются с использованием гидравлического или лазерного уровня, а несущие устанавливаются по туго натянутой нити.

Как сделать каркас под гипсокартон своими руками фото

Обшивка стен гипсокартоном: конструкция металлического каркаса

В отличие от потолочного каркаса, основание для обшивки стен изготавливается с меньшими требованиями. Здесь вертикальные несущие профили монтируются с шагом 600мм по центрам – два из них должны располагаться по краям листа гипсокартона и один посередине.

Металлический каркас для гипсокартона фото

Формирование плоскости будущей стены происходит следующим способом. Сначала направляющий профиль устанавливается на пол, потом, используя длинный или лазерный уровень, на стены и только после этого на потолок. К стенам несущие профили фиксируются П-образными кронштейнами, установленными под каждый из них с шагом 600мм.

Обшивка стен гипсокартоном фото

Как сделать каркас для гипсокартонных перегородок: нюансы монтажа

Особенность каркаса под гипсокартонную перегородку заключается в том, что несущие профили не крепятся ни к одной из стен – они просто «расклиниваются» между потолком и полом.

Как и в случае с каркасом для стен или потолка, периметр (плоскость) перегородки формируется из направляющих профилей uw – они крепятся непосредственно к стенам, полу и потолку. После этого в полученный периметр устанавливаются вертикальные несущие профили cw с шагом 400мм. Следует понимать, что редко установленные стойки каркаса – это заведомо хлипкая и ненадежная перегородка.

В процессе изготовления такого каркаса отдельное внимание необходимо уделить дверному проему, если, конечно, такой имеется в перегородке. В профили, располагающиеся по периметру проема, необходимо вставить деревянный брус, который позволит надежно закрепить дверь любого веса.

Как сделать каркас для гипсокартонных перегородок фото

Ниши и прочие объемные изделия: принципы построения каркаса

Каркас для декоративной нишиили арки можно назвать одним из самых сложных изделий – чтобы его соорудить, понадобится напрячь все свое воображение и накопленные знания. Монтаж объемного каркаса выполняется согласно принципам изготовления коробов. Здесь следует учитывать следующие нюансы.

Во-первых, все углы (даже изогнутые) собираются из скрученных воедино двух направляющих профилей. При необходимости они надрезаются для закругления угла. Угловой профиль как бы расклинивается перемычками между двумя прилегающими друг к другу стенами.Во-вторых, это прорези.

Они формируются из двух вертикально стоящих направляющих (ud), скрепленных между собой перемычками, которые ограничивают вырез по горизонтали. Если сделать наоборот, то конструкция будет ослабленной.В-третьих, это полки. Здесь сложного ничего нет – периметр полки набирается из ud, после чего усиливается несущими профилями.

Устройство каркаса под гипсокартон фото

Ну и в завершение этой темы скажу лишь одно – чтобы собрать объемный каркас для гипсокартона, следует комбинировать все способы, описанные выше.

Одна часть может собираться по принципу установки потолка, другая, как гипсокартонные перегородки, третья, как стены, ну а для монтажа четвертой может понадобиться комбинированный вариант. В общем, подключайте весь свой технический разум и конструируйте – единых стандартов здесь нет. Главное, чтобы каркас был жестким и легко выдерживал возлагаемые на него нагрузки.

Автор статьи Александр Куликов

Перегородки из гипсокартона – пошаговая инструкция

Чтобы соорудить в своем доме или квартире межкомнатные перегородки из гипсокартона своими руками, пошаговая инструкция этого процесса абсолютно не помешает. Это актуально, например, в случае наличия в семье разнополых детей.

Чтобы построить капитальную стену из кирпича необходимо разрешение соответствующих органов, да и стоить это будет слишком дорого. Кроме того, проще всего и дешевле соорудить своими руками межкомнатную перегородку из гипсокартона. Фото таких конструкций дают хорошее представление об их эстетических и практических качествах.

Перегородки из гипсокартона в интерьере

Между листами ГКЛ поместим звукоизоляционный материал при создании своими рукамимежкомнатных перегородокиз гипсокартона. Фото такого «пирога» можно найти и рассмотреть в подробностях.

Кроме материалов для производства работ нам понадобиться обзавестись следующим инструментом:

С помощью перегородки комнату можно разделить на функциональные зоны

Полезный совет!Если у вас есть лазерный самовыравнивающийся уровень, то скорость и качество вашей работы значительно улучшится. Он позволяет более качественно отбить вертикальные и горизонтальные уровни.

Подготовив необходимый инструмент и материалы, можно приступать непосредственно к сооружению перегородки из гипсокартона своими руками. Видео этого процесса поможет лучше понять всю технологию и последовательность устройства.

Межкомнатная перегородка из ГКЛ с дверным проемом

Процесс устройства гипсокартонной перегородки состоит из нескольких этапов: монтаж каркаса из направляющих профилей, установка дверного проема, заполнение каркаса гипсокартонными листами, отделочные работы. Рассмотрим эти этапы по порядку.

Комната до и после сооружения перегородки

Перед установкой каркаса необходимо сделать разметку по полу и потолку в необходимом месте с помощью уровня.

Шаг 1: нарезка профиля и проклейка его задней стенки уплотнительной лентой

Шаг 2: горизонтальное крепление профилей к полу

В нашей перегородке будет присутствовать обычная распашная дверь, поэтому в каркасе нужно предусмотреть место для установки дверного блока. Стенки должны быть жестким, чтобы выдержать нагрузку.

Шаг 3: крепление профилей к стенам и потолку

Полезный совет!Для увеличения жесткости нужно взять сухие и прямые деревянные бруски, которые должны войти внутрь профиля. Они значительно усилят дверной проем, что поможет закрепить дверной блок надежно и жестко.

Дверной проем формируем в следующей последовательности:

Шаг 4: вертикальная установка профилей с шагом 60 см

с помощью любого уровня производим тщательный контроль вертикальности установки дверных стоек и крепим их 35-миллиметровыми оцинкованными саморезами.

Соответствие уровню особенно важно при сооружении своими руками межкомнатных перегородок из гипсокартона. Фото некрасивых конструкций никому не нравится;вырезаем из куска стоечного профиля отрезок равный ширине дверного проема для изготовления поперечной балки. В него тоже вставляем брусок и устанавливаем на необходимую высоту строго горизонтально;

Шаг 5: крестообразное крепление профилей между собой для сооружения проема

с обратной стороны стоек и перекладины подготовим небольшие отверстия под гвоздь.

