Міцність і надійність будівельних конструкцій, виконаних з бруса, залежить від ширини і товщини останнього. Тому до вибору матеріалу необхідно підходити дуже відповідально, на основі проектних розрахунків. Далі ми розглянемо, як розрахувати перетин бруса для дому, і від яких чинників взагалі залежить цей параметр.
Основні вимоги до бруса У приватному житловому будівництві найчастіше виникає питання вибору перетину бруса при виготовленні каркасу покрівлі. Брус в цьому випадку використовують як крокв. Крім того, цей матеріал також використовують як балок дерев'яного перекриття або навіть матеріалу для будівництва стін. У кожному окремому випадку розрахунок перетину проводиться по-різному, тому що залежить від різних параметрів.
Однак, в будь-якому випадку розрахунок буде вірний лише в тому випадку, якщо брус відповідає наступним вимогам: • рівень вологості не перевищує 20 відсотків; • відсутні сучки у великій кількості і тріщини; • відсутні сліди гнилі або появи цвілі.
Зверніть увагу! Перед застосуванням в будівництві будь-яких пиломатеріалів, їх необхідно обробити антисептиком для дерева, що запобігає гниття, пошкодження комахами-паразитами та ін. В цілому, всі вимоги зводяться до того, що матеріал повинен бути якісним, тільки в такому випадку він здатний витримати розрахункові навантаження.
Розрахунок перетину Для будинку У першу чергу розглянемо, яким мають бути параметри бруса для стін. Отже, параметри матеріалу в даному випадку залежать від наступних факторів: • призначення будови - літній будиночок, наприклад, на дачній ділянці або житло для постійного проживання; • регіон, в якому планується житло. Залежно від цих факторів, підбирається матеріал наступного перетину:
Регіон з мінімальною температурою до -30 градусів за Цельсієм 180х180 мм Регіон де температура опускається нижче -30 градусів за Цельсієм 200х200 мм Виключно літній час 150х150 мм
Зверніть увагу! При будівництві будинків нерідко використовують подвійний брус з перетином ламелі 70 мм. По суті - це дві паралельно розташовані дошки, простір між якими заповнюється утеплювачем. Таке рішення дозволяє заощадити деревину і знизити теплопровідність стін.
Слід зазначити, що для будівництва стін може використовуватися пиломатеріал різних типів: • цілісний; • клеєний; • профільований. При тому, що профільований і клеєний брус є більш міцним, ніж цілісний, на вибір перетину це не впливає. Тобто розміри перетину профільованого бруса повинні бути такими ж, як і параметри цільного пиломатеріалу. Пов'язано це з тим, що головним параметром в даному випадку є теплопровідність, яка залежить лише від товщини деревини.
Правда, більш теплим все ж вважається профільований пиломатеріал, але не через те, що він має меншу теплопровідність, а лише з причини з'єднання вінців будинку в шип / паз, що виключає виникнення щілин між вінцями. Тому при будівництві житла для постійного проживання, краще віддати перевагу профільованому матеріалу, незважаючи на те, що його ціна вища. Крокви При будівництві каркасу покрівлі обов'язково потрібно розрахувати перетин крокв. В іншому випадку дах може виявитися недостатньо міцною. Також масу негативних моментів має і зайвий запас міцності - збільшується вага покрівлі і вартість матеріалу.
При розрахунку крокв потрібно враховувати: • вага покрівельних матеріалів; • вага оздоблювальних матеріалів (якщо мова йде про проект мансарди); • погодні дії (сніг, пориви вітру); • крок прольотів між кроквами; • особливості кріплення крокв; • інші параметри, які можуть вплинути на міцність покрівлі.
Починаючи розрахунок, насамперед слід дізнатися снігове навантаження. Для цього використовують наступну формулу - S = Sg * μ, де: • Sg - маса снігу, яка припадає на метр горизонтальної поверхні; • μ - значення коефіцієнта переходу навантаження на поверхню покрівлі з ухилом (відповідає 1 якщо кут нахилу складає 25 градусів, і 0,7, якщо кут нахилу в межах 25-60 градусів).
Що стосується вітрових навантажень, то вони розраховуються за наступною формулою - W = Woхk, де: • Wо - вітрове навантаження. Є нормативним значенням (мається на довідковій літературі), яке залежить від регіону; • K - значення зміни для вітрового тиску (залежить від висоти). Також визначається за даними таблиць. В якості прикладу розглянемо, як виконати своїми руками розрахунок кроквяних ніг при наступних умовах:
Розрахункове навантаження всієї покрівлі 317 кг / м² Нормативна використовувана навантаження 242 кг / м² Кут скатів 30 градусів Крок крокв 80 см Довжина одного прольоту в горизонтальній проекції 450 см, при цьому значення L1 = 300 см, а L2 = 150 см.
Так як значення опору деревини другого сорту, яка зазвичай застосовується для крокв, складає 0,8, навантаження конструкції на кожен їх погонний метр буде наступною: • Qр = 317 * 0,8 = 254 кг / м; • Qн = 242 * 0,8 = 194 кг / м. Кут нахилу даху не перевищує 30 градусів, тому кроквяна система вважається ззгинальних. Максимальний момент згинання розраховується наступним чином: М = -Qр * (L13 + L23) / 8 * (L1 + L2) = - 254х (33 + 1,53) / 8 * (3 + 1,5) = - 215 кг / м = -21500 кг / см . Так як у випадку ослабленого перетину опір на вигин дорівнює 104 кг / м², момент опору крокв розраховується за формулою W = M / 104 = 207 см³. Для крокв найчастіше використовують матеріал шириною 5 см, в такому разі його висота повинна бути наступною H = √ (6х207 / 5) = 16 см. Таким чином, для даху знадобляться крокви перетином 50х160 мм.
Порада! Ті ж розміри перетину клеєного бруса забезпечують більшу міцність крокв, ніж у випадку використання цілісних балок. В результаті можна отримати деякий запас міцності. Ось, власне, і вся інструкція по розрахунку перетину крокв. Треба сказати, що необов'язково займатися розрахунками самостійно, так як можна дізнатися параметри крокв, які регламентовані ГОСТом, з таблиць відповідної технічної документації.
Перекриття Ще однією деталлю будинків, де перетин даного пиломатеріалу має велике значення, є балки перекриттів. У цьому випадку розрахунок перетину бруса виконується в такому порядку: • перш за все потрібно знайти згинальний момент за формулою M = NxL2 / 8, де L = довжина прольоту, а N = навантаження на м2; • далі потрібно дізнатися опір матеріалу (R) з нормативів СНиП. Приміром, для хвойної деревини це значення становить 142,7 кг / см2. Щоб забезпечити запас міцності, значення слід округлити в меншу сторону, в результаті чого вийде 140 кг / см2;
• тепер можна дізнатися момент опору для кожного перекриття за формулою - W = M / R. Для балок перекриття бажано використовувати прямокутний пиломатеріал. Момент опору в такому випадку знаходиться так - W = ax h2 / 6, де h-висота балки, а - його ширина. Підставивши значення ширини, легко знайти і висоту балки - h = √6W / a. Отримавши шукане значення, потрібно лише знайти найбільш відповідні за параметрами балки, з тих, які є у продажу. Ось, власне, і всі види розрахунків перетину бруса, з якими можливо доведеться зіткнутися при будівництві будинку.
Висновок Розрахунок перетину бруса залежить від області застосування даного пиломатеріалу. Справитися з цим завданням досить просто. Однак, якщо ви не хочете зв'язуватися з розрахунками, можна звернутися до СНіПам і ГОСТам, де є перетин бруса для крокв, балок перекриттів і ін.
