Kalkulator Strešnih Leg - Načrtovanje, Materiali in Ocena Stroškov

Kalkulator strešnih paličnih nosilcev

Kalkulator strešnih paličnih nosilcev oceni dolžino lesa, število spojev, obtežbo in stroške materiala strešnega paličnega nosilca na podlagi njegovega razpona, naklona, razmika in materiala. Orodje zajema pet pogostih zasnov paličnih nosilcev: s srednjim stebrom, z dvema stebroma, tipa fink, howe in pratt.

Kaj je strešni palični nosilec?

Strešni palični nosilec je montažni okvir, običajno iz lesa ali jekla, ki podpira streho. Sestavljen je iz ravnih elementov, povezanih v trikotnike. Trikotnik pod obtežbo ohrani svojo obliko, zato okvir prenaša težo s preprostimi tlačnimi in nateznimi silami namesto z upogibanjem. Tako lahko palični nosilec premosti širino stavbe brez stebrov ali nosilnih sten pod njim.

Zgornja elementa paličnega nosilca se imenujeta zgornja pasova oziroma škarnika. Oblikujeta poševno strešno linijo. Spodnji element je spodnji pas. Običajno poteka vodoravno in pogosto hkrati služi kot stropnik. Elementi, ki znotraj trikotnika povezujejo zgornji in spodnji pas, se imenujejo mrežni elementi.

Vrste paličnih nosilcev

• Srednji steber: en navpični steber poteka od vrha do sredine spodnjega pasu. To je najpreprostejša zasnova, pogosta pri majhnih razponih, na primer pri lopah in garažah za en avtomobil.
• Dva stebra: en srednji steber nadomestita dva navpična stebra in dve diagonali, ki obtežbo porazdelijo čez širši srednji del. Primeren je za nekoliko daljše razpone kot nosilec s srednjim stebrom.
• Fink: mrežni elementi med zgornjim in spodnjim pasom tvorijo obliko črke W. To je najpogostejša oblika v stanovanjski gradnji, ker učinkovito uporablja les pri širokem razponu.
• Howe: poimenovan po Williamu Howu, ki je zasnovo patentiral leta 1840. Navpični in diagonalni elementi tvorijo vzorec, ki je bil prvotno izveden z železnimi palicami za navpične elemente in lesom za diagonale.
• Pratt: poimenovan po Thomasu in Calebu Prattu, ki sta zasnovo patentirala leta 1844. Po obliki je skoraj zrcalna podoba nosilca Howe.

Kako izračunati strešni palični nosilec

Formula za višino

Višina je višina paličnega nosilca na vrhu, merjena nad spodnjim pasom. Naklon je izražen kot število palcev dviga na 12 palcev (30,5 cm) vodoravnega razpona, zapisano kot x/12.

$\text{Višinska razlika} = \frac{\text{Razpon}}{2} \times \frac{\text{Naklon}}{12}$

Naklon 4/12 pri razponu 24 čevljev daje višino (24 ÷ 2) × (4 ÷ 12) = 4 čevljev (1,2 m).

Formula za dolžino škarnika

Polovica razpona in višina tvorita krajši stranici pravokotnega trikotnika. Škarnik je daljša stranica, ki jo izračunamo s Pitagorovim izrekom.

$\text{Dolžina špirovca} = \sqrt{\left(\frac{\text{Razpon}}{2}\right)^2 + \text{Višinska razlika}^2}$

Formula za skupno dolžino lesa

Skupna dolžina lesa je vsota dolžin obeh škarnikov, spodnjega pasu in mrežnih elementov. Formula za mrežne elemente je odvisna od vrste paličnega nosilca.

Srednji steber: dolžina mrežnega elementa je enaka višini, saj steber poteka naravnost od vrha do spodnjega pasu.

$\text{Skupna dolžina lesa} = (2 \times \text{Dolžina špirovca}) + \text{Razpon} + \text{Višinska razlika}$

Dva stebra: dolžina mrežnih elementov je sestavljena iz srednjega stebra, enakega višini, in dveh diagonal, ki potekata od četrtinskih točk spodnjega pasu do vrha.

$\text{Skupna dolžina lesa} = (2 \times \text{Dolžina špirovca}) + \text{Razpon} + \text{Višinska razlika} + 2\sqrt{\left(\frac{\text{Razpon}}{4}\right)^2 + \text{Višinska razlika}^2}$

Fink: mreža v obliki črke W ima štiri dele. Dva potekata od četrtinskih točk zgornjega pasu navzdol do tretjinskih točk spodnjega pasu. Druga dva se od teh spodnjih točk nadaljujeta navzgor do vrha.

