Jakýkoli projekt nosných konstrukcí – systém vazníků musí být vypracován pro konkrétní provozní podmínky. Střešní konstrukce nejsou výjimkou.
Krokve – nosný systém šikmé střechy. Krokvový systém se skládá ze šikmých krokví (nohy krokví), sloupků a šikmých vzpěr. V některých případech jsou spojeny zespodu s přídavnými prvky – krokvemi nebo trámy krokví. Krokve jsou jednou z nejdůležitějších stavebních konstrukcí.
Během provozu jakékoli budovy mají na spolehlivost a pevnost její střechy významný vliv následující hlavní faktory:
- kvalita projektu, úplnost a přesnost inženýrských výpočtů;
- druh nosných konstrukcí (vazníky, vazníkový systém) a kvalita skutečně použitých konstrukčních materiálů;
- použitý střešní materiál a vlastnosti s ním spojené (jeho hmotnost, životnost, požadovaný krok opláštění nebo souvislé podlahy, způsob upevnění, kvalita upevňovacích prvků);
- sníh a související zatížení (sněhové zatížení);
- vítr, větrná růžice v určité oblasti (zatížení budovy větrem);
- kolísání teplot a jejich vliv na střešní konstrukce a materiály;
- další fyzikální a mechanické faktory ovlivňující budovy (seismické atd.).
Všechny tyto faktory je třeba vzít v úvahu při stavbě střechy. Bez speciálních znalostí a zkušeností je téměř nemožné kompetentně provést projekt střešních nosných konstrukcí. Jednou z nejdůležitějších otázek je proto návrh nosného rámu střechy s přihlédnutím ke konkrétním provozním podmínkám.
Specialisté designéři podílející se na návrhu nosných střešních konstrukcí berou v úvahu všechny výše uvedené faktory a požadavky SNiP 2.01.07-85 “Zatížení a dopady”. V moderních podmínkách využívají při své práci specializovaný software.
Zatížení střechy sněhem
Jedním z nejvýznamnějších faktorů ovlivňujících výběr střešní konstrukce je zatížení sněhem. Chcete-li přesně určit sněhovou oblast, můžete kontaktovat projekční nebo stavební organizaci nebo určit podle SNiP 2.01.07-85 “Zatížení a dopady”. Zde musíte odkazovat na mapy vložené do SNiP. Naposledy byly změněny v roce 2008 (viz “Změny SNiP 2.01.07-85”).
“Změny SNiP 2.01.07-85”, to je prakticky nový SNiP, který nahrazuje SNiP z roku 1985. V nové verzi SNiP byly změněny hranice zón a neshodují se se starou mapou a výpočet zatížení ze sněhové pokrývky byl dokončen a souhlasil s požadavky evropských norem.
Odhadovaná hmotnost sněhové pokrývky Q na 1 m? vodorovný povrch země je uveden v tabulce č.1
Podle mapy sněhových oblastí vidíme, že Moskva a Petrohrad patří do třetí sněhové oblasti – 180 kg / m2. Přestože severní části moskevské a leningradské oblasti patří do čtvrté sněhové oblasti s odhadovanou hmotností sněhové pokrývky 240 kg/m2. Patří sem také Tver, Vologda, Jaroslavl, Kostroma, Ivanovo, Nižnij Novgorod.
Republika Karelia patří do páté sněhové oblasti s odhadovanou hmotností 320 kg/m2 a severní část republiky opět do čtvrté.
Specialisté naší společnosti při navrhování systémů krovů, půdních podlah, jednopatrových a dvoupatrových domů berou v úvahu všechny faktory: zatížení sněhem, zatížení větrem a seismické zatížení.
Pro oblasti se zvýšeným zatížením se provádí individuální výpočty a návrh nejen pro jednotlivé prvky, ale pro celý systém nosných konstrukcí domu.
Kvalita konstrukcí vyráběných v našem podniku odpovídá nejvyšším evropským standardům. Řezivo používané pro výrobu střešních vazníků a systémů prochází kontrolou kvality na pevnost – “stress grading”.
Používáme řezivo UPM třídy C18, C24, C30. Mezi naše klienty patří finské stavební společnosti, které o stavbě domů vědí hodně.
