Лента новостей

Новости компании

Подписка на новости

Написать директору

Обратиться напрямую

Служба качества

+7 (495) 229-39-06 (бесплатно)

Обзор рынка

Форум о строительстве

Современное каркасное строительство в Москве

11-07-2013, 12:54
Прочные, функциональные и привлекательные каркасные здания строятся плотниками, фермерами и самими владельцами по всему миру, и лишь небольшая их часть создается с применением большемерного лесоматериала. Большинство этих сельских строений требует использования стропильных систем, хомутов для крепления балок, деревянных шпилек, шурупов, болтов и многих других крепежей. Эти строители-самоучки набираются опыта у соседей, членов семьи, местных строителей и иногда действуют просто по советам, полученным на пилораме. Примерно так же перенимают опыт бобры, которые строят дамбы на реках. Но иногда очень сложно найти тех, кто захочет помочь в строительстве дома и передать весь имеющийся опыт, поэтому этот вопрос мы берем на себя. Прежде всего, необходимо поговорить об основных принципах конструкции дома.

Конструкция каркасного дома

Мой отец был инженером-механиком. Когда нам, детям, было сложно понять, зачем одновременно выжимать сцепление и переключать передачу, он объяснял нам, как устроен весь этот механизм, что происходит внутри коробки передач, и нам сразу становилось намного легче. Нам рассказывали обо всех поломках и аварийных ситуациях, которые могут произойти, если перед переключением передачи не выжать сцепление. Чтобы построить каркасный дом, Вам не нужно знать устройство сцепления, но знание основных принципов конструкции дома поможет предотвратить множество неприятностей, которые могут произойти со зданием.

Нагрузка и линия давления
Любая конструкция должна выдерживать свой вес, а также всё, что к нему прибавляется – мебель, людей, землю, снег и даже ветер. Все эти составляющие попадают в категорию нагрузки, но данный термин также делится на несколько подвидов.

Постоянная или статическая нагрузка – это вес самого здания. Прежде всего, здание должно выдерживать свой собственный вес.

Полезная нагрузка – это общий вес сил, оказывающих влияние на каркас дома в результате его использования, то есть мебель, люди, вещи в кладовках и т.д.

Снеговая нагрузка – это специфический вид полезной нагрузки, который варьируется от региона к региону. Это вес максимального количества снега, который может ожидаться в данном регионе. Узнайте нормативы в Вашей местной строительной инспекции.

Ветровая нагрузка отличается тем, что её нельзя предсказать в пересчете на вес.

Людям, живущим в сейсмоактивных зонах, необходимо учитывать еще один вид нагрузки – горизонтальную полезную нагрузку. Во время сильного землетрясения эта горизонтальная нагрузка может быть намного сильнее ветровой нагрузки. Узнать, не живете ли Вы в сейсмоактивной зоне, можно в той же строительной инспекции.

Комбинированная или суммарная нагрузка – это общая нагрузка и направление всех сил, оказывающих влияние на конструкцию здания.

Григорий Симонов, профессиональный строитель и автор нескольких статей, очень понятно объясняет значение деревянного каркаса:

Чтобы выдерживать различные нагрузки, конструкция дома должна соответствовать трем критериям. Первый – индивидуальные составляющие конструкции, такие как балки, брусья и стропила, должны быть достаточно прочными. Второй – все элементы должны надежно крепиться друг к другу. Соединения должны быть надежными. Третий – пиломатериал необходимо собирать так, чтобы вся конструкция была устойчивой.

В разговорах о нагрузках на здание часто встречается термин «линия давления» или «направление силы тяги», который можно объяснить как перенос нагрузки. Проектирование строительных конструкций предусматривает работу с линиями давления, чтобы здание оставалось в состоянии статического баланса, который в каркасном здании часто состоит в уравновешивании силы натяжения и силы сжатия.