$\text{Mrežni elementi} = 2\left[\sqrt{\left(\frac{\text{Razpon}}{4}-\frac{\text{Razpon}}{3}\right)^2+\left(\frac{\text{Višinska razlika}}{2}\right)^2} + \sqrt{\left(\frac{\text{Razpon}}{2}-\frac{\text{Razpon}}{3}\right)^2+\text{Višinska razlika}^2}\right]$

$\text{Skupna dolžina lesa} = (2 \times \text{Dolžina špirovca}) + \text{Razpon} + \text{Mrežni elementi}$

Howe in pratt: dva kratka navpična elementa se stikata z zgornjim pasom na polovici višine, dve diagonali pa potekata od tam do vrha.

$\text{Mrežni elementi} = \text{Višinska razlika} + 2\sqrt{\left(\frac{\text{Razpon}}{4}\right)^2 + \left(\frac{\text{Višinska razlika}}{2}\right)^2}$

$\text{Skupna dolžina lesa} = (2 \times \text{Dolžina špirovca}) + \text{Razpon} + \text{Mrežni elementi}$

Vsaka vrsta paličnega nosilca ima tudi določeno število spojev, točk, kjer se elementi stikajo: nosilec s srednjim stebrom jih ima 4, nosilec z dvema stebroma 6, nosilci fink, howe in pratt pa vsak 7.

Formula za projektno obtežbo, ki jo prenaša posamezni palični nosilec

Ta vrednost je obtežba, ki jo mora podpirati posamezni palični nosilec, ne pa največja obtežba, ki jo lahko varno prenese. Palični nosilec prevzame strešno obtežbo s pasu, ki sega do polovice razdalje do naslednjega nosilca na vsaki strani. Širina tega pasu je razmik med nosilci, pretvorjen iz palcev v čevlje.

$\text{Projektna obtežba na palični nosilec} = \text{Projektna obtežba} \times \frac{\text{Razmik}}{12} \times \text{Razpon}$

Projektna obtežba se vnese v funtih na kvadratni čevelj (psf) in zajema skupno koristno obtežbo zgornjega pasu, stalno obtežbo zgornjega pasu in stalno obtežbo spodnjega pasu. Privzeta vrednost kalkulatorja je 50 psf, kar ustreza običajnemu stanovanjskemu paličnemu nosilcu 30-10-10: 30 psf koristne obtežbe, 10 psf stalne obtežbe zgornjega pasu in 10 psf stalne obtežbe spodnjega pasu. Gradbeni predpisi določajo najmanjšo koristno obtežbo strehe, lokalna snežna obtežba pa lahko to najmanjšo vrednost poveča.

Vrednost obtežbe ni nosilnost paličnega nosilca. Dejanska nosilnost je odvisna od vrste in kakovosti lesa, velikosti elementov ter kovinskih veznih plošč na vsakem spoju, česar ta kalkulator ne izračunava. V Združenih državah oddelek R802.10.2 predpisa IRC zahteva, da so palični nosilci projektirani po standardu ANSI/TPI 1. Projektant paličnih nosilcev ali pooblaščeni inženir mora vsako zasnovo odobriti, preden je nosilec izdelan ali obremenjen.

Formula za oceno stroškov

$\text{Ocena stroškov} = \text{Skupna dolžina lesa} \times \text{Stroški materiala na čevelj}$

Kalkulator uporablja približne stroške na tekoči čevelj: 2,50 $ za les, 5,75 $ za jeklo in 4,25 $ za inženirski les (lepljeni furnirni les ali podobni izdelki). Vrednosti zajemajo samo surov material, ne pa veznih plošč, dela, dostave ali stroškov projektiranja.

Primer izračuna

Primer 1: palični nosilec s srednjim stebrom

Vhodni podatki: srednji steber, razpon 24 čevljev, naklon 4/12, razmik 24 palcev, projektna obtežba 50 psf, les.

1. Višina = (24 ÷ 2) × (4 ÷ 12) = 4,00 čevljev (1,22 m)
2. Dolžina škarnika = √(12² + 4²) = √160 = 12,65 čevljev (3,86 m)
3. Skupna dolžina lesa = (2 × 12,65) + 24 + 4 = 53,30 čevljev (16,2 m)
4. Spoji = 4
5. Projektna obtežba na palični nosilec = 50 × (24 ÷ 12) × 24 = 2.400,00 funtov (1090 kg)
6. Ocena stroškov = 53,30 × 2,50 $ = 133,25 $

Primer 2: palični nosilec fink

Vhodni podatki: fink, razpon 40 čevljev, naklon 5/12, razmik 16 palcev, projektna obtežba 50 psf, jeklo.

