Максимальный изгибающий момент, создаваемый равномерно распределенной нагрузкой, подсчитывается по формуле:
М = Ррl2/8
где: l — длина прогибаемой части стропила, равная 4,2 м (рис. 12).
Максимальный изгибающий момент, создаваемый сосредоточенной нагрузкой — весом рабочего, подсчитывается по формуле: М = P∙l/4.
М = Ррl2/8 + P∙l/4 = 268∙4,22/8 + 100∙4,2/4 = 695,9 кг/м ~= 696 кг/м = 69590 кг/см,
где Р — вес рабочего с инструментом, равный 100 кг.
Необходимый момент сопротивления Wтp сечения стропил из бруса
Мтр = M/m∙Ru = 69590/1,15∙130 = 465,48 = 466 см3,
где Рu — расчетное сопротивление древесины сосны или ели при изгибе Ru = 130 кг/см2;
m — коэффициент условий работы элемента на изгиб для брусьев с размером сторон более 15 см, m = 1,15.
Момент сопротивления прямоугольного бруса рассчитывают по формуле, где h — высота бруса принимается равной 18 см, b — ширина бруса принимается равной 10 см.
W = b∙h2/6 = 10∙182/6 = 540 см3,
540 см > 466 см, следовательно, прочность выбранного бруса вполне достаточна.
Прогиб стропила регламентирован. Он должен быть не более 1/200 длины изгибаемой части стропил l = 4,2 м.
Прогиб от равномерно распределенной нагрузки — кровли и снегового покрова — определяется по формуле:
f = 5∙Рн∙l4/384∙E∙J,
где: Рн — нормативная нагрузка, равная (35 + 100)∙1,5 = 202,5 кг/пог. м или 2,02 кг/ пог. см;
Е — модуль упругости древесины вдоль волокон, Е = 100 000 кг/см2
l — длина изгибаемой части стропил, равная 4,2 м;
J — момент инерции. Для брусьев вычисляется по формуле (см. табл. 4):
J = В∙l/3/12 = 10∙183/12 = 4860 см3.
Относительный прогиб стропил под действием нормативной, равномерно распределенной, нагрузки:
f/e = [(5/384)∙(Рн∙l4/E∙J)]/l = (5/384)∙(Рн∙l3/E∙J) = (5/484)∙[(2,02∙4203)/(1000000∙4800)]
Прогиб стропила под действием сосредоточенной нагрузки (веса рабочего)
f = Р∙l3/48∙Е∙J
Относительный прогиб стропила под действием сосредоточенной нагрузки (веса рабочего) Рр = 100 кг,
f/l = (Р∙l3/48∙Е∙J)/l = Р∙l2/48∙Е∙J = 100∙4202/48∙100000∙4860 = 0,00076.
Общий прогиб 0,004 + 0,00076 = 0,00476 = 1/210
1/210 < 1/200, значит прогиб стропила находится в норме.
Другим наиболее нагруженным элементом конструкции является межэтажное перекрытие, размеры сечения которого определим на следующем примере.
Нагрузка на перекрытие складывается из веса перекрытия и его полезной нагрузки. Полезная нагрузка, учитывая вес перегородок, сантехнического оборудования и системы отопления, принимается в 300 кг/м2, при коэффициенте перегрузки п1 = 1,3.
Вес перекрытия с учетом веса подвесного потолка принимается 220 кг/м2, при коэффициенте перегрузки п2 = 1,1.
Как показано на рис. 14, нижние брусья стропильных ферм одновременно используются как балки перекрытия. С учетом этого шаг балок принимается за 0,75 м. Пролет балок l = 5 м.
При решении этого примера использованы методика и формулы, приведенные ранее, поэтому расчет будет вестись в более краткой форме.
q = (1,1∙220 + 1,3∙300)∙0,75 = 632 кг/пог. м;
M = q∙l2/8 = 632∙52/8 = 1975 кг/м = 197500 кг/см.
Требуемый момент сопротивления сечения
Wтр = 197500/130 = 1519,2 см3.
Принимаем брус h = 25 см, b = 15 см (см. рис.).
W = b∙h2/6 = 15∙252/6 = 1562,5 см3,
1562,5 см3> 1519,2 см3.
Прочность бруса достаточна. Проверяем балку на прогиб. Предельный прогиб (1/250)∙l
J = b∙h3/12 = 15∙253/12 = 19531 см3
Нормативная нагрузка Рп = (220 + 300)∙0,75 = 390 г/пог. м = 3,9 кг/пог. см.
f/l = (5/384)∙(Pн∙l3/E∙J) = (5/384)∙[3/(100000∙19531)] = 1/308
1/250 > 1/308
Вывод: брус 15х25 см вполне удовлетворяет требованиям по прочности и жесткости.
