Analiza objętości drewna w konstrukcji dachu

W zależności od typu więźby i nachylenia połaci
Jak obliczyć ilość drewna potrzebną do wykonania wiązara dachowego?
Jak obliczyć ilość drewna potrzebną do wykonania wiązara dachowego?
Röben

Niejednokrotnie stoimy przed problemem wyboru odpowiedniego typu wiązara dachowego w projektowanym obiekcie. Na decyzję dotyczącą przyjęcia odpowiedniego rozwiązania konstrukcyjnego niejednokrotnie wpływ ma kształt dachu, planowane wykorzystanie poddasza, możliwości wykonawcze oraz koszty realizacji.

Autorzy artykułu podjęli próbę oceny ilości potrzebnego surowca, w tym przypadku drewna, do wykonania wiązara dachowego. Przeprowadzili obliczenia statyczno-wytrzymałościowe mające na celu określenie wpływu nachylenia połaci dachowej na wymiary przekrojów poprzecznych elementów konstrukcyjnych wiązarów dachowych.

Analizie poddano trzy rodzaje wiązarów, tj. krokwiowy (K), krokwiowo-jętkowy (K-J) i płatwiowo-kleszczowy (P-K). W każdym przypadku przeanalizowano stan granicznej nośności (SGN) i stan granicznej użytkowalności (SGU) dla trzech kątów nachylenia połaci dachowej: 35°, 45° i 55°.

Czytaj też: Stropodachy strome z izolacją termiczną układaną na krokwiach >>>

Przeanalizowano wpływ nachylenia połaci na przekrój krokwi jako wspólnego elementu konstrukcyjnego wszystkich rozważanych wiązarów oraz pozostałych elementów konstrukcyjnych. Dla każdego przypadku określono objętość materiału potrzebnego do wykonania wiązara.

Założenia do analizy

Wykonano obliczenia statyczno-wytrzymałościowe na podstawie następujących założeń:

  • rozpiętość dźwigarów w osiach wynosi 800 cm, w rozstawie co 90 cm,
  • nachylenia połaci dachowej to: 35°, 45° i 55°,
  • budynek znajduje się w terenie zabudowanym średnio wysokim (do 10 m),
  • przekrojem bazowym krokwi jest prostokąt o wymiarach 6×17,5 cm, w stosunku do którego określa się procent wykorzystania przekroju w SGN i SGU,
  • ugięcie dopuszczalne krokwi wynosi l/300,
  • w przypadku przekroczenia nośności lub przewymiarowania zmieniane są wymiary przekroju poprzecznego, tak by zachowany był stosunek h/b ≈ 1/3 oraz wytężenie wynosiło ~90%,
  • wiązary wykonane są z drewna o klasie C22,
  • w przypadku wiązara z jętką przyjmuje się, że przekroje jętki i krokwi są takie same,
  • przekroje pozostałych elementów konstrukcyjnych, jak: płatwi, kleszczy, mieczy, belek stolcowych, dla wszystkich kątów nachylenia połaci dachowej są niezmienne,
  • w obliczeniach uwzględniono obciążenie klimatyczne (śnieg i wiatr - I strefa) oraz obciążenie stałe (ciężar własny konstrukcji, ocieplenie, pokrycie dachowe - dachówka ceramiczna, łacenia).
Abstrakt

W artykule autorzy rozważają trzy typy drewnianych dźwigarów dachowych: krokwiowy (K), krokwiowo-jętkowy (K-J) i płatwiowo-kleszczowy dwustolcowy (P-K). Dla stałej rozpiętości wiązarów przyjmują zmienny kąt nachylenia połaci dachowej, wynoszący odpowiednio: 35°, 45°, 55°. Analiza dotyczy wpływu kąta nachylenia połaci na wymiary przekroju poprzecznego elementów konstrukcyjnych dźwigara. Pozwala ustalić objętość surowca (drewna) potrzebnego do wykonania określonych typów dźwigarów tylko w pewnym zawężonym zakresie parametrów.

