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


Najlepszy system stropowy?


Betonowe stropy można produkować na różne sposoby – z betonu przygotowanego na placu budowy lub w fabryce, gdzie panują kutemu optymalne warunki. ZOBACZ »



Odkryj nowy wymiar bezpieczeństwa dla Twojego domu »

Żaluzje ceramiczne, szklane, wentylowane. Co wybrać?

Każdemu z nas zależy na zapewnieniu odpowiedniego bezpieczeństwa swoim bliskim i miejscu, które jest dla nas najważniejsze. Wybór...
czytaj dalej »

Które rozwiązanie sprawdzi się w Twoim przypadku? Jak ochronić wnętrze przed słońcem, hałasem lub zimnem? czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Izolacja natryskowa - co warto wiedzieć?

Dobierz najlepszy materiał izolacyjny »

Produkty polimocznikowe można stosować wszędzie tam, gdzie wymagana jest... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »

Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Doszczelniając przegrodę od strony wewnętrznej budynku ograniczamy przenikanie pary wodnej do warstwy izolacyjnej, natomiast... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Sprawdzony sposób na przyspieszenie ocieplenia »

W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i izolacja pod płytą fundamentową... czytaj dalej » Jakiego produktu użyć, by aplikacja była łatwa, efektywność większa, a tempo pracy ekspresowe? czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji podłóg, dachów i fasad?


Istotną różnicą pomiędzy styropianami białymi i grafitowymi jest ich odporność na ZOBACZ »


Najlepszy produkt na tynku termoizolacji? Sprawdź »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?

Obniżona wartość λ pozwala zmniejszyć straty energetyczne oraz wydatki na eksploatacje budynków.
czytaj dalej »

Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa w czyszczeniu... 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 »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
9/2019

Aktualny numer:

Izolacje 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne rozwiązania elewacyjne
  • - Jakość wykonania izolacji z szarego styropianu
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

.