Смешанная нагрузка крыши создает огромную горизонтальную нагрузку на стены дома, которые при неправильном соединении могут растянуться и, в конечном счёте, развалиться.
При таких условиях нельзя ожидать долговечной службы ни от самых лучших крепежей, ни от самых профессиональных соединений. Проблема все равно останется в плохом дизайне.

Сжимающее давление
Сжимающее давление в дереве можно объяснить как тенденцию к сжатию или раздавливанию под действием какой-либо нагрузки. Фактическое сжатие не обязательно измерять, чтобы понять, что оно имеется. Например, если я встану на дубовую колоду для рубки дров диаметром 30 см и высотой 30 см, мой вес будет оказывать на колоду сжимающее давление, хотя я не оказал на него никакого значительного влияния. Вся моя семья может взобраться на эту колоду, не причиняя ей вреда, но колода всё равно будет находиться под сжимающим давлением. Может показаться, что такая крепкая колода никогда не сломается под сжимающим давлением, однако в экстремальных ситуациях возможно абсолютно всё. В октябре 2003 года мы с другом поставили эксперимент: мы начали вращать шестиметровый камень весом 20 тонн, который был установлен на опору из плотной твердой древесины шириной 30 см – да, это была огромнейшая сосредоточенная нагрузка. Да, опора в конечном итоге развалилась – она треснула и сломалась пополам, - но перед этим нам удалось повернуть камень почти на 90 градусов!

Нагрузка на столбы или колонны по большей части создается сжимающим давлением, особенно если линия давления сверху проходит ровно через центр столба. Однако если линия давления перемещается из центральной трети столба – или стены, - тогда под сжимающим давлением находится боковая часть столба или стены, где сконцентрирована нагрузка, в то время как противоположная сторона находится в натяжении.

Натяжение
Натяжение можно рассматривать как противоположность сжатию. В то время как сжатие стремится к сдавливанию молекул материала близко друг к другу, натяжение пытается растянуть эти молекулы в разные стороны. Если на провод подвесить свинцовый груз, то провод будет находиться в натяжении. Если мы будем добавлять всё больше и больше груза, пока не превысим предел прочности растяжению, мы увидим разрушение при натяжении – провод порвется. Если линия давления фактически покидает край опорной конструкции, и часть конструкции будет крепиться где-то вдоль верхней границы – будь то верхний этаж или крыша, - то, естественно, основание просто сломается.

Пока писал предыдущий параграф, я представил себе здание, которое разрушается по описанной выше схеме. Чаще всего это происходит со старыми заброшенными зданиями под серьезной нагрузкой, например, под тяжестью снега или из-за сильных ветров. И тут я обратил внимание на то, что разрушенное здание образует подобие кучи, которая, в свою очередь, образует новую конструкцию. Если внимательно присмотреться к куче сломанных и перекрученных брусков, то можно увидеть здание с новыми линиями давления, новой силой сжатия и натяжения. Такая куча может быть очень слабой, способной поддерживать саму себя лишь в течение небольшого отрезка времени, либо же она может быть очень прочной. Рядом с нашим домом есть старый полуразрушенный амбар, так он медленно сливается с ландшафтом уже 25 лет.

Сила сжатия и натяжения в балках
Балки – это хорошее обобщающее слово, которое (обычно) обозначает горизонтальные брусья, функцией которых является выдерживать нагрузку пролёта здания. Балочные фермы и балки межэтажного перекрытия являются хорошими примерами данного термина, впрочем, как и перемычки над дверными и оконными проемами. Даже хотя многие стропила расположены под определенным углом, они все равно выполняют функцию балок.
Давайте дадим нагрузку простой, но воображаемой балке, чтобы понять, как всё это работает. Это будет довольно хрупкая балка, чтобы большая нагрузка сразу показала, что с ней случится. Представьте себе балку длиной 3,6 метра, толщиной 50 х 100 мм, которая лежит плашмя на двух несущих столбах. Если края балки будут лежать на бетонных основаниях шириной 0,3 метра, то мы получим проем под балкой длиной 3 метра. Теперь я аккуратно встану в центр этой балки (мой вес примерно 76,5 кг). Очевидно, что балка немного прогнется в центре. Вероятнее всего, балка не сломается, а просто немного меня напугает. Что происходит в данном случае? Нижняя часть балки растягивается под моим весом; то есть, она находится в натяжении. В то же время, молекулы на верхней поверхности балки пытаются прижаться друг к другу; то есть, эта сторона находится в состоянии сжатия. Теперь проведем воображаемую линию через центр нашей балки, где нет ни натяжения, ни сжатия. Эта линия известна как центр массы или нейтральная ось.