Для этого понадобится дрель с соответствующим сверлом. Бруски просверливаются на глубину 50 мм, что будет составлять почти половине гвоздя;гвоздями на 120-150 мм, нужно скрепить деревянные конструкции, которые вставлены внутрь профилей. Для этого гвозди очень аккуратно забиваем обычным молотком;монтаж поперечины заканчиваем после вкручивания саморезов сбоку с двух сторон.

Статья по теме:

Виды профиля для гипсокартона: размеры и ценаОт чего зависит качество и долговечность внутренней отделки.

Характеристики металлопрофильных изделий.

Соорудив полностью дверной проем, начинаем устанавливать остальные вертикальные стойки.

Шаг 6: формирование дверного проема

Продолжаем сооружать перегородку из гипсокартона своими руками. Пошаговая инструкция установки вертикальных профилей будет следующей:

Шаг 7: готовый каркас из металлических профилей

Шаг 8: обшивка одной из сторон каркаса листами ГКЛ и укладка звукоизолирующего материала

Для увеличения жесткости всей конструкции необходимо все вертикальные направляющие соединить горизонтальными перемычками. Это можно сделать с шагом 70 – 80 см.

Шаг 9: обшивка листами гипсокартона второй стороны каркаса

На этом можно считать оконченным монтаж каркаса для перегородки из гипсокартона своими руками. Пошаговая инструкция крепления листов гипсокартона к каркасу представлена далее.

Шаг 10: внутри стены монтируется электропроводка

Перед тем, как начать устанавливать листы, необходимо знать, как их можно разрезать в случае необходимости:

если отсутствуют специальные приспособления для резки ГКЛ, то можно применить обычный профиль с ножом для гипсокартона;чтобы по нужной линии разрезать лист, необходимо положить на него кусок профиля и многократными движениями ножа прорезать гипсовый слой как можно глубже.

После этого просто достаточно сломать лист по этому надрезу. Отрезанные края обрабатывают специальным рубанком для гипсокартона. Если его нет, то сделать это можно и ножом, если снять фаску с торца под 45 градусов;

Шаг 11: вывод розеток и выключателей

Полезный совет!В тех местах, где планируется прибивать полки, крючки, ниши, и тому подобные объекты, нужно заранее установить деревянные закладные из брусков. Впоследствии эти меры сильно облегчат крепление мебели.

Шаг 12: затирка швов между листами гипсокартона

при установке гипсокартонного листа нужно обеспечить определенный зазор снизу.

Для этого устанавливаем одинаковые подставки. Перегородки из гипсокартона своими руками, видео монтажа которых очень многочисленны, склонны со временем оседать. Зазор нужен, чтобы листы не деформировались;звукоизоляцию перегородок производим при помощи минеральной ваты или изовера, которая укладывается между листами.

Шаг 13: окончание монтажа перегородки и переход к чистовой отделке

Для создания перегородок из гипсокартона своими руками пошаговая инструкция будет очень полезна. Так как правильно построенная конструкция будет жесткой, устойчивой и привлекательной внешне.

Ну, вот и пришло время заканчивать статью. Весь материал, которым я хотела поделиться – рассмотрен. Надеюсь, он Вам будет полезен, и вы будете им пользоваться при необходимости сделать каркас стены своими руками. Совершенствуйтесь в собственных практических навыках и получайте все новые знания, как говорят: «Учиться никогда не поздно!» На этом все, спасибо за внимания, удачного и легкого ремонта!

Видео

Источники:

Монтаж пвх панелей своими руками : советы профессионалов

Каркас для гипсокартона: необходимые материалы и принципы сборки

Перегородки из гипсокартона своими руками, пошаговая инструкция

Что нам стоит теплицу построить!

Тема приусадебного растениеводства интересует сегодня не только заядлых дачников, привыкших мыслить в формате «6 соток». Мотивы у каждого свои. Одним хочется вырастить море рукколы, чтобы конвертировать её в гору денег. Другим нравится проводить время в заботах над экзотическими растениями. Третьи не хотят употреблять в пищу генно-модифицированные продукты, не на шутку опасаясь бесплодия и мутации. Четвёртые не особо верят, что ГМО способны спровоцировать вымирание человечества, но недовольны тем, что огурец из супермаркета на вкус неотличим от картофеля, купленного там же.

Ритм современного города, состояние экологии и ассортимент продуктовых магазинов всё чаще приводят людей к мысли о натуральном хозяйстве.

Теплица — это одна из разновидностей парника, отличающаяся довольно крупными размерами. С практической точки зрения это означает, что растения могут проходить в теплице полный цикл роста, причём вне зависимости от времени года: конструкция бывает летней, зимней или круглогодичной.

Выбираем место

Точно ответить на вопрос, требуется ли для её постройки в обязательном порядке получать разрешение, не могут даже административные органы, а вот дать само разрешение, при наличии правильно оформленной заявки, соблюдения отступа в 1 м от границы соседского участка и отсутствия посторонних элементов внутри теплицы (стеллажей, столов, стульев и т.п.), они не откажутся. Поэтому, во избежание возникновения каких-либо проблем в будущем, формальную бумажку лучше всё-таки оформить.

Следующим этапом будет выбор правильного места для теплицы. Здесь необходимо учесть множество факторов, поэтому, скорее всего, придётся идти на некий компромиссный вариант. Во-первых, теплицу лучше расположить на ровном участке земли: склоны и бугры ей ни к чему. Во-вторых, место должно быть хорошо освещено, поэтому нужно учесть размер тени, отбрасываемой расположенным поблизости деревьями и постройками в разное время дня. Однако и чрезмерный перегрев летом тоже может пойти во вред растениям и потребовать дополнительной вентиляции теплицы, поэтому классическая её ориентация по сторонам света — вдоль оси запад-восток.

Ещё один важный фактор — защита от ветра, особенно если речь идёт об использовании теплицы в холодное время года. Лучшей преградой воздушным потокам будет живая изгородь, которая гасит их интенсивность. Непроницаемые преграды (стенки, заборы и пр.) подходят плохо, поскольку ветер просто обтекает их, практически не теряя мощности.

Наконец, важно оценить выбранное место с точки зрения ландшафтного дизайна. Теплица не должна диссонировать с окружающим пространством, ведь вам и вашим соседям придётся созерцать её изо дня в день. Ну и конечно, не следует забывать о собственном комфорте: теплицу надо ставить так, чтобы к ней было удобно подходить.