Analysis of timber volume in roof structure according to truss system type and roof pitch

The authors of the article have reviewed three types of wooden roof girders: rafter roof (R-R), rafter-collar beam roof (R-C) and purlin roof (R-P). The truss span remains fixed while various roof pitches are assumed at 35°, 45° or 55°, respectively. The analysis concerns the impact of the roof pitch on the dimensions of cross section of girder structure components. Based on the above analysis, volumes of raw material (timber) required to build specific types of truss systems can be determined, however only within a certain restricted range of parameters.

Analiza wyników

Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe przeprowadzono dla trzech rodzajów wiązarów dachowych, tj. krokwiowego, krokwiowo-jętkowego i płatwiowo-kleszczowego dwustolcowego (RYS. 1) z wykorzystaniem obowiązujących norm [1-4].

RYS. 1. Szkice wiązarów dachowych; fot. archiwa autorów (A. Grabowski, A. Niespodziana, M. Olejniczak)
RYS. 1. Szkice wiązarów dachowych; fot. archiwa autorów

Każdy typ wiązara przeanalizowano dla trzech kątów nachylenia połaci, tj. 35°, 45° i 55°, zachowując stałą rozpiętość osiową równą 800 cm.

Sprawdzono SGN i SGU i ustalono przekroje elementów konstrukcyjnych, tak by ich wytężenie było bliskie 90%.

Otrzymane przekroje spełniające oba stany graniczne odniesiono do bazowego przekroju prostokątnego 6×17,5 cm, ustalając tzw. "procentowe wykorzystanie przekroju".

W przypadkach, w których zaprojektowany element konstrukcyjny krokwi ma przekrój większy niż 105 cm2 (6×17,5 cm), pojawia się procent większy niż 100.

W TAB. 1 zestawiono wymagane wymiary przekrojów prostokątnych krokwi dla trzech typów wiązarów w zależności od nachylenia ich połaci. Przedstawione w tabeli dane liczbowe zinterpretowano graficznie na RYS. 2.

TABELA 1. Zestawienie wymaganych przekrojów krokwi [cm<sup>2</sup>]
TABELA 1. Zestawienie wymaganych przekrojów krokwi [cm2]
RYS. 2. Zależność pola przekroju poprzecznego krokwi od nachylenia ich połaci; rys. archiwa autorów (A. Grabowski, A. Niespodziana, M. Olejniczak)
RYS. 2. Zależność pola przekroju poprzecznego krokwi od nachylenia ich połaci; rys. archiwa autorów

Analizując otrzymane wyniki, można stwierdzić, że najkorzystniej wypada wiązar płatwiowo-kleszczowy, ponieważ wymagany przekrój krokwi jest tam najmniejszy.

  • Dla połaci o kącie nachylenia 35° jest on o 45% mniejszy niż w dźwigarze płatwiowo-kleszczowymi, o 165% mniejszy od przekroju w dźwigarze krokwiowym.
  • W przypadku kąta 45° otrzymujemy 60% wzrost powierzchni dla wiązara krokwiowo-jętkowego i 189% dla wiązara krokwiowego.
  • Podobne tendencje zauważa się dla kąta 55%. W tym przypadku wymagany przekrój krokwi w konstrukcji krokwiowo-jętkowej jest o 40% większy w stosunku do przekroju krokwi w dźwigarze płatwiowo-kleszczowym, a w konstrukcji krokwiowej o 148%.

Przyjmując więc pewien przekrój za bazowy (6×17,5 cm), obliczono dla każdego z rozpatrywanych przypadków stosunek procentowy przekroju wymaganego do przekroju bazowego. Przedstawione analizy z rozdziałem na SGN i SGU zestawiono w TAB. 2 i TAB. 3.

TABELA 2. Zestawienie wyników SGN dla krokwi
TABELA 2. Zestawienie wyników SGN dla krokwi
TABELA 3. Zestawienie wyników SGU dla krokwi
TABELA 3. Zestawienie wyników SGU dla krokwi
DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 5/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jakie właściwości ma pianobeton i gdzie się go stosuje?

ciepła belka montażowa

Zastosowany w miejsce chudego betonu poprawia izolacyjność podłóg i posadzek na gruncie powodując oszczędność energii czytaj dalej »

 


Termomodernizacja - od czego zacząć?

Farby do wnętrz i elewacji - jakie powinny być?