Элементы стропильных ферм, работающие на сжатие или знакопеременную нагрузку, кроме гвоздевого соединения в узлах, должны иметь упорные площадки. Место соединения желательно укреплять металлическими накладками с двух сторон на болтах, как это показано на рис. 15, а если это невозможно, то соединение нужно сделать на строительных скобах.
Рис. 15.Примерная конструкция стропильной фермы
Гвоздевое соединение представлено на рис. 16.
Рис. 16.Гвоздевое соединение
Расстояние между осями гвоздей вдоль волокон (S1) для пробиваемых гвоздем элементов должно быть не менее:
S1 = 15drb — при толщине пробиваемого элемента С>= 10drb;
S1 = 25drb — при толщине пробиваемого элемента С = 4drb.
Для элементов, не пробиваемых гвоздями насквозь, при любой толщине С, S1>= 15drb. Расстояние до торца при любой толщине элемента С, S0>= 15drb. Расстояние между осями гвоздей поперек волокон при прямой расстановке должно быть: S1>= 4drb, а при шахматной расстановке или расстановке косыми рядами — S2>= 3drb. Расстояние от крайнего ряда до продольной кромки элемента S0>= 4drb.
Если крыша будет покрываться оцинкованным гофрированным железом, обрешетка может быть выполнена из теса или брусьев, но зазор между ними не должен превышать 200 мм. Перекрой листа должен быть выдержан на одну волну, как это показано на рис. 17, а по скату — на 150 мм.
Рис. 17. Выпуск соседних листов при стыковании их на крыше
Крепление листов должно производиться оцинкованными шурупами в гребне волны по 3 шт. на сторону. Под головки шурупов должны подкладываться шайбы из оцинкованного железа. Отверстия под шурупы просверливаются дрелью. Конек закрывается гладкими оцинкованными листами, соединенными между собой, а излом крыши — за счет напуска, как это показано на рис. 18.
Рис. 18.Напуск листов в изломе крыши
На рис. 19 показаны конструкции ограждений места выхода дымовой трубы и окна.
Рис. 19.Оформление пересечения кровли с выступающими частями здания:
а — дымовой трубой; б — окнами
Мансардный этаж после утепления может использоваться как зимнее жилое помещение. В настоящее время в магазинах большой выбор эффективных и легких утеплителей, при их использовании толщина утеплителя не превышает 120 мм. От внутренних помещений утеплитель должен отделяться слоем пергамина и дощатой стеной. Это необходимо для того, чтобы пары влаги не конденсировались в толще утеплительного слоя, который при увлажнении будет терять свои теплозащитные свойства.
Баня из подручных материалов
В.И.Унижук
К сожалению, многие городские и сельские семьи лишены ныне финансовой возможности соорудить на дачных и приусадебных участках добротную деревянную баню из бруса и бревен. Учитывая сложившуюся экономическую ситуацию, мы предлагаем дешевый упрощенный вариант строительства каркаса и стен бани с использованием доступных подручных материалов и строительных отходов, которые при желании можно легко приобрести.
Предлагаемые варианты позволяют индивидуальному застройщику приступать к работе, даже не имея большого строительного опыта. Постройка каркасной бани может быть выполнена в максимально короткий срок (1–1,5 месяца), а использование дешевых материалов обеспечит существенную экономию семейного бюджета.
Основой такой бани является жесткий деревянный каркас, устанавливаемый в грунт различными способами в зависимости от структуры грунта и уровня залегания грунтовых вод на конкретном участке (см. рис. 2, 3, 4, 9, 10).
На рис. 1 показан общий вид и план каркасной бани с засыпными стенами. Каркас представляет собой деревянные стойки длиной 3–3,5 м. Внизу устроена обвязка из досок. Верхняя обвязка — из отесанных жердей. В торцах каркаса — раскосы. Каркас с двух сторон обшивают притесанным горбылем или хорошо притесанными друг к другу жердями. По мере выполнения обшивки ее пространство заполняют дешевым сухим утеплителем (опилки, торф) с добавлением извести или гипса.
Рис. 1.Вариант бани с засыпными стенами:
а — общий вид; б — план бани: 1 — предбанник; 2 — парилка; 3 — печь-каменка; 4 — бак горячей воды; 5 — опора под лагу пола
Опилки необходимо смешивать с известью-пушонкой в пропорции 10:3, а с гипсом — в пропорции 10: 4. Перед смешиванием опилки должны быть антисептированы, то есть специально обработаны, чтобы в последующем они не подверглись гниению. Для этого сухие опилки надо засыпать в деревянный или металлический короб слоем не более 30 см, а затем пролить их 10 %-ным раствором железного или медного купороса из расчета 5–6 л на 1 м