Фундамент и каркас

Место выбрано, теперь можно закладывать фундамент. Так как это не капитальная постройка с большим весом стен, то особо жёстких требований к нему нет. Например, для небольшой теплицы можно сделать только заливку под несущие опоры. Если же площадь больше 8 м², то лучше использовать ленточный фундамент, не особо заглубляя его. Кроме того, такое решение позволяет засыпать внутрь периметра плодородный грунт, заодно приподняв его уровень над поверхностью участка. Также можно заранее сделать заливку ограждений для грядок.

Здесь нужно сказать пару слов и о дренаже. «Он нужен не столько внутри самой теплицы (хотя и там не будет лишним как часть грунтового пирога), сколько для защиты её фундамента, — делится опытом садовод Алексей Пчёлкин (Егорьевский район Московской области). — Ведь при его возведении нарушаются естественные водотоки, определяющие гидрологический режим местности: фундамент превращается в своеобразную плотину на пути грунтовых вод. Чтобы избежать этого, по периметру теплицы можно выкопать небольшую канаву с уклоном в сторону дренажного колодца, на его забетонированное дно положить перфорированную трубу и засыпать всё это гравием. Таким образом, стоку воды будет задано определённое направление».

На готовый фундамент можно устанавливать каркас. Его форма напрямую зависит от конструкции будущей теплицы. Всего возможно пять вариантов: односкатный, двускатный, арочный, сферический или пристенный. Для проветривания помещения в конструкции каркаса следует заранее предусмотреть потолочные люки или фрамуги, причем располагать их лучше по одной стороне, во избежание сквозняков. Общая площадь поверхности фрамуг должна составлять 16-20% от площади пола теплицы, при этом угол, на который они будут открываться, следует делать не менее 55°.

Из чего же строить каркас? Многие садоводы полагают, что единственно правильным решением является дерево, которое не может повредить растениям при контакте. Но, как известно, из-за воздействия влаги дерево быстро загнивает. Пластиковые трубы всем хороши и, к тому же, дешевы, но часто плохо переносят морозы. Металлические каркасы наиболее надёжны, а чтобы их холодное прикосновение не оказалось губительным для растений, каркас следует покрасить. Считается, что лучше всего в белый цвет.

Самый главный вопрос

А заключается он в выборе материала для теплицы. И если по поводу опорного каркаса мнения садоводов расходятся, то по поводу светопрозрачной конструкции уже давно ни у кого не возникает сомнений: поликарбонат стал универсальным и самым верным решением для теплиц, рассчитанных на длительный срок эксплуатации.

Почему не полиэтиленовая плёнка? Она плохо сохраняет тепло и неустойчива к порывам ветра.

Почему не стекло? Оно тяжёлое, дорогое и легко бьётся.

Почему не ПВХ? Он неустойчив к воздействию ультрафиолета и не выдерживает низких температур.

«Мы специально провели сравнительные испытания двух популярных светопрозрачных материалов: профилированного монолитного поликарбонатного листа МП-20 толщиной 0,9 мм и профилированного ПВХ-листа со сходной геометрией толщиной 1,2 мм, — рассказывает Оксана Кузнецова, специалист Группы компаний Металл Профиль. — Сначала оба материала в течение часа выдерживали на улице при температуре -15°C, а затем проверили на сопротивляемость удару при помощи обычного молотка. Лист ПВХ разлетелся после от первого же удара, тогда как на поликарбонате даже после длительного «избиения» остались лишь царапины».

Как объясняет специалист, популярность ПВХ в Европе объясняется относительно мягким климатом и отсутствием морозных зим. Поэтому в Старом Свете поликарбонат и ПВХ действительно являются равноправными конкурентами. Однако в России, с её суровым климатом, предпочтение однозначно должно быть отдано поликарбонату: испытания наглядно показали, что этому материалу не страшен даже самый крупный град, а широкий диапазон рабочих температур обеспечивает его беспроблемную эксплуатацию в течение всего года. Помимо ударопрочности, морозостойкости и способности на 100% задерживать ультрафиолетовое излучение, к достоинствам поликарбонатного профилированного листа относятся более чем 90%-ная светопроницаемость, а также отсутствие помутнения или пожелтения с течением времени. Кстати, если говорить о светопроницаемости, то монолитный поликарбонат однозначно выигрывает у сотового, который не показывает результат лучше 85% даже в самом тонком двухслойном исполнении. Если же говорить о трёх слоях, то это уже хуже 75%, и так далее, вплоть до потери половины солнечного света.

«Сейчас мы вводим в ассортимент ещё одну разновидность профилированного поликарбоната — МП-20+, который предназначен непосредственно для использования в тепличном строительстве. Одним из его ключевых достоинств является специальное антиконденсатное покрытие, которое на 30% увеличивает светопроницаемость поликарбоната в условиях максимальной конденсации влаги на его поверхности (см. рисунок). Капли воды, скопившиеся на поверхности, стекают вниз, а не капают, и тем самым не травмируют растения. Вода, собранная с нижних краев поликарбонатного листа, может быть снова использована, например, для полива», — добавляет Оксана Кузнецова.

Ну куда же без воды!

Растения нужно не только держать в тепле и обеспечивать светом, но ещё и орошать. Вариант полива лейкой из бочек с дождевой водой, конечно, никто не отменял. Но если у вас есть желание и возможности, то процесс орошения можно усовершенствовать и модернизировать.

Наиболее популярной сейчас является система капельного полива, когда заданное количество воды поступает по трубкам к зоне расположения корней каждого отдельно взятого растения. Также существуют дождевальная и внутрипочвенная системы. Причём следует отметить, что конструкции, сделанные своими руками, бывают ничуть не хуже готовых покупных, а функционируют зачастую без всякого электричества и центрального водопровода, обходясь большими водосборными баками и законами гидравлики.

Однако для работы любого типа автоматических систем полива необходимое условие — наличие напора воды. В качестве популярного варианта решения сразу двух проблем (давления и водоснабжения) можно использовать специальные установки, например, GRUNDFOS на базе насосов серии JP, которые автоматически включаются и отключаются в соответствии с водопотреблением. В состав установок входят самовсасывающий насос, мембранный напорный бак, реле давления, манометр, а также кабель и штекер с заземляющим контактом. Таким образом, водонапорная станция представляет собой полностью укомплектованный, готовый к подключению и эксплуатации агрегат, не требующий квалификации для монтажа.