Bardzo ważna przed podjęciem jakichkolwiek działań jest ocena stanu technicznego budynku podlegającego termomodernizacji. czytaj dalej » W 2002r. rynek farb fasadowych został zrewolucjonizowany przez farbę zolowo-krzemianową, która bazuje na całkowicie nowatorskiej koncepcji spoiw, dzięki czemu... czytaj dalej »

Wszystko, co warto wiedzieć o izolacji budynku »


Komfortowy i energooszczędny dom zapewnia swoim mieszkańcom izolację od gorąca, zimna, hałasu oraz... wysokich rachunków za ogrzewanie i klimatyzację czytaj dalej »

 


Jak oszczędzić podczas izolacji poddasza?

Co to jest polistyren ekstrudowany XPS?

Każdy chce oszczędzić. To dość oczywiste, nie trzeba tego udowadniać. Natomiast tylko niektórzy potrafią spojrzeć w przyszłość i przeanalizować swoje wydatki w perspektywie czasu, tak żeby naprawdę oszczędzić, a nie zapłacić później i to w nieprzewidzianym momencie. czytaj dalej » Dynamiczny rozwój rynku budowlanego i coraz bardziej restrykcyjne przepisy ukierunkowane na dbałość o otaczające nas środowisko powodują, że inwestorzy, projektanci i wykonawcy szukają proekologicznych, trwałych materiałów budowlanych wysokiej jakości. czytaj dalej »

Czego użyć do wykonania szczelnej izolacji dachu?

Istotnym elementem współczesnych powłok hydroizolacyjnych, pełniących znacznie bardziej złożone funkcje niż w przeszłości, są dziś także walory estetyczne i mechaniczne. czytaj dalej »


Jak efektywnie uszczelnić okna?

Jak poprawić komfort akustyczny budynku?

Przy ocieplaniu zapomina się o tym, że bardzo duży ubytek ciepła następuje w wyniku ubogiej lub źle położonej izolacji framugi okiennej...
czytaj dalej »

Czy wiesz, jakich materiałów użyć by podnieść izolacyjność akustyczną ścian? czytaj dalej »

Termomodernizacja pomoże w walce ze smogiem?

Smog to temat bardzo nośny w mediach, zwłaszcza w okresie zimowym, kiedy w powietrzu unoszą się "efekty" palenia byle czymczytaj dalej »


Planujesz wykonanie bądź modernizację dachu?

Jak wybrać płytę styropianową w systemie ETICS?

Obecnie uszczelnienie co piątego dachu płaskiego oraz co piąta termoizolacja na krokwiach...
czytaj dalej »

Jakość izolacyjności termicznej systemu ETICS, zależy od materiału termoizolacyjnego, użytego w tym systemie. czytaj dalej »

Jak obliczać wymiary oraz parametry izolacji technicznych dla różnych systemów?

Skorzystaj z rozwiązań online i sprawnie wykonuj obliczenia na większości urządzeń! czytaj dalej »

dr inż. Adam Grabowski
dr inż. Adam Grabowski
Adam Grabowski ukończył Wydział Budownictwa ATR w Bydgoszczy (obecnie UTP). Pracuje w Katedrze Mechaniki Konstrukcji Wydziału Budownictwa Architektury i Inżynierii Środowiska Uniwersytetu Technologicz... więcej »
dr inż. Aleksandra Niespodziana
dr inż. Aleksandra Niespodziana
Aleksandra Niespodziana ukończyła Wydział Budownictwa ATR w Bydgoszczy (obecnie UTP). Pracuje w Katedrze Mechaniki Konstrukcji Wydziału Budownictwa Architektury i Inżynierii Środowiska Uniwersyt... więcej »
dr inż. Maria Olejniczak
dr inż. Maria Olejniczak
Maria Olejniczak ukończyła Wydział Budownictwa ATR w Bydgoszczy (obecnie UTP). Pracuje w Katedrze Mechaniki Konstrukcji Wydziału Budownictwa Architektury i Inżynierii Środowiska Uniwersytetu Tec... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
9/2018

Aktualny numer:

Izolacje 9/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Detale w konstrukcji dachów zielonych
  • - Skażenia mikrobiologiczne na elewacjach
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.