Pokud vás zajímají pouze výpočty a ne teorie, můžete rychle provést výpočet systému vazníků na online kalkulačce bez speciálních dovedností.
Dokážete si představit muže bez kostí? Stejně tak šikmá střecha bez vazníkové soustavy působí spíše jako stavba z pohádky o třech prasátkách, kterou živly přírody snadno smetou. Pevný a spolehlivý krokvový systém je klíčem k odolnosti střešní konstrukce. Aby bylo možné kvalitativně navrhnout krokvový systém, je nutné identifikovat a vypočítat parametry, které ovlivňují pevnost navrhované konstrukce.
Například je třeba vzít v úvahu křivky střechy, sklony, aerodynamické koeficienty, koeficienty pro nerovnoměrné rozložení sněhu na povrchu, síly na střešní konstrukční prvky a tak dále. Spočítat to vše co nejblíže skutečné situaci, stejně jako vzít v úvahu všechny zátěže a dovedně posbírat jejich kombinace není snadný úkol.
Pokud chcete porozumět důkladně, seznam užitečné literatury je uveden na konci článku. Samozřejmě, že kurz pevnosti materiálů pro úplné pochopení principů a dokonalý výpočet systému vazníků se nevejde do jednoho článku, proto uvedeme hlavní body pro zjednodušenou verzi výpočtu.
Klasifikace zatížení
Zatížení příhradového systému se dělí na:
- hlavní:
- stálá zatížení – hmotnost samotných příhradových konstrukcí a střechy,
- nepřetržité zatížení – zatížení sněhem a teplotou se sníženou návrhovou hodnotou (používá se, pokud je třeba při kontrole odolnosti zohlednit vliv doby trvání zatížení),
- proměnlivý krátkodobý vliv — sněhové a teplotní vlivy podle plné návrhové hodnoty.
- Další – tlak větru, hmotnost stavebníků, zatížení ledem.
- vyšší moc výbuchy, seismická aktivita, požár, nehody.
- Hranice, při které dochází k selhání konstrukce. Maximální možné zatížení na pevnost konstrukce krokví by mělo být menší než maximální přípustné.
- Mezní stav, při kterém dochází k průhybům a deformacím. Výsledný průhyb systému pod zatížením by měl být menší než maximální možné.
- Ms – zatížení sněhem;
- Q – hmotnost sněhové pokrývky pokrývající 1m 2 ploché vodorovné střešní plochy.
- U střech se strmými sklony s úhlem větším než 60 stupňů se zatížení sněhem nebere v úvahu, Ks=0 (sníh se nehromadí na střechách se strmým sklonem).
- Pro střechy s úhlem 25 až 60 se koeficient bere jako 0,7.
- Pro zbytek se rovná 1.
- objem dřeva (m 3 ) použitého jako bedna se vynásobí hustotou stromu (500 kg / m 3)
- hmotnost příhradového systému
- hmotnost 1m 2 střešního materiálu
- hmotnost 1m 2 hmotnost izolace
- hmotnost 1m 2 dokončovací materiál
- hmotnost 1m 2 hydroizolace.
Pro provedení výpočtu příhradového systému je obvyklé vypočítat maximální zatížení, aby se na základě vypočtených hodnot určily parametry prvků příhradového systému, které toto zatížení vydrží.
Je proveden výpočet vazníkové soustavy šikmých střech pro dva mezní stavy:
Pro jednodušší výpočet se používá pouze první metoda.
Výpočet zatížení sněhem na střeše
Vzorec pro výpočet zatížení sněhem: Ms = Q × Ks × KcKde
Ten závisí na území a je určen z mapy, pro druhý mezní stav – výpočet pro průhyb (když se dům nachází na křižovatce dvou zón, je vybráno zatížení sněhem s velkou hodnotou).
Pro pevnostní výpočet podle prvního typu je hodnota zatížení vybrána podle oblasti bydliště na mapě (první číslice v zadaném zlomku je čitatel), nebo je převzata z tabulky č. 1:
První hodnota v tabulce je měřena v kPa, v závorce je požadovaná převedená hodnota v kg/m2.
Ks – korekční faktor pro úhel sklonu střechy.
Kc – součinitel snášení sněhu ze střech větrem. Za podmínky šikmé střechy s úhlem sklonu 7-12 stupňů v oblastech na mapě s rychlostí větru 4 m/s se předpokládá Kc = 0.85. Mapa ukazuje zónování podle rychlosti větru.
Faktor driftu Kc nebere se v úvahu v oblastech s lednovými teplotami teplejšími než -5 stupňů, protože na střeše se tvoří ledová krusta a sníh neodfoukne. Koeficient se také nebere v úvahu v případě, že je objekt před větrem uzavřen vyšší sousední stavbou.
Sníh padá nerovnoměrně. Často se na závětrné straně vytváří tzv. sněhový pytel, zejména u spojů, lomů (údolí). Pokud tedy chcete pevnou střechu, omezte v tomto místě sklon krokví na minimum, pečlivě zvažte také doporučení výrobců střešní krytiny – sníh může při špatné velikosti převis odlomit.
Připomínáme, že výše uvedený výpočet je vám předkládán ve zjednodušené podobě. Pro spolehlivější výpočet doporučujeme výsledek vynásobit koeficientem bezpečnosti zatížení (pro zatížení sněhem = 1,4).
Výpočet zatížení větrem na příhradový systém
Zjistili jsme tlak sněhu, nyní přejdeme k výpočtu účinku větru.
Bez ohledu na úhel sklonu má vítr na střechu silný vliv: snaží se strmou střechu shodit a ze závětrné strany zvednout plošší střechu.
Pro výpočet zatížení větrem se bere v úvahu jeho horizontální směr, přičemž fouká obousměrně: na fasádu a na sklon střechy. V prvním případě je tok rozdělen na několik částí – část klesá k základu, část toku tangenciálně zespodu svisle tlačí na přesah střechy a snaží se jej zvednout.
Ve druhém případě, působícím na svahy střechy, vítr tlačí kolmo ke svahu a tlačí na něj; na návětrné straně se také tangenciálně vytváří zákrut, který se ohýbá kolem hřebene a mění se ve vztlak již na závětrné straně v důsledku rozdílu tlaku větru na obou stranách.
Pro výpočet průměru zatížení větrem použijte vzorec: Mv = Wo x Kv x Kc x bezpečnostní faktor,
kde Wo – zatížení tlakem větru zjištěné z mapy
Kv – korekční faktor tlaku větru v závislosti na výšce budovy a terénu.
Kc – aerodynamický koeficient, závisí na geometrii střešní konstrukce a směru větru. Hodnoty záporné pro závětří, kladné pro návětrné
Tabulka aerodynamických koeficientů v závislosti na sklonu střechy a poměru výšky budovy k délce (u sedlové střechy)
Pro pultovou střechu vezměte koeficient z tabulky pro Ce1.
Pro zjednodušení výpočtu je snazší brát hodnotu C jako maximum rovnou 0,8.
Pro spolehlivější výsledky doporučujeme násobit bezpečnostní faktor zatížením větrem = 1,2.
Výpočet vlastní hmotnosti střechy
Pro výpočet trvalého zatížení je třeba vypočítat hmotnost střechy na 1 m 2, výslednou hmotnost je nutné vynásobit korekčním faktorem 1,1 – takové zatížení musí systém vazníků vydržet po celou dobu provozu.
Hmotnost střechy se skládá z:
Všechny tyto parametry lze snadno získat zadáním těchto údajů od prodejce nebo se podívat na štítek s hlavními charakteristikami: m 3, m 2, hustota, tloušťka, – provádět jednoduché aritmetické operace.
Příklad: pro izolaci o hustotě 35 kg / m 3, balené v roli o tloušťce 10 cm nebo 0,1 m, délce 10 m a šířce 1.2 m, hmotnost 1 m2 se bude rovnat (0.1 x 1.2 x 10) x 35 / (0.1 x 1.2) = 3.5 kg/m2. Hmotnost ostatních materiálů lze vypočítat podle stejného principu, jen nezapomeňte převést centimetry na metry.
Častěji zatížení střechy na 1 m 2 nepřesahuje 50 kg, proto je ve výpočtech stanovena tato hodnota vynásobená 1.1, tzn. použijte 55 kg/m 2 , což je samo o sobě bráno jako rezerva.