Огород круглый год

Как уже было отмечено, электрификация теплицы вовсе не является обязательным пунктом, однако она даёт определённые преимущества. Например, позволяет обогревать камеры для выгонки рассады, использовать проложенный в земле греющий кабель, пользоваться поливными установками, а также освещением для работы в вечерние часы. Всё это особенно актуально, если вы планируете выращивать растения в холодное время года.

Безусловно, зимняя теплица потребует дополнительных усилий, но не стоит думать, что оборудовать её непомерно сложно. В принципе, с этой задачей способен справиться любой. Например, для каждой грядки нужно выкопать траншею глубиной в один метр и обложить её дно и стенки брёвнами для теплоизоляции, а затем забить органическими отходами и насыпать верхний земляной слой. Под прозрачным колпаком теплицы подобная конструкция способна обеспечить рост побегов уже при первых проблесках солнца ранней весной. Навоз и перегной при разложении выделяют бесплатное тепло, которое удерживается внутри пространства теплицы, и уже в мае, когда соседи только начинают высаживать рассаду, смекалистый садовод может собирать первый урожай.

Конечно, вышеописанная система не способна работать круглый год и противостоять морозам, но главная особенность зимних теплиц в её конструкции учтена верно — это необходимость дополнительного обогрева. Если есть средства и возможности для его организации, то имеет смысл задуматься о зимней теплоизоляции. «В принципе, в межсезонье достаточно обычного профилированного поликарбоната, но если вы хотите собирать урожай и зимой, то нужно сделать двойной каркас и двойные стенки с воздушным зазором между ними, — объясняет Оксана Кузнецова (ГК Металл Профиль). — Лучше всего внешнюю оболочку сделать съёмной, тогда в тёплое время года вы сможете давать своим растениям максимальное количество света. Если использовать многослойный сотовый поликарбонат, то сделать этого уже не получится».

Перед входом в теплицу (если он не примыкает вплотную к дому) нужно оборудовать тамбур, который будет препятствовать прямому попаданию холодного воздуха с улицы. Что касается температуры почвы, то её можно поддерживать различными способами: путём биологического обогрева или с помощью греющих кабелей (о чём мы уже говорили выше), водяного коллектора и т.п. В холода желательно подогревать и воздух в теплице. Самый простой способ — поставить в ней тепловую пушку.

Обустройство теплицы, которая будет соответствовать вашим нуждам и потребностям выращиваемых в ней растений, — дело непростое. При строительстве и обустройстве необходимо учитывать огромное множество факторов, в том числе и тех, которые остались за рамками нашей ознакомительной экскурсии в мир приусадебного растениеводства. Однако общие моменты и принципы построения теплицы мы осветили, а главное — показали, что сделать это под силу любому, у кого есть такое желание!

Введение в теорию конструкций | Расчет конструкций

Содержание

Теория конструкций — область знаний, занимающаяся определением действия нагрузок (воздействий) на конструкции. Под конструкцией в этом контексте обычно понимается система соединенных элементов, способных выдерживать нагрузку. Поэтому в некоторых программах теория конструкций также называется структурным анализом.

Применительно к теории конструкций обычно интересуют расчеты деформаций (перемещений), внутренних сил, напряжений, устойчивости, опорных реакций, скоростей и ускорений конструкций под нагрузкой. Для этого обычно используются принципы прикладной математики, прикладных наук (физики и механики) и материаловедения. Результаты анализа используются для оценки поведения конструкции под нагрузкой с единственной целью проверки целостности конструкции во время эксплуатации. Поэтому теория конструкций (структурный анализ) является ключевой частью инженерного проектирования конструкций.

Рисунок 1: Теория конструкций позволяет проектировать сложные инженерные сооружения

Теория конструкций и проектирование конструкций

Здания, мосты и башни являются яркими примерами применения теории конструкций в гражданском строительстве. Каркасы кораблей и самолетов, резервуары, сосуды под давлением, механические системы и электрические опорные конструкции являются примерами других инженерных областей.

При проектировании строительных сооружений общественного назначения инженер должен учитывать безопасность, устойчивость, удобство эксплуатации, функциональность, эстетику, а также экономические и экологические ограничения. Таким образом, ожидается, что конструкции конструкции будут удовлетворять двум основным предельным состояниям, а именно:

1. Предельное состояние по предельному состоянию (ULS) и
2. Предельное состояние по пригодности к эксплуатации (SLS)

В соответствии с конструкцией предельного состояния требования ULS должны касаться таких проблем, как разрушение конструкции, опрокидывание, коробление, нестабильность и т. д., в то время как требования SLS должны иметь дело с такими проблемами, как прогиб, вибрация, растрескивание и т. д., которые влияют на внешний вид и удобство использования здания.

Обычно требуются многочисленные независимые оценки различных решений, прежде чем можно будет принять окончательное решение о том, какая структурная схема является наилучшей. Таким образом, такой подход к проектированию конструкций требует базового понимания свойств материалов и принципов механики, управляющих поведением материалов.

В соответствии с предложением предварительного конструктивного проекта конструкция должна быть проверена, чтобы убедиться, что она обладает необходимой жесткостью и прочностью. Чтобы эффективно изучить структуру, необходимо сделать конкретные идеализации того, как компоненты поддерживаются и связаны. Нагрузки на конструкцию рассчитываются с использованием норм и местных требований, а силы и смещения в элементах рассчитываются с использованием теории конструкций (структурный анализ), которой посвящена эта статья.

Затем результаты структурного анализа можно использовать для перепроектирования конструкции с учетом более точного расчета собственного веса и размеров элементов. В результате структурный расчет основан на последовательности последовательных приближений, каждое из которых требует структурного анализа.

Типы конструкций

При моделировании реальной конструкции необходимо представить форму конструкции в терминах идеализированных структурных элементов, т.е. в случае плоских шпангоутов в качестве балочных элементов, в которых балки, колонны и т. д. обозначены линейными схемами. Линии обычно совпадают с центральными линиями элементов.

Решение о том, какой тип структурной системы использовать, остается за проектировщиком конструкций, чей выбор будет зависеть от использования конструкции, используемых материалов и первоначальной формы конструкции, указанной архитектором. Вполне возможно, что для удовлетворения требований проблемы может потребоваться более одной формы структурных систем, и тогда проектировщик должен полагаться на опыт и навыки, чтобы выбрать наилучшее решение. Примеры структурных элементов/систем:

1. Балки
2. Колонны
3. Фермы
4. Рамы (портальные рамы, фронтонные рамы)
5. Арки
6. Тросы
7. Стены жесткости, сплошные конструкции 9001 0020

Балки

Балки — самая распространенная из всех структурных систем. Обычно они состоят из прямых призматических элементов, расположенных между опорами любой формы. Балки обычно важны для сопротивления поперечным нагрузкам и достигают этого за счет развития в основном изгибающих моментов и поперечных сил. Как правило, в конструкции конструкции балки могут быть изготовлены из железобетона, стали или дерева.

