Дерево-алюминиевые конструкции

[Piligrim]

Как всегда, новую пищу для размышлений дает клиент, пришедший с не совсем стандартным заказом.

Нестандартность второго заказа заключается в перекрытии сравнительно больших пролетов, без использования промежуточных опорных стоек, его технологических особенностях, касающихся прежде всего монтажа и небольшой несущей способности опорной части.

Итак,задача:

1. Коттедж на Киевке.

Он выполнен в стиле палаццо, то есть с внутренним двориком, который перекрыт артриумом, то есть, стеклянной крышей.

Коттедж двухэтажный, соответственно, атриум- это второй свет, смонтированный на отметке верха кровли. Кровля - двухскатная, ничего особенного. Достаточно простая конструкция в плане проектирования, изготовления.....НО не монтажа.

Стиль отделки коттеджа- рустикальный, то есть в классическом стиле.

Идея архитектора заключалась в том, чтобы сделать ложные деревянные балки, которые бы выполняли функцию исключительно декора, то есть, не несли никакой чисто утилитарной функции.

Правда, как это реально сделать, архитектором указано не было. Несущие функции остекления несла бы металлическая конструкция, на которую бы опиралась светопрозрачная кровля атриума.

Размеры опоры в плане 8.3х8,3 метра, длина наклонной стропилы до конькового элемента- 5,3 пог.м.

Во время строительства в первоначальный проект были внесены изменения.

Стенки атриума сделали из конструкционного пеноблока, но на грани несущей способности ближе к низу ее предела.

Мои съездили на объект, посмотрели, и сразу сказал, что проблемы в изготовлении самой конструкции нет (это два ската), а вот проблемы с подъемом на отметку монтажа самих несущих конструкций есть, причем большие.

Установить кран для подачи снаружи конструкций не было никакой возможности, так как дом уставлен лесами со стороны фасада, ведутся работы по прокладке сетей и т.д.

Значит элементы несущего каркаса надо подавать изнутри дома...

Но...

Какие это должны быть конструкции?

Первая мысль- стальные. Опорного каркаса.

Прикинули его конструктив, что это все-таки по идее должна быть стальная ферма.

Но...

Для подачи нужно будет использовать леса, которые будут мешать подъему элементов фермы.

Причем, подъему, РУЧНОМУ.

Хорошо, к примеру, каким-то образом (я такого не знаю ), на пупу.... все-таки подали.

Что делать дальше?

Как ее собирать на месте? Варить сваркой? (кстати, делать это должна фирма, имеющая соотвтетствующие сеетификаты и квалификацию сварщика "с клеймом". В случае с ДКК таких требований нет. ). Нарушим антикоррозийное покрытие, стыки потом надо будет красить... Чем?

Но главное, что нагрузка на несущую стенку, будет уже на грани фола, так как стальная конструкция сама уже весит немало...

Коньковый профиль длиной около 9 метров , значит его надо будет делать из двух частей. Как их соединять?

Крыша из черепицы сделана начисто, ничего собирать на ней и варить на ее плоскости не получится.

Да и прогибы даже от собственного веса несущей конструкции будут весьма значительные.

А какие будут прогибы в момент приложения всех нагрузок?

(замучаешься потрескавшиеся стеклопакеты менять)

 

В-общем, одни вопросы.... ответов практически нет.

Что, тупик? Расписаться в собственном бессилии?

Э, нет... не такое строили...

 

Выехал на объект, посмотрел все в натуре своим "кирпично-бетонным" глазом

Нашел подъезд для установки крана и подачи конструкций в зоны монтажа. Это было решением одного из главных вопросов.

Материалы будут подаваться только извне, а внутри - только леса, с которых будет производиться монтаж.

 

Теперь главное- почему были выбраны в качестве несущих именно Деревянные Клееные Конструкции (ДКК).

Потому что они имеют массу основных конструктивных преимуществ по сравнению со стальными, а тем более- алюминиевыми.

Об этом нам еще в технаре рассказывали на лекциях по "Строительным Конструкциям" еще в далеком 1979-ом.

И в ряде случаев, в том числе о том объекте, о котором идет речь, по сути, альтернативы им просто нет.

 

В чем же состоят они, эти преимущества?

 

1. Возможность перекрытия бОльших пролетов, нежели сталью, а тем более, алюминием, без использования дополнительных опорных промежуточных стоек. В рассматриваемом случае они просто исключены для всех типов.

То есть, конструктив каркаса кровли- висячие стропила с опорой на мауэрлат по контуру, с затяжкой из клееного бруса (как вариант - нержавеющий трос, но это- менее предпочтительно)

Длина висячей стропилы из ДКК может достигать 30 (!!!) метров, и быть сечением до 2000 мм. Хотя, применительно к нашим случаям остекления, и длина и сечение будет намного меньшим.

2. Низкий вес, по сравнению со сталью.

А, следовательно, большинство работ по монтажу каркаса из ДКК будет выполнено без использования специальных грузоподъемных механизмов, за исключением крана для подачи бруса и материалов атриума на крышу. То есть, вручную.

Стальную ферму в зону монтажа при данных условиях можно подать разве что вертолетом.

Главное- что вес конструкции на опорную стенку будет однозначно меньшим, чем со стальным каркасом.

3. Для сборки каркаса не потребуется сварки, а следовательно, потом не будет головной боли что делать со стыками, восстанавливать антикоррозийное покрытие и лицевую окраску.

4. Внешний вид.

Когда я сказал клиенту, что он все таки получит дерево, как это задумал архитектор, только не в качестве декора, а несущей конструкции, то он чуть ли не подпрыгнул от счастья. Так как они с ним зашли в закономерный для данной ситуации тупик.

Идея есть, а пути ее реализации не было.

Я уже не раз писал в форуме, что и сам очень люлю дерево в его натуральном виде, а не во всяких там "Декоралах".

Хотя декорал то же ничего, особенно, когда своим носом в конструкцию не тычешь. Но тут - другой случай.

6. Возможность придания деревянным конструкциям различных оттенков под ценные породы дерева

7. Огнестойкость.

При пропитке антипиренами ненамного уступает стали, а тем более алюминию.

8. Для монтажа ДКК требуется квалификация намного ниже, чем нежели для сварки стальных несущих констукций сварщиком "с клеймом".

9. Цена.

Может показаться странным, но цена в целом, по сравнению с конструкциями на стальном, а тем более алюминиевом каркасе, должна быть ниже.

По-крайней мере, об этом нам тогда еще на лекциях говорили.

 

Но главное, не цена, а конструктивные возможности и технология монтажа.

Которые делают проект или реальным, или .... нереальным.

 

Итог:

- мы фактически отказались от первоначального предложенного варианта, в виду невозможности его реализации с конструктивной точки зрения, технологии монтажа и допущенной менеджером проекта ошибки в цене Договора, делающей этот проект убыточным для фирмы.

А, следовательно, бессмысленным.

- предложили новое конструктивное решение с использованием ДКК, значительно упростив второе (усложненное, по желанию клиента, на стальном каркасе, но еще менее надежное, даже неосуществимое, с конструктивной точки зрения ), причем, уложились в объявленную ранее цену.

Причем,без потери потребительских свойств конструкции, надежности в эксплуатации (они даже увеличились).

 

Единственным минусом для "чистых" алюминщиков в реализации подобного рода проектов является то, что доля стоимости изготовления и монтажа самого алюминия нем резко снижается, а следовательно, доля прибыльности то же. Основные деньги ты отдаешь субчикам по монтажу каркаса и изготовителям деревоалюминиевых окон.

Вот для кого поле для деятельности то

(Как всегда, "инженер" берет верх над "торгашом" )

 

 

И все это- ДКК.

Ну все, пошел ТЗ по вентиляции и микроклимату, применительно к данному объекту, для сквозняков писать.

Без этого, об использовании ДКК в конструкциях атриумов, зимних садов и крыш лучше вообще забыть.

 

ЗЫ: Есть еще один, третий по счету проект, в котором альтернативы ДКК то же нет.

Он намного сложнее, чем второй.

Но что-то конкретное о нем еще рано писать, он на стадии проработки.

А голову там есть над чем поломать.

Но оно того стоит.... 100 кв.м только в плане- это не шутка...

[eternal]

вот бы ещё фотку или эскизик для наглядности

[Misha]

вот бы ещё фотку или эскизик для наглядности

Ну там обычная двухскатная крыша на балках сделанная.

Ничего нестандартного, кроме размеров.

[Shmulke]

По поводу алюминия понятно (у Буга каталоги хорошие) надо просто попробывать, тут я думаю ничего сложного. А вот каркас, как я понял это и есть основная сложность в разработке дерево-алюминиевого (ДАЛ) зимнего сада. Может кто подскажет методику расчёта (а лучше пример готового расчёта ) или хотя бы литературу, где бы это описывалось по проще ( а то много времени надо чтобы весь сопромат перерыть и вспомнить основные принципы расчётов).

 

Заранее благодарю.

Изменено 15 сентября, 2008 пользователем Shmulke

[lobb]

Меня интересует расчет статики для подобной системы (рисунок из первого сообщения).

Есть ли какие-то специальные программы для расчета деревянной подсистемы, ведь вся статика ложится на неё?

Если сравнивать стандартные алюминиевые стойку и ригель, то, как они соотносятся с деревянными, если учесть, что алюминиевые профили пустотелые и без усиления внутри?

[steelrag]

Для вертикального витража есть альбомы решений и профили (Татпроф, СиАЛ). Если это не зимний сад, зачем пугать заказчика ценой импортного материала? Точности монтажа в простом прямоугольнике достичь нетрудно. Кстати облицованные алюминием деревянные окна тоже ещё живы.

[Lega Sega]

Меня интересует расчет статики для подобной системы (рисунок из первого сообщения).

Есть ли какие-то специальные программы для расчета деревянной подсистемы, ведь вся статика ложится на неё?

Если сравнивать стандартные алюминиевые стойку и ригель, то, как они соотносятся с деревянными, если учесть, что алюминиевые профили пустотелые и без усиления внутри?

В принципе какая разница чего считать-то? Строймех он, что для алюминия, что для деревяшки одинаковый. Единственный нюанс у алюминия и дерева модуль упругости разный. При этом "для дерева" берем в кавычки, так как там, во-первых, от вида древесины зависит ель там дуб, во-вторых, от вида применяемого изделия - просто брус, клееный брус, ЛВЛ брус и так далее, ну и от направления волокон.

Отсюда же ответ, как соотносить алюминиевое и деревянное сечение, опять через модуль упругости.

Т.е. если для сосны E=117000кг/см в2, а для алюминия 710000 кг/см в2, то например брус с сечением 50х100 мм имеет момент инерции 416 см в 4, что эквивалентно

117000/710000=0,165 х 416 = 68,5 см в 4 для алюминия. Если я, конечно, чего не путаю, а то позабывал уже все - прибегут сейчас знатоки и ногами запинают.

[4UDO]

В формуле расчета на ветер, например, в СНиПе модуль упругости материала имеется. Грубо, когда подбираем минимальный момент инерции сечения, то отталкиваемся именно от модуля упругости, т.к. остальные цифры будут одни и те же. В итоге, когда балка требуется с моментом инерции, например, 200 см^4, то мы понимаем, что это может быть алюминиевая стойка с глубиной 120-140 мм или брус с гораздо большими габаритами для достижения того же момента инерции.

[lobb]

Т.е. если для сосны E=117000кг/см в2, а для алюминия 710000 кг/см в2, то например брус с сечением 50х100 мм имеет момент инерции 416 см в 4, что эквивалентно

117000/710000=0,165 х 416 = 68,5 см в 4 для алюминия. Если я, конечно, чего не путаю, а то позабывал уже все - прибегут сейчас знатоки и ногами запинают.

По идее, алюминиевая стойка пустотелая внутри, толщина стенки 2-2,5 мм, а деревянный брус сплошной, площадь сечения у него намного больше, даже если модуль упругости алюминия в разы больше, то моменты инерции должны быть сопоставимыми, или я не прав?

[Lega Sega]

По идее, алюминиевая стойка пустотелая внутри, толщина стенки 2-2,5 мм, а деревянный брус сплошной, площадь сечения у него намного больше, даже если модуль упругости алюминия в разы больше, то моменты инерции должны быть сопоставимыми, или я не прав?

Я выше привел пример,

момент инерции для полнотелого бруса считается как b x h в кубе /12, где b - ширина в см, h высота в см.

Брус 5 х 12 см, момент инерции 720 см, в пересчете на алюминий из сосны по вышеуказанным значениям модуля упругости - 118.8см в 4.

Что примерно соотносится с алюминиевой стойкой подобного сечения. Но это для сосны и вот, например, в Алютехе стойка F50.0105 сечением 5х12см уже имеет момент инерции 196,33 см в 4. Так что алюминий-то более жесткий выходит и еще там добавляется конфигурация усов под прижимной саморез и ручьи под РТИ, которые тоже нагоняют момент инерции.

[lobb]

Т.е. соотношение примерно 1:2?

[4UDO]

Я думаю, что соотношения нет. Считать надо.

[Lega Sega]

Я думаю, что соотношения нет. Считать надо.

Вот именно что.

Отсюда http://www.drevesina...ormation/1.html

вот сосна 117000

ель 142000

береза 158000 кгс/см в 2,

при этом LVL брус из сосны, как я понимаю уже

140000, взято здесь http://www.drevesina...ormation/1.html

Поэтому лучше посчитать для конкретного материала.

[lobb]

Вот именно что.

Поэтому лучше посчитать для конкретного материала.

Случалось ли вам сталкиваться со специализированным ПО для расчета (в том числе статики), заточенным под дерево?

[Lega Sega]

Случалось ли вам сталкиваться со специализированным ПО для расчета (в том числе статики), заточенным под дерево?

Нет, не встречал.

Я думаю если у Вас какой-то конкретный зимний сад реально вылазит, то, наверное, правильно было взять деньги за проектирование

и привлечь вменяемого конструктора - деревяшечника, который знаком с современным положением дел в этой отрасли.

Еще как вариант в личку пропишу.

[Ruslan R]

Случалось ли вам сталкиваться со специализированным ПО для расчета (в том числе статики), заточенным под дерево?

 

Я конечно с деревом не работаю, но посмотрел возможности программы Autodesk Robot Structural Analysis Professional (я тут статические расчеты делаю для алюминиевых конструкций), так там дерево также можно считать. Достаточно знать исходные данные и ввести в программу (см. вложение).

[lobb]

ОК, спасибо.