1. Višina = (40 ÷ 2) × (5 ÷ 12) = 8,33 čevljev (2,54 m)
2. Dolžina škarnika = √(20² + 8,33²) = √469,44 = 21,67 čevljev (6,61 m)
3. Mrežni elementi = 2 × [√((10−13,33)² + 4,17²) + √((20−13,33)² + 8,33²)] = 2 × (5,34 + 10,67) = 32,02 čevljev (9,76 m)
4. Skupna dolžina lesa = (2 × 21,67) + 40 + 32,02 = 115,35 čevljev (35,2 m)
5. Spoji = 7
6. Projektna obtežba na palični nosilec = 50 × (16 ÷ 12) × 40 = 2.666,67 funtov (1210 kg)
7. Ocena stroškov = 115,35 × 5,75 $ = 663,26 $

Uporaba kalkulatorja

1. Izberite vrsto paličnega nosilca: srednji steber, dva stebra, fink, howe ali pratt.
2. Vnesite razpon, vodoravno razdaljo med zunanjima stenama, v čevljih.
3. Vnesite naklon kot x/12, kjer je x število palcev dviga na čevelj razpona. Kalkulator sprejema vrednosti do 12/12.
4. Vnesite razmik med paličnimi nosilci v palcih. Običajne vrednosti so 16, 19,2 in 24 palcev (61 cm).
5. Vnesite projektno obtežbo v funtih na kvadratni čevelj ali uporabite privzeto vrednost 50 psf.
6. Izberite material: les, jeklo ali konstrukcijski les.
7. Preberite rezultate: višino, skupno dolžino lesa na palični nosilec, število spojev, projektno obtežbo na palični nosilec in oceno stroškov na palični nosilec.

Pogosta vprašanja

Česa ta kalkulator ne izračuna?

Ne preverja, ali lahko palični nosilec varno prenese svojo obtežbo. Poroča le o geometriji, dolžini lesa, številu spojev, obtežbi, ki jo mora nosilec prenašati, in približnih stroških materiala. Za preverjanje, ali lahko palični nosilec prenese to obtežbo, je potrebna inženirska programska oprema ali pooblaščeni projektant paličnih nosilcev, ki dela po standardu ANSI/TPI 1.

Zakaj je privzeta projektna obtežba 50 psf?

Petdeset psf je običajna skupna vrednost za stanovanjske strehe: 30 psf koristne obtežbe zgornjega pasu, 10 psf stalne obtežbe zgornjega pasu in 10 psf stalne obtežbe spodnjega pasu. Večja lokalna snežna obtežba ali težja strešna kritina lahko poveča uporabljeno vrednost.

Koliko spojev ima posamezna vrsta paličnega nosilca?

Nosilec s srednjim stebrom ima 4 spoje. Nosilec z dvema stebroma jih ima 6. Finkovi, Howovi in Prattovi nosilci imajo vsak po 7 spojev: dve peti, vrh, dve stični točki zgornjega pasu in dve stični točki spodnjega pasu.

Zakaj se projektna obtežba na palični nosilec zmanjša, ko so nosilci postavljeni bliže skupaj?

Vsak palični nosilec prenaša obtežbo s pasu strehe, katerega širina je enaka razmiku. Manjši razmik pomeni ožji pas na posamezni nosilec, zato vsak nosilec prenaša manj, čeprav je skupno potrebnih več nosilcev.

Kakšna je razlika med nosilcem s srednjim stebrom in nosilcem z dvema stebroma?

Nosilec s srednjim stebrom uporablja en osrednji steber in je primeren za krajše razpone. Nosilec z dvema stebroma uporablja dva stebra in dve diagonali, razporejene po sredini razpona, zato lahko pri enaki višini premosti nekoliko širši razpon.

Ali ocene stroškov vključujejo delo in montažo?

Ne. Ocena stroškov zajema samo surov material in temelji na strošku lesa na tekoči čevelj. Vezne plošče, delo, dostava, najem dvigala in stroški projektiranja niso vključeni.

Viri

1. American Wood Council. National Design Specification for Wood Construction. Leesburg, VA.
2. International Code Council. International Residential Code, oddelek R802.10.2.
3. Truss Plate Institute. ANSI/TPI 1: National Design Standard for Metal Plate Connected Wood Truss Construction. Alexandria, VA.
4. Structural Building Components Association. BCSI: Guide to Good Practice for Handling, Installing, Restraining & Bracing of Metal Plate Connected Wood Trusses. Madison, WI.