См.;
Расчет железобетонных балок
Расчет стальных балок по Еврокоду 3
Расчет стальных балок по BS 5950
Расчет деревянных балок по Еврокоду 5

Когда балка закреплена на одном конце и свободна на другой конец называется консольной балкой . Также возможно, чтобы балка выходила за пределы внешней опоры, и в этом случае она называется балкой с выступом (см. рис. 3b и 3c) . Балка, имеющая промежуточные опоры, называется неразрезной балкой , а когда для придания ей статически определимости вводятся внутренние шарниры, она называется составной балкой .

Рис. 2: Просто поддерживаемая балочная система для моста Рис. 3 : Различные типы балочных систем Рис. 4: (a) Консольная балка (b) Составная балка

Колонны

Вертикальные элементы, используемые для сопротивления осевые сжимающие нагрузки называются колоннами. Полые, двутавровые и двутавровые профили часто используются при проектировании стальных колонн. В конструкции железобетонных колонн часто применяют прямоугольные, круглые и квадратные сечения с арматурными стержнями. Иногда колонны подвергаются как осевой нагрузке, так и изгибающему моменту. Когда колонна подвергается изгибающему моменту в одном направлении, она называется колонной с одноосной нагрузкой, а когда она нагружена в двух направлениях, она называется колонной с двухосной нагрузкой.

Рисунок 5: Строящиеся железобетонные колонны

См. также;
Расчет стальных колонн на двухосный изгиб

Фермы

Фермы представляют собой конструкции из прямых элементов, соединенных на концах. Они сопротивляются нагрузкам, развивая осевые силы в своих элементах, но это верно только в том случае, если концы элементов скреплены вместе. Элементы фермы расположены так, чтобы образовать треугольную систему, чтобы сделать их геометрически неизменными, а также чтобы они не образовывали механизма. В фермах нагрузки действуют только на соединения.

Когда концы ферм закреплены или сварены вместе, возникают вторичные напряжения, и это форма анализа, которая благоприятствует использованию компьютерных программ. Фермы обеспечивают практичные и экономичные решения инженерных проблем. Они могут эффективно охватывать большую длину, чем балки, и, следовательно, их можно найти на крышах зданий, мостов и т. Д. См. Конструкцию стальных ферм крыши.

Рисунок 6 : Типовая ферма Fink и нагрузка Рисунок 7: Типовая ферма Howe и нагрузка Рисунок 8: Типовая ферма Пратта и нагрузка

Жесткие рамы

В отличие от ферм, представляющих собой рамы с шарнирным соединением, которые передают только осевые усилия, жесткие рамы предназначены для передачи осевых усилий, сдвигающих усилий и изгибающего момента на элементы . Жесткие рамы сравнительно легче возводить, поскольку их конструкция обычно включает соединение стальных балок и колонн с помощью болтов или сварки.

В железобетонных конструкциях балки и колонны обычно отливают монолитно, и опалубку соорудить относительно легко. Жесткие рамы могут быть статически определенными или неопределенными и могут иметь многоэтажную или многопролетную конфигурацию, в зависимости от обстоятельств.

Рисунок 9: Различные формы жестких рам

Арки

Арки широко используются в современном строительстве благодаря их способности перекрывать большие пролеты и привлекательности с эстетической точки зрения. Чем больше пролет, тем арка становится экономичнее фермы. Материалы современных арок – бетон, сталь и древесина. Арки в основном классифицируются как трехшарнирные, двухшарнирные и арочные с неподвижными опорами.

Арки несут большую часть своих нагрузок за счет возникновения сжимающих напряжений внутри самой арки, и поэтому в прошлом часто строились с использованием материалов с высокой прочностью на сжатие и низкой прочностью на растяжение, таких как камни и кирпичная кладка. Арки могут быть построены с различной геометрией; они могут быть полукруглыми, параболическими или даже линейными, когда элементы, составляющие арку, прямые.

Рисунок 10: Различные формы арочных конструкций

Тросы

Тросы изготовлены из высокопрочной стальной проволоки, скрученной вместе, и представляют собой гибкую систему, способную противостоять нагрузкам только за счет осевого растяжения. Использование тросов позволяет инженерам покрывать очень большие пролеты, особенно при проектировании мостов. В теории конструкций тросы считаются чрезвычайно эффективными, потому что они наиболее эффективно используют конструкционный материал, поскольку их нагрузки передаются исключительно за счет натяжения провода. Таким образом, отсутствует тенденция к выпучиванию ни из-за изгиба, ни из-за сжимающих осевых нагрузок.

Трос как несущая конструкция имеет несколько особенностей. Одной из них является вертикальная нагрузка, вызывающая горизонтальные реакции, которая, как и в случае с аркой, называется распором. Для размещения тяги необходимо иметь несущую конструкцию. Это может быть опора моста, башня или пилон. Кабели используются в виде подвесных мостов, вантовых мостов, башенных растяжек и т. д.

Рис. 11: Висячий мост Рис. 12: Вантовый мост

Стены сдвига

В высотных зданиях необходимо противостоять поперечным силам, которые могут возникать из-за ветровой нагрузки или сейсмических сил. Стены сдвига оказались идеальным решением. Стены сдвига могут быть плоскими сплошными или соединенными и обычно располагаются вдоль рам конструкции. Их обычно располагают вдоль шахт лифтов или лестничных клеток. Помимо использования компьютерного программного обеспечения, стены сдвига были проанализированы с использованием таких методов, как метод непрерывной связующей среды, метод аналогии каркаса и т. д.

Рисунок 13: Соединённая стена сдвига Рисунок 14: План высотного здания со стеной сдвига в шахте лифта

Сплошные конструкции

Сплошные конструкции изготавливаются из материала, имеющего очень малую толщину по сравнению с другими материалами. размеры. Примерами сплошных структур являются фальцевые плоские крыши, оболочки, плиты перекрытий и т. д. Арочная плотина представляет собой трехмерную сплошную структуру, как и куполообразные крыши, фюзеляжи самолетов и крылья. Механика сплошной среды имеет дело со структурами, непрерывными в пространстве. Простейшими элементами этого типа являются поверхностные элементы, имеющие толщину другого порядка, чем два других измерения. Поверхностные элементы называются плиты , если они имеют плоскую форму и оболочки , если они образуют общую поверхность.