Воображаемая балка, которую мы описываем, будет очень гибкой, очень похожей на трамплин. Передвиньте одно из оснований на 1,2 метра вовнутрь, и мы уже почти изобрели свес и трамплин для прыжков в воду. Интересно заметить, что когда балка свисает, и на свободном конце оказывается человек с моим весом, верхняя поверхность будет находиться в натяжении, а внутренняя – в состоянии сжатия. Инстинктивно мы понимаем, что установка балки таким образом была бы по меньшей мере глупой.

Очевидно, что если балку повернуть на 90 градусов вдоль её поперечной оси – чтобы она выглядела как лага, - то она будет намного устойчивее к давлению изгиба. При ходьбе по этой балке она не будет сгибаться, кончено, если мне удастся сохранить равновесие, шагая по такой узкой поверхности. Нам кажется, что всё это мы знаем инстинктивно, но я утверждаю, что эти знания мы получаем из опыта.

Изгиб и разрушение от изгиба

Да, хорошая балка – это красиво, но основное качество, которое мы ищем в балках, заключается в выдерживании веса, который мы собираемся на неё возложить. Поэтому нам нужно больше знать обо всех видах разрушений, которые могут произойти.

Самая понятная причина поломки балок – это разрушение от изгиба. Если мы будем нагружать балку, особенно ближе к центру проема, мы будем подвергать её очень большому стрессу. Когда мы превысим сопротивление древесины продольному изгибу, она сломается, обычно в средней трети балки. Это выглядит очень логично и естественно, точно так же как и то, что балка 50 х 100 мм, описанная выше, намного быстрее сломается под тяжестью, если будет установлена плашмя, а не на ребро, как это положено по правилам. Но отойдем немного от интуитивности – очень полезно узнать, почему это случается с математической точки зрения.

Из-за прочностных характеристик и довольно значительному осевому моменту сопротивления сечения, глубина балки (d) – вертикальный размер – возводится в квадрат. Но ширина (b) балки в квадрат не возводится. Для балок с вертикальным поперечным сечением осевой момент сопротивления сечения (S) выражается как S = bd2/6. Интересно отметить, что в данном случае осевой момент сопротивления сечения – это величина, относящаяся исключительно к форме, геометрии, если хотите, а не к материалу.
В этой связи, для балок с круглым сечением осевой момент сопротивления сечения выражается как S = Пd2/32, или, если упростить константы, S = .09818d2. Итак, если балка заготовлена из дерева с диаметром узкой стороны в 8 дюймов, мы получаем осевой момент сопротивления сечения, равный .09818(8 дюймов)2, или 50.27 дюймов3. Балка с квадратным сечением, которая традиционно используется в каркасном домостроении, имеет осевой момент сопротивления сечения, равный S = d2/6. Так, для балки 8 х 8 дюймов S = (8 дюймов)3/6 = 85.33 дюймов3. Нам показалось очень интересным, что бревно диаметром 8 дюймов имеет меньшее сопротивление продольному изгибу, чем брус квадратного сечения 8х8 дюймов. Более того, квадратный брус прочнее.

Добавить комментарий


Не будет опубликовано на сайте


Не будет опубликовано на сайте

  • winkwinkedsmileam
    belayfeelfellowlaughing
    lollovenorecourse
    requestsadtonguewassat
    cryingwhatbullyangry

Нажмите пожалуйста на ДОМ:

Наверх
Конфигуратор деревянных домов
Каталог проектов