Вузли обпирання наслонних крокв на прогін і мауерлат

Вузли обпирання наслонних крокв на прогін і мауерлат

Похилі система крокв може бути распорной або безрозпірного конструкцією. Від правильного вибору вузлів обпирання та зчленування стропильних ніг залежить будуть крокви розпирати стіни або не будуть, потрібно під них передбачати різні заходи для перехоплення распора або не потрібно.

На розрахункових схемах у вузлах конструкцій малюють кружечки, які означають шарнірне з'єднання. Шарніри лапками з'єднуються з умовними опорами, за якими можна візуально уявити ступінь свободи вузла.

Шарнір з двома забитими в опору лапками передбачає, що вузол нерухомий, але балка може крутитися в шарнірі, тобто вузол має одним ступенем свободи - поворотом. Шарнір з лапками, що стоять на ковзної опори або повзунові, показує, що вузол володіє двома ступенями свободи - можливістю повороту балки і горизонтального зміщення.

Три ступені свободи вузла дозволяють горизонтальне, вертикальне зміщення і поворот, такий вузол малюється просто кружечком і може бути врізаний в стрижень, що позначає балку. Якщо вузол врізаний в балку, то її називають розрізний, тобто балки, що знаходяться зліва і праворуч від шарніра, з деякими припущеннями можуть розглядатися як окремі елементи.

Якщо кружечок (шарнір) намальований під балкою, то балка, що лежить на ньому, називається нерозрізний. Шарнір з трьома ступенями свободи, врізаний в балку, в багатьох випадках, робить її миттєво змінною системою, тобто досить нестійкою конструкцією. Вузол з нульовим ступенем свободи означає жорстке защемлення кінця балки і забороняє їй всякі зміщення: горизонтальне, вертикальне і поворот (рис. 19).

Вузли обпирання наслонних крокв на прогін і мауерлат
Мал. 19. Приклади схематичного зображення вузлів

У розрахункових схемах можуть застосовуватися і інші схематичні зображення вузлів, але всі вони в обшем-то зрозумілі, а якщо раптом виникнуть неясності, треба просто подумки уявити в який бік може «піти» вузол при додатку до нього навантаження. Поперечні розміри балок щодо їх довжини малі, тому балки (крокви і ін.) Малюються як стрижні, а навантаження в них розподіляється як би тільки уздовж поздовжньої осі елемента і розрахунок всієї конструкції ведеться для стрижневий схеми.

Необхідно відзначити, що слова: горизонтальне зміщення і поворот зовсім не означають, що, наприклад, повзун - вузол з двома ступенями свободи довільно пересувається в горизонтальному напрямку.

Насправді, цей вузол досить добре закріплений, але допускає можливість переміщення кінця балки від навантаження, температурних і вологісних змін без надмірного розвитку в ньому внутрішніх напружень. Цей вузол просто не передає распора, а поворот при вигині балки можливий тільки в нормативних межах. По справжньому повзун поповзе (вибачте за тавтологію) тільки при навантаженнях перевищують гранично допустимі. Слово «шарнір» теж не потрібно розуміти буквально.

Так, кінці балок можуть з'єднуватися болтом або справжнім спеціально спроектованим шарніром, але, найчастіше, це звичайне цвяхове з'єднання. Наприклад, можна взяти дошку і прокляття її одним кінцем 3-4 цвяхами, припустимо, до дерев'яної стіни. Ніщо не заважає нам взяти її за інший кінець і спокійнісінько повернути на деякий кут.

В даному випадку, цвяхове кріплення виступає як шарнір. Однак якщо кількість цвяхів збільшити і розрахувати їх на навантаження не допускає зрізу (вигину), то поворот стає неможливе, тут ми отримуємо балку з затисненим кінцем, але при навантаженні перевищує розрахункову, вузол знову стає шарніром.

Тому дуже важливо спочатку визначити навантаження під якою буде працювати система. Оскільки перевищення фактичного навантаження понад розрахункової, призводить до зміни схеми роботи вузлів і руйнування всієї конструкціі.Сопряженія наслонних крокв що відносяться до різних схематичним зображенням вузлів представлені на малюнку 20.

Вузли обпирання наслонних крокв на прогін і мауерлат
Мал. 20.1. Вузли обпирання крокв на прогін і мауерлат. Шарнір з одним ступенем свободи (тільки поворот)
Вузли обпирання наслонних крокв на прогін і мауерлат
Мал. 20.2. Вузли обпирання крокв на прогін і мауерлат. Повзун - шарнір з двома ступенями свободи (поворот і зрушення)
Вузли обпирання наслонних крокв на прогін і мауерлат
Мал. 20.3. Вузол спирання крокв на прогін. жорстке защемлення

Залежно від розв'язуваної задачі при проектуванні даху вузлові зчленування крокв можуть бути відмінними від представлених на малюнках 20. Головне, це запроектувати в вузлах з двома ступенями свободи: поворот, що виникає від вигину крокв і зрушення в горизонтальному напрямку. А в вузлах з одним ступенем свободи - поворот крокви. Як правило, зрушення верху або низу крокв забезпечують горизонтальні врубки, а обмеження зсуву - упор крокв один в одного і / або в стикуються елемент: мауерлат або прогін.

Ймовірно, що людям не пов'язаним інженерними професіями, але пам'ятає з курсу шкільної фізики принцип розкладання похилого вектора сили на горизонтальну і вертикальну вісь, важко зрозуміти куди дівається горизонтальна складова в нижній частині кроквяної ноги. Спробуємо пояснити принцип безрозпірного системи на прикладі. Всі ми легко можемо уявити собі звичайну приставні сходи. Сходи, як сходи, нічого особливого, дві жердини (тятиви) і поперечні палиці-ступені.

Подумки приставимо таку драбину до стіни, а для чистоти експерименту обіллємо підлогу і стіну маслом. Що буде якщо навантажити сходи - залізти на неї? Сходи впаде. У нижній і верхній опорі у неї по два ступені свободи. У нижньому у неї є поворот і горизонтальний зсув, в верхньому - поворот і вертикальне зміщення.

Що потрібно зробити, щоб сходи стала стійкою в цій облитою маслом середовищі і тримала навантаження - вага людини? А потрібно всього-то позбавити її однією (з чотирьох) ступеня свободи: горизонтальної в нижній або вертикальної у верхній опорі. Іншими словами потрібно закріпити низ або верх сходів. При закріпленні верху сходів розпір від розкладання похилій сили діє вздовж поздовжньої осі сходів залишається вгорі і діє на стіну, а в низу його немає.

Якщо з іншого боку стіни поставити таку ж сходи і навантажити її тим же вагою, то отримаємо розпір у верхній частині рівний розпору від перших сходів, але спрямований у протилежний бік. Ці горизонтальні сили взаємно знищують один одного. Отримуємо стійку і стабільну систему.

Уявний експеримент зі сходами в маслі ви можете додумати самі, ставлячи її в різні ситуації, наприклад, якщо сходи довга і спирається на стіну зверху шнурами з горизонтальними запилами або без запилів. Як вона буде себе вести?

Це досить цікаво провести такий мозковий штурм, що допомагає в розумінні роботи наслонних крокв з різними способами обпирання, при якому зовсім не обов'язково уявляти собі вектора сил і ступеня свободи вузлів, а просто спрогнозувати покотиться сходи по горизонтальній площині або залишиться нерухомою на увазі осутствіе в нижній частині горизонтальної складової сили.

Схожі статті