Рисунок 15 : Железобетонная плита Рисунок 16: Оболочка

Нагрузка на конструкции

В теории конструкций у нас есть различные типы конфигурации нагрузки, и наиболее распространенными из них являются;

1. Сосредоточенные нагрузки (точечные нагрузки)
2. Равномерно распределенные линейные нагрузки (UDL)
   Равномерно распределенные поверхностные нагрузки (нагрузки полного давления)
3. Неравномерно распределенная нагрузка (например, трапециевидные и треугольные нагрузки)
   Косвенные воздействия

Сосредоточенные нагрузки

в заданной точке на луче. Однако на практике эти нагрузки обычно распределяются по небольшой площади.

Рис. 17: Типичная идеализация сосредоточенных нагрузок

Например, колонна, опирающаяся на подвесную балку, может быть представлена ​​как точечная нагрузка на балку. Кроме того, воздействие второстепенных балок на главные балки также рассматривается как сосредоточенная нагрузка (см. рис. 18). На рис. 18 балка № 4 (оси 2-2) — это второстепенная балка, опирающаяся на балки № 1 и 2 (оси А-А и В-В), которые являются основными балками, опирающимися непосредственно на колонны.

Рис. 18: Типовая общая конструкция плиты перекрытия

При расчете сначала оценивается нагрузка на Балку № 4 и получаются результирующие опорные реакции. Реакции от балки № 4 применяются как сосредоточенные нагрузки в середине пролета балок № 1 и 2. Обратите внимание, что второстепенные балки обычно меньше, чем основные балки. Эквивалентную нагрузку на балки № 1 и 2 можно представить, как показано на рисунке 19.

Рисунок 19: Нагрузка на балку № 2 (без учета горизонтальной реакции)

Где;
P = опорная реакция от балки № 4
q = нагрузка от плиты, собственный вес балки, нагрузка на блочную конструкцию, отделка и т. д.

Также в фермах все нагрузки преобразуются в сосредоточенные нагрузки, действующие на узлы. Также очень часто ветровые нагрузки преобразуются в сосредоточенные нагрузки, действующие в узлах конструкции (где узлы находятся на уровне плиты перекрытия).

Равномерно распределенные линейные нагрузки (UDL)

UDL — это нагрузки, распространяющиеся с одинаковой интенсивностью по пролету конструктивного элемента. Они обычно распределяются на единицу длины элемента и, следовательно, их единицы имеют вид кН/м или Н/м, в зависимости от случая. Например, нагрузка от плиты, которая просто поддерживается или зажата со всех сторон, к балке, которая ее поддерживает, может быть преобразована в эквивалентную UDL с использованием следующих соотношений (британские нормы), приведенных в таблице 1. Однако важно отметить фактическое распределение нагрузки от плиты к балкам треугольное или трапециевидное.

Таблица 1: Эквивалентная нагрузка от плиты к балкам в соответствии с британскими нормами

Тип плиты / Направление пролета			Нагрузка на балку на коротком пролете (кН/м)
Односторонняя плита	(nl x )/5	(nl x 2) 67 90 2/42254
Два- проходная плита	(0,5nl x ) × (1 – 0,333k 2 )	(nl x )/3

В таблице 1 для равномерно распределенной нагрузки 6 n выше, плита в предельном состоянии и обычно определяется как 1,4 г _к + 1,6q _к (BS 8110-1:1997) или 1,35 г _к + 1,5q _к (Еврокод 2). г _к означает стационарную нагрузку, а q _к — динамическую нагрузку. k — это отношение длины более длинной стороны ( L _y ) к более короткой стороне ( L _x ). Это соотношение сторон часто также используется для определения того, проходит ли плита в одном или двух направлениях. Условно, если;

L _y /L _x > 2,0 (перекрытие с односторонним пролетом)
L _y /L _x < 2,0 (перекрытие с двусторонним пролетом).

Вы можете обратиться к учебникам по стандартному проектированию для получения более полной информации, но это только для того, чтобы дать нам небольшое представление о том, как возникают эти нагрузки.

Равномерно распределенные нагрузки по площади (UDL)

Другой разновидностью UDL являются нагрузки от давления, равномерно распределенные по единице площади. Обычно это тип нагрузок на плиты и плиты и даже на подпорные стены. Фактически все стены обычно подвергаются нагрузкам давления, в том числе нагрузкам от грунта на фундаменты. Единицей нагрузки от давления является кН/м ² . Собственный вес плит и отделки являются типичными примерами равномерно распределенных нагрузок. Временные нагрузки (приложенные нагрузки), указанные в нормах и правилах, также являются равномерно распределенными нагрузками от давления.

В теории конструкций анализ пластин, подвергающихся равномерно распределенной сжимающей нагрузке, обычно выполняется на единицу полосы, и, следовательно, внутренние силы, такие как момент и сдвиг, выражаются на метр полосы (например, кНм/м, кН/м). Другими примерами равномерно распределенных нагрузок являются дополнительные нагрузки, которые действуют на заднюю часть подпорных стен и т. д.

Неравномерно распределенные нагрузки

Это нагрузки, которые имеют различную интенсивность по элементу, на который они воздействуют. Примерами таких нагрузок являются трапециевидные нагрузки или треугольные нагрузки. Кроме того, к этой категории можно отнести балки, которые не по всей длине подвергаются полному UDL (рис. 1.3а). Треугольные нагрузки могут исходить от блочных работ на перемычках и балках, а другие типы нагрузок и трапециевидные нагрузки могут исходить от давления грунта или гидростатической силы, действующей на элемент, полностью погруженный в покоящуюся жидкость.

Рисунок 20: Типичные примеры неравномерно распределенных нагрузок

На рисунке 20(c) показана гравитационная подпорная стена, удерживающая грунт на обратной стороне. Давление из-за задержанного материала изменяется с глубиной треугольным образом, как показано на рисунке. На рисунке;

q = давление грунта (кН/м ² )
γ = плотность удерживаемого материала грунта (кН/м ³ )
K = коэффициент активного давления (который может быть рассчитан с использованием теории Кулона или Ренкина)
H = Высота земляной насыпи (м)

Косвенные воздействия (нагрузки)

Иногда другие косвенные воздействия на конструкции вызывают внутренние силы в конструкции, отличные от внешних нагрузок. Последствия этих действий должны быть адекватно оценены, если конструкция должна работать удовлетворительно. Некоторые из этих косвенных нагрузок;

• Относительное перемещение опор (дифференциальная осадка)
• Разность температур
• Дефекты

Однако стоит знать, что такие проблемы, как дифференциальная осадка, не влияют на статически определимые конструкции. Такие проблемы являются критическими только в статически неопределимых конструкциях.

Типы опор в теории конструкций

В теории конструкций доступно множество систем поддержки, и та, которая принимается, зависит от той, которая в значительной степени отражает фактическое физическое поведение при строительстве. Общие типы условий поддержки:

1. Шарнирные опоры
2. Роликовые опоры
3. Неподвижные опоры
4. Пружины растяжения или сжатия
5. Упругие фундаменты

Первые три наиболее распространены и обычно рассматриваются в учебниках по теории конструкций. При выборе типов поддержки, которые будут использоваться для анализа, можно руководствоваться следующим:

Штифтовые опоры

Эти опоры имеют форму шарнира и характеризуются вертикальными и горизонтальными реактивными компонентами. Соединения опоры свободны в вращении, поэтому шарнирные опоры не способны сопротивляться изгибающему моменту. На практике ситуации, которые можно идеализировать как закрепленные опоры, таковы;

• Стойки (стальные колонны), опирающиеся на опорные плиты (Рис. 21)
• Двойное угловое соединение для балок и колонн (Рис. 22)

Рис. 21: Стойка на опорной плите Рис. 22: Двойная угловая планка для балок и колонн

Роликовые опоры

Одной штифтовой опоры достаточно для поддержания горизонтального равновесия балки, поэтому ее не обязательно устанавливать на другом конце. Может оказаться выгодным допустить горизонтальное перемещение другого конца, чтобы, например, расширение и сжатие, вызванные колебаниями температуры, не вызывали дополнительных напряжений.

Такая опора может иметь форму композитной опоры из стали и резины, как показано на (Рисунок 23а), или состоять из ролика, зажатого между стальными пластинами (Рисунок 23b). Этот тип опоры называется роликовой опорой. Предполагается, что такая опора допускает горизонтальное движение и вращение, но предотвращает движение по вертикали, вверх или вниз. Роликовые опоры воспринимают только вертикальные нагрузки.

Рис. 23: (a) Многослойная стальная опора на мосту (b) Балансир, поддерживающий балку моста

Фиксированная опора

Как следует из названия, когда опора конструктивного элемента встроена (фиксирована) таким образом, что поворот или перемещение не происходит, ее называют фиксированной опорой. Неподвижная опора сопротивляется вертикальным нагрузкам, горизонтальным нагрузкам и моменту, и, следовательно, существует три компонента реакции. Соединение балка-колонна, сваренное с дополнительными ребрами жесткости, может быть идеализировано как неподвижная опора для балки (рис. 24а). Железобетонные колонны и фундамент также можно идеализировать как неподвижную опору, если основание и поддерживающий грунт очень жесткие и жесткие. (Рисунок 24б).

Рисунок 24: (a) Фиксированное соединение балки с колонной (b) Усиленное основание колонны

В теории конструкций эти условия опоры и компоненты их реакции показаны в таблице ниже;

Пружины растяжения или сжатия

Пружины также используются для идеализации опор в теории конструкций. Когда конструкция опирается на деформируемое тело, можно использовать пружины, чтобы улучшить состояние опоры. Жесткость пружины моделируется для представления прочности деформируемого тела. В результате при анализе фиксируется взаимодействие между деформацией опоры и реакцией конструкции поддерживаемого элемента. Типичным примером является использование источников Винклера для идеализации почв.

Упругие основания

Когда конструкция опирается на непрерывно деформируемую среду, ее можно моделировать как конструкцию на упругом основании. Балки на упругих основаниях и плиты на упругих основаниях являются популярными темами в геотехнике и строительстве. Их можно использовать для идеализации ростверков при использовании гибкого подхода. Упругие основания важны при моделировании взаимодействия грунта и конструкции.

Виды структурного анализа

После моделирования конструкции и опор и оценки приложенных нагрузок следующим шагом является проведение анализа для определения внутренних усилий и деформаций, возникающих в элементах конструкции из-за приложенной нагрузки. Структурный анализ обычно включает в себя один или несколько типов следующих аналитических методов.

Статический линейный анализ

Это анализ, который проводится для определения внутренних сил и перемещений, вызванных статическими нагрузками (нагрузки, не зависящие от времени), в предположении, что конструкция находится в упругом состоянии (соблюдается закон Гука). ).

Нелинейный статический анализ

Это анализ, который проводится для определения внутренних сил и перемещений в конструкции, когда она подвергается воздействию статических нагрузок и когда мы предполагаем нелинейные условия. Нелинейный анализ может быть в следующих формах;

Физический — Материал превысил предел текучести, и закон Гука больше не соблюдается.
Геометрический – Конструкция подвергается большому смещению, расчет основан на деформированной конструкции
Структурный – Расчет конструкций с зазорами, неуравновешенными связями и т. д.
Смешанная нелинейность – Комбинация вышеупомянутых нелинейностей проводится для определения критической нагрузки (или коэффициента критической нагрузки), включая соответствующие формы потери устойчивости конструкций, подвергающихся сжимающим нагрузкам. Важно оценить устойчивость конструкций.

P-дельта-анализ

В этом анализе учитываются дополнительные моменты из-за сжимающих нагрузок при смещении, вызванном боковыми нагрузками. Это происходит в высоких и гибких конструкциях. Таким образом, анализ также основан на деформированной системе (нелинейной).

Динамический анализ свободных колебаний

Цель этого анализа вибрации состоит в том, чтобы получить собственные частоты (собственные значения) и соответствующие формы колебаний (собственные функции).

Анализ динамики во времени

Этот анализ проводится для определения реакции конструкции на произвольно изменяющиеся во времени нагрузки.

Анализ столкновений

Анализ столкновений — это нелинейный подход, используемый для определения несущей способности конструкции при статических горизонтальных нагрузках, которые возрастают до тех пор, пока конструкция не разрушится. Это статический процесс, который оценивает сейсмические структурные деформации с использованием редуцированного нелинейного метода. Во время землетрясений конструкции перестраиваются.

Динамические силы, воздействующие на конструкцию, переносятся на другие компоненты по мере того, как отдельные компоненты изнашиваются или выходят из строя. Промежуточный анализ воспроизводит это явление, применяя нагрузки до тех пор, пока не будет обнаружено слабое звено в конструкции, а затем изменяя модель, чтобы учесть структурные изменения, вызванные слабым звеном.

На второй итерации перераспределяются нагрузки. Структура проталкивается еще раз, пока не будет найдено второе слабое звено. Этот подход повторяется до тех пор, пока не будет найдена картина текучести всей конструкции при сейсмической нагрузке. Анализ pushover дает несколько кривых пропускной способности, основанных на изменении базового сдвига в зависимости от смещения контрольной точки на конструкции.

Статическая детерминированность конструкций

Конструкция устойчива, если она поддерживает баланс силы и момента. В результате мы знаем, что из статики, если структура должна находиться в равновесии,

∑F _y = 0; ∑F _х = 0; ∑M _i = 0 ——— (1)

Где;

∑F _y = сумма вертикальных сил
∑F _x = сумма горизонтальных сил
∑M _i = Сумма моментов составляющих силы, действующих в плоскости x-y, проходящей через точку i .

Если количество ограничений в конструкции позволяет использовать уравнение статики (уравнение 1) для анализа конструкции, говорят, что конструкция является статически определимой. В противном случае оно является статически неопределимым, и для анализа используются дополнительные уравнения, полученные из соотношений нагрузки и деформации. Для записей есть два известных подхода к анализу неопределенных структур, и они есть;

1. Методы определения гибкости – при анализе конструкции с учетом неизвестных сил
2. Методы определения жесткости – при анализе конструкции с учетом неизвестных перемещений

Конструкция может быть неопределенной из-за избыточных компонентов реакции и/или избыточных элементов . Обратите внимание, что избыточная реакция или элемент на самом деле не являются необходимыми для удовлетворения минимальных требований стабильности и статического равновесия. Однако в конструкциях желательна избыточность, поскольку она может быть более дешевой альтернативой статически определимым конструкциям. Степень неопределенности равна количеству неизвестных составляющих сил/внешних реакций, которые превышают уравнения равновесия, доступные для их решения.

Структурные принципы – проектирование зданий

Мы используем файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимальное удобство на нашем веб-сайте. Вы можете узнать о наших файлах cookie и о том, как отключить файлы cookie, в нашей Политике конфиденциальности. Если вы продолжите использовать этот веб-сайт без отключения файлов cookie, мы будем считать, что вы довольны их получением. Закрывать.

Редактировать эту статью

Последняя редакция 14 декабря 2022

См. вся история

1 Введение 2 силы 3 нагрузки 4 Материалы 5 Элементы конструкции 6 Статьи по теме Проектирование зданий

В контексте искусственной среды термин «сооружение» относится ко всему, что построено или построено из различных взаимосвязанных частей с фиксированным положением на земле. Структура отвечает за сохранение формы и формы под воздействием приложенных сил.

Важно учитывать прочность и устойчивость конструкции и ее отдельных компонентов. Структурный анализ используется для расчета эффектов сил, действующих на любой компонент и на конструкцию в целом.

Следует учитывать три свойства сил:

• Величина : размер силы.
• Направление : направление, в котором действует сила.
• Позиция: Позиция, на которую действует сила.

Исаак Ньютон разработал три закона движения:

• Первый закон: Объект будет оставаться в покое или в равномерном движении, если какая-либо внешняя сила, действующая на него, не вынуждает его двигаться иначе.
• Второй закон: ускорение объекта вызывается силой, действующей на этот объект.
• Третий закон: Действие и противодействие равны и противоположны.

Одним из основных конструктивных принципов является то, что такие элементы, как крыша, пол и стены, должны оставаться неподвижными. Для этого должно быть равновесие сил – когда силы, действующие на них, равны и противоположны. Под нагрузкой может произойти некоторый прогиб и деформация в виде изгиба и коробления, и если это движение не допускается, результатом может стать разрушение конструкции. Следовательно, принцип структур заключается в том, что они предназначены для поддержания состояния равновесия; противостоять внешним нагрузкам без движения.

Изучение причин и следствий стационарных сил, действующих на твердые объекты, является статика. Когда конструкция стационарна или находится в равновесии, это «статическое тело». Чтобы конструкция оставалась статичной, должны выполняться три основных уравнения:

• Сумма всех вертикальных сил должна быть равна нулю.
• Сумма всех горизонтальных сил должна быть равна нулю.
• Сумма всех изгибающих сил или моментов должна быть равна нулю.

Для получения дополнительной информации см. Force.

Другой принцип заключается в том, что конструкция должна быть способна выдерживать самые серьезные сочетания сил, которые могут быть приложены. Это определяется геолокацией, относящейся к конструкции, например, в местах, где сильный ветер или проливной дождь являются обычными погодными условиями.

Основными видами нагрузок, которым должна противостоять конструкция, являются:

• Постоянные нагрузки : такие как приспособления и элементы конструкции.
• Активные нагрузки : например, люди, мебель, трафик.
• Нагрузки от окружающей среды : ветер, снег, землетрясение, оседание.

Для получения дополнительной информации см. Типы структурной нагрузки.

Эффективность конструкции зависит от механических свойств материалов, из которых она изготовлена. Эти свойства включают в себя:

• Прочность
• Прочность
• Эластичность
• Пластичность
• Пластичность
• Пластичность
• Хрупкость
• Твердость

Для получения дополнительной информации см. Строительные материалы.

Конструктивные элементы являются основными несущими компонентами здания, и каждый из них имеет свои собственные структурные свойства, которые необходимо учитывать. К таким членам относятся:

• Балки: горизонтальные элементы, передающие нагрузки на опоры.
• Колонны: вертикальные элементы, которые передают сжимающие нагрузки на землю.
• Раскос : Элементы, которые соединяют и усиливают колонны и балки.
• Фермы крыши : несущие рамы, состоящие из соединенных треугольных форм.
• Подпорные стены : опора для грунта там, где уклон требует земляных работ.
• Бетонные плиты : проходят горизонтально между опорами, используются в качестве полов, а иногда и в качестве кровельных систем.
• Фундаменты: передача нагрузки от конструкции на фундамент.

• Несущая способность.
• Изгибающий момент.
• Строительные науки.
• Строительная техника.
• Сжатие.
• Прочность на сжатие.
• Концептуальный конструктивный проект зданий.
• Строительные материалы.
• Отклонение.
• Детальный проект конструкции.