По ней заснял интересное видео.
В этом видео не все сказано, дополняем еще некоторыми особенностями североамериканский и скандинавский вариант каркаса.
(https://clck.ru/33MPEo). Это моя партнерская ссылка. Если закажите курсы по ней, то будете понимать каркас, так же как и я. Или намного лучше!
Как нас учили на курсах АЗС, лаги межэтажного перекрытия в канадском варианте каркаса нужно укладывать прямо над стойками каркаса внутренней несущей стены. В этой статье попробую обосновать данное правило.
Цель нашего эксперимента с расчетами - обосновать (или опровергнуть) данное правило и выявить ряд закономерностей, которые помогут более качественно проектировать силовой каркас дома.
Поскольку главная цель нашего эксперимента с расчетами - выявление эмпирических закономерностей и выработка практических рекомендаций для руководства в проектировании и строительстве, то особо в точность расчета веса конструкции не углубляемся, а берем среднестатистическое данные, которые использует по нагрузкам любой проектировщик при предварительном упрощенном расчете. В дальнейшем, конечно же, они более подробно все просчитывают, исходя из спроектированных конструкций и требований нормативных документов.
Для примера беру каркасный двухэтажный дом, который я делал на учебе в АЗС. План каркаса стен 1 этажа на картинке ниже.
Шаг лаг перекрытия у нас 640 мм, нагрузку упрощенно принимаем 400 на кв.м. Пересчитываем нагрузку на одну балку перекрытия, получается 256кг/м. Это заносим это все в лицензионный "s-cad decor". Коэффициенты перехода из нормативной в расчетную уже учтены. Видим следующие опорные реакции при двуполостной балке:
Нагрузка на стену от двупролётной балки получается 960 кг сосредоточенной нагрузки. Данная нагрузка может приходить между стойками каркаса и непосредственно на них. Далее просчитаем оба варианта.
Сейчас нужно высчитать, какой вес может давить на конструкции сверху. Принимаем, что она будет не сосредоточенной, а равномерно-распределенной. По факту может получиться по-другому.
Далее у нас идет коньковый прогон, который в некоторых местах будет давить по-разному. Каждый случай нужно смотреть индивидуально.
Для упрощения расчета нагрузку со стропил будем принимать как равномерно-распределенную.
Если соединение конька принимаю как шарнирное, то подсчет нагрузки можно вычислять методом грузовых площадей (как на однопролетной балке). Может быть, я ошибаюсь? Но об этом в следующих статьях. Пишите в комментариях, если тут ошибся в варианте выбора соединения (шарнирного или жесткого) стропил с ригелями по системе "А"!!!
Не будем опять вдаваться в подробности с вычислениями коэффициентов и подсчетом веса материалов. По моему эмпирическому опыту, нагрузку на стандартную кровлю (около 30 градусов) можно принимать в районе 370 кг (суммарно ветровую со снеговой и собственный вес кровли) с учетом коэффициента перехода с нормативной на расчетную, а на квадратный метр по проекции кровли вместе со снеговой нагрузкой и весом конструкции. Возможно, эта нагрузка взята с запасом. В этом случае опорная реакция одной стропилины будет 1,5м*0,640м=0,96м.кв..(грузовая площадь одной стропилины).
0,96 м.кв. * 370кг/м.кв.=355 кг. - Опорная реакция (вес) от одной стропилины и 355 с другой.
355+355=710 кг опорная реакция двух стропилин, которые расположены с шагом 640 мм.
710кг/0,640м=1109 кг/м.
Итак, мы имеем:
1. 960 кг - сосредоточенная нагрузка на обвязку стен от двупролетных лаг перекрытия.
2. 50 кг/ м - нагрузка от стены (принимаем примерную нагрузку).
2. 1159 кг/ м - нагрузка от веса конструкции крыши и снега (принимаем примерную нагрузку) с учетом нешарнирного соединения "А".
На картинке получается вот такой расклад.
Если так загружать финский ригель, то при таком шаге стоек он может выдержать больше, чем североамериканский вариант, который ведет себя по-другому.
Заносим данные в scad decor в "неразрезные прогоны". Брусок принял 150*100, где 100 мм высота. Так, конечно, не следует делать, так как у нас фактически сдвоенная перекладина из 2-х 150*50 и по прочности она будет чуть меньше.
Привожу данные по расчетной схеме.
Таким образом, верхняя обвязка из бруска 150*100 будет загружена на 66%. Если брать верхнюю обвязку спаренную, то получим не 66%, а намного выше.
Цель статьи была обосновать следующее правило канадского варианта каркаса: "Балки межэтажного перекрытия по канадскому варианту всегда ставим прямо над стойками каркаса стен".
Но тут наткнулся на один интересный момент, который не в пользу правила, которое пытаюсь обосновать. Расположил сосредоточенную нагрузку прямо на опоре (0,001 м от центра, по другому программа не дает) и получил следующие данные: прочность при действии поперечной силы получилась хуже!!! Был коэффициент 0,669, а стал 0,872. Т.е. при перемещении балок перекрытия на стойки проиграли по этому показателю. Однако, почти в 3 раза выиграли по прогибу верхней обвязки и прочности при действии изгибающего момента, который свелся практически на ноль! В 2-х критериях выигрываем, а в одном проигрываем!
Теперь сравните опорные реакции на стойках. В варианте расположения лаг перекрытия между стойками получаем наибольшую реакцию 1989 кг на предпоследних стойках в стенах, и в сосредоточенной нагрузке над стойками 1801. Разница достаточно существенная (около 10%). Отличия между нагрузками внутренних стоек практически отсутствует.
Считаем устойчивость стоек.
Получаем значительное преимущество в части увеличения устойчивости предпоследних стоек каркаса внутренних несущих стен ввиду уменьшения нагрузки, когда лага перекрытия ставится на стойку, но немного проигрываем в увеличении поперечной силы. Что это может значить - пишите в комментариях!!!
Шарнирный способ соединения лаг межэтажного перекрытия можно использовать для уменьшения нагрузки на стену.
В этом случае опорная реакция от 2-х балок перекрытия с каждой стороны получается:
0,640м*3м*400кг/м.кв.=768 кг опорная реакция вместо 960 кг при двуполостной балке.
Далее значительно увеличиваем нагрузку на каркас. Такая ситуация может быть при увеличении пролета балок, ну и, естественно, прибегаем к двутавру.
Задаем сосредоточенную нагрузку посередине между стойками каркаса
Задаем сосредоточенную нагрузку точно на стойки каркаса (в "s-cad decor" можно сделать с отступлением на 1\1000). Поэтому здесь может быть ошибка, которую можем устранить, если просчитаем в "лира сарп" или "лира софт".
В варианте наибольшей загрузки балки получаем, что наиболее выгодно будет использовать вариант с опорой на стойки каркаса. Такой вариант, возможно, выдержит более высокую нагрузку.
В этом случае выигрываем в нагрузке на предпоследние стойки каркаса и в изгибающем моменте, и в прогибе верхней обвязки, но проигрываем в "прочности по действию поперечной силы".
Таким образом, такое правило как "установка стоек каркаса прямо под балками межэтажного перекрытия в североамериканском варианте", имеет место быть при пролетах 3 (лучше взять с запасом 2,5м) и более метра при двупролетных балках перекрытия. При однопролетной балке берем условно от 3-х метров.
Финский (скандинавский) вариант каркаса внутренней несущей стены более предпочтителен по сравнению с американским вариантом, так как способен нести более высокую нагрузку. В ряде случаев дает серьёзные преимущества в проектировании ввиду того, что не нужно балки перекрытия привязывать к стойкам каркаса, есть возможность установить более длинные пролеты балок перекрытия!
Дополнительные правила, которые позволят более качественно проектировать силовой каркас дома:
1. Всегда стараемся ослабить нагрузку на предпоследние стойки каркаса стен путем уменьшения шага между последними и предпоследними стойками. Часто бывает, что шаг между стойками ровно обеспечить не получается. В этом случае делаем минимальный шаг от крайних до предпоследних стоек. Остальные ставим равномерно.
3. Для обеспечения большей устойчивости каркаса внутренних несущих стен желательно ставить стойки прямо под лагами межэтажного перекрытия. В финском варианте это не критично, за исключением больших пролетов межэтажного перекрытия.
4. Внутренние несущие стены укрепляем распорками между стойками каркаса, если пролеты перекрытий более 3-х метров. В СП 1-105-2002 такой вариант укрепления внутренних несущих стен предусмотрен. Если длинна стоек каркаса более 2,8м, то распорки могут понадобиться при меньшем пролете лаг перекрытия.
5. Многопролетными балками межэтажного перекрытия мы уменьшаем зыбкость перекрытия, но значительно увеличиваем нагрузку на внутренние несущие стены. В этом случае принимаем меры по увеличению устойчивости стоек и прочности верхней обвязки стен.
По канадскому варианту у меня все. Добавлю, что подобные расчеты желательно проводить в специализированных расчетных комплексах методом конечных элементов, например Лир 10 или Лира Сарп. С помощью их можно сделать более точные расчеты конструкций, применимые к каждому конкретному случаю.
Указанные расчеты примерные и сделаны чисто для получения эмпирических выводов, которые можно использовать при проектировании каркаса на начальном этапе.
Всем спасибо за прочтение материала, подписывайтесь на мой канал!
Если хотите научиться проектировать профессионально в Архикад и понять суть расчетов конструкций каркасных домов, то заказывайте курсы Академии загородного строительства по моей партнерской ссылке https://azs.training/course_proektirovanie?gcao=26273&gcpc=5444b
На такие вопросы отвечают кураторы Академии Загородного Строительства, которые они раскрывают по запросу студентов.