Έχετε σχεδιάσει ποτέ ένα σπίτι ως τετράγωνο με ένα τρίγωνο στην κορυφή όταν ήσασταν νέος? Καταλάβατε ότι εκτός από τους τοίχους του σπιτιού σχεδιάσατε επίσης δύο δοκούς δοκών που σχηματίζουν μερικές από τις πιο σημαντικές δοκούς σε ένα σύστημα ζευκτών στέγης κατοικιών! Τα ζευκτά στέγης κατοικιών αποτελούνται από δύο συζευγμένες δοκούς που σχηματίζουν το παραδοσιακό τριγωνικό σχήμα στέγης που λατρεύουν να σχεδιάζουν τα παιδιά.

Η δοκός είναι ένα από τα βασικά στοιχεία στο πλαίσιο της οροφής που λειτουργεί ως κύριο μέλος στη στήριξη των μπαταριών οροφής (ή τεγίδες) που με τη σειρά τους στηρίζουν φύλλα στέγης. Μια δοκός είναι μια κεκλιμένη δοκός που κατεβαίνει από μια κορυφογραμμή στέγης (ή κορυφή) μέχρι τις μαρκίζες κατά μήκος της πλευράς του κτιρίου.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να σχεδιάσετε ένα δοκάρι με το SkyCiv.

Η πιο εύκολη μέθοδος είναι να εφαρμόσετε τις ενέργειες σχεδιασμού δοκών στο Μονάδα γρήγορης σχεδίασης για το σχετικό πρότυπο σχεδιασμού. Αυτή η μέθοδος απαιτεί μόνο πολλές εισόδους στην αριθμομηχανή δοκών που σας επιτρέπει να σχεδιάσετε μια δοκό δοκού σε λιγότερο από ένα λεπτό. Δεδομένου ότι η ενότητα είναι ενσωματωμένη με τη βάση δεδομένων SkyCiv Section και τη βάση δεδομένων SkyCiv Material, μπορείτε εύκολα να επιλέξετε διαθέσιμα μεγέθη ενοτήτων και υλικά χωρίς να χρειάζεται να κοιτάξετε εξωτερικές αναφορές.

Ωστόσο, εάν χρειάζεται να σχεδιάσετε περισσότερα από ένα δοκάρια, και επίσης πρέπει να σχεδιάσετε τη δοκό κορυφογραμμής ζευκτών οροφής, δοκούς οροφής, μπαταρίες ή άλλα μέλη σε μια κατοικημένη ξύλινη κατοικία μια πιο στιβαρή λύση θα μπορούσε να είναι η χρήση SkyCiv S3D. Το πλεονέκτημα της κατασκευής ενός μοντέλου με S3D είναι ότι χρειάζεται να εφαρμόσετε φορτία στη δομή μόνο μία φορά και το SkyCiv θα υπολογίσει αυτόματα τις δυνάμεις σχεδιασμού σε κάθε μέλος στη δομή. Χρησιμοποιώντας την ενσωμάτωση σχεδίασης μέλους ξύλου SkyCiv, μπορείτε γρήγορα και εύκολα να σχεδιάσετε για όλα τα μέλη στο ξύλινο πλαίσιο ταυτόχρονα. Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να δείτε αυτόν τον οδηγό για το πώς να σχεδιάσετε μια ξύλινη δομή με το SkyCiv χρησιμοποιώντας αυτήν τη μέθοδο.

Δεδομένου ότι η Μονάδα Γρήγορης Σχεδίασης απαιτεί από τους χρήστες να εισάγουν τις ενέργειες σχεδίασης, ενδέχεται να απαιτηθούν ορισμένοι προκαταρκτικοί υπολογισμοί που αναλύονται στην παρακάτω ενότητα.

Νεκρά φορτία

Τα νεκρά φορτία περιλαμβάνουν το αυτο-βάρος των δοκών, αλλά περιλαμβάνουν επίσης το βάρος των υποστηριζόμενων μελών όπως οι ράβδοι, τα φύλλα στέγης/πλακάκια και οποιαδήποτε μόνωση ή άλλα υλικά που μπορεί να υποστηρίζονται από τα δοκάρια. Το υλικό επένδυσης στέγης μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στα φορτία σχεδιασμού στα δοκάρια - πλακάκια μπορεί να είναι 5 φορές βαρύτερο από το φύλλο στέγης!

Πίνακας Α2 του Α.Σ 1170.1:2002 έχει τα ακόλουθα βάρη υλικών για κοινά υλικά στέγης:

• 0.80 Πάχος mm Τυπική γαλβανισμένη κυματοειδές φύλλο : 0.10 kPa
• Πλακάκια από τερακότα (Γαλλικό μοτίβο) - 0.57 kPa
• Πλακάκια από σκυρόδεμα - 0.53 kPa

Ζωντανά φορτία

Απαιτούνται ενεργά φορτία για εκδηλώσεις όπως η αναρρίχηση εργαζομένου σε στέγη για εργασίες συντήρησης. Το ενεργό φορτίο που χρησιμοποιείται στη σχεδίαση εξαρτάται από το πρότυπο σχεδιασμού που χρησιμοποιείται για τη σχεδίαση της δοκού.

Για την Αυστραλία το AS/NZS 1170.1:2002 ορίζει ότι για δομικά στοιχεία σε στέγες κατοικιών οι ομοιόμορφες κατανεμημένες ενέργειες θα είναι 0.25 kPa και οι συγκεντρωμένες δράσεις (ελέγχεται χωριστά) θα είναι 1.1 ΚΝ (στη χειρότερη δυνατή θέση).

Το ASCE 7-22 έχει ένα τυπικό 20 psf (0.96 kPa) ζωντανό φορτίο για στέγες. Το ενεργό φορτίο μπορεί να μειωθεί από αυτήν την τιμή σε όσο 12 psf ανάλογα με τους υπολογισμούς στην ενότητα 4.8.2 του προτύπου.

Φορτία χιονιού

Τα φορτία χιονιού μπορούν να παρέχουν σημαντικές κατακόρυφες δυνάμεις στα δοκάρια και θα εξαρτώνται από την κλίση της οροφής.

Τα φορτία χιονιού μπορούν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας το SkyCiv Snow Load Generator. Εάν η σχεδίαση δοκών ολοκληρώνεται στο SkyCiv S3D, τότε το ενσωματωμένη γεννήτρια φορτίου χιονιού μπορεί να χρησιμοποιηθεί.

Φορτία ανέμου

Τα φορτία ανέμου μπορούν να δράσουν για να παρέχουν πλευρικές δυνάμεις σε μια κατασκευή που αντιστέκονται μερικώς από δοκούς δοκών. Ο άνεμος στην υπήνεμη πλευρά του κτιρίου μπορεί επίσης να δράσει για να τραβήξει την δοκό προς τα πάνω, πράγμα που σημαίνει ότι οι δοκοί πρέπει επίσης να είναι ανθεκτικοί στην αντίσταση στις δυνάμεις ανύψωσης.

Τα φορτία ανέμου μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας το SkyCiv Wind Load Generator. Εάν η σχεδίαση δοκών ολοκληρώνεται στο SkyCiv S3D, τότε το ενσωματωμένη γεννήτρια φορτίου ανέμου μπορεί να χρησιμοποιηθεί.

Οι δοκοί υπόκεινται στους ίδιους συνδυασμούς φορτίου με άλλα μέλη σε κτιριακές κατασκευές. Για παράδειγμα το ASCE 7-22 βασικοί συνδυασμοί φορτίων για σχεδιασμό αντοχής είναι:

1. 1.4ρε
2. 1.2ρε + 1.6μεγάλο + (0.5Lr ή 0,3S ή 0,5R)
3. 1.2ρε + (1.6Lr ή 1.0S ή 1.6R) + (L ή 0,5W)
4. 1.2ρε + 1.0 Δ + μεγάλο + (0.5Lr ή 0,3S ή 0,5R)
5. 0.9ρε + 1.0 Δ

όπου:

• ρε = Νεκρό φορτίο
• μεγάλο = Ζωντανό φορτίο
• Γρ = Ζωντανό φορτίο οροφής
• μικρό = Φορτίο χιονιού
• Ρ = Φορτίο βροχής
• Δ = Φορτίο ανέμου

Οι δοκοί πρέπει να ελέγχονται ώστε να μην υπερβαίνουν τα απαιτούμενα όρια παραμόρφωσης. Τα κοινά όρια παραμόρφωσης είναι L/240 για ζωντανά φορτία και L/180 για συνολικά φορτία (νεκρός + ζω) αναφέρεται στο IBC.

Το NDS 2018 δίνει τη συνολική εκτροπή της δοκού από την εξίσωση.

ΔT = Kcr * ΔLT + ΔΣΤ

όπου:

• ΔT =Συνολική απόκλιση δοκού
• ΔLT= άμεση εκτροπή της δοκού λόγω μακροπρόθεσμης συνιστώσας του φορτίου σχεδιασμού
• ΔST= παραμόρφωση δοκού λόγω βραχυπρόθεσμης συνιστώσας του φορτίου σχεδιασμού
• Kcr = συντελεστής ερπυσμού που εξαρτάται από το χρόνο 1.5 ή 2.0.

Οι δοκοί δοκών κατασκευάζονται παραδοσιακά από ισχυρά ανθεκτικά υλικά που μπορούν να υποστηρίξουν το απαιτούμενο φορτίο οροφής και να αντέξουν περιβαλλοντικούς παράγοντες. Προτιμώνται ελαφρά υλικά, καθώς η δοκός πρέπει να υποστηρίζει το βάρος της και είναι επίσης ευκολότερη στην εγκατάσταση, καθώς οι εργαζόμενοι θα πρέπει να σηκώσουν τις δοκούς στη θέση τους.

Τα πιο κοινά υλικά για δοκούς στέγης είναι:

• Ξύλο: Τα ξύλινα δοκάρια είναι τα πιο συνηθισμένα, καθώς παρέχουν μια οικονομικά αποδοτική και ελαφριά λύση και έχουν χρησιμοποιηθεί σε δοκούς στέγης κατοικιών για δεκαετίες.
• Μηχανικά προϊόντα ξύλου: Όπου απαιτείται πρόσθετη αντοχή σε δοκό στέγης κατοικιών, κατασκευασμένα ξύλινα δοκάρια (δοκοί LVL ή δοκοί glulam) παρέχουν έναν εύκολο τρόπο για να αυξήσετε την αντοχή, επιτρέποντας παράλληλα τη χρήση τυπικών συνδέσεων ξύλου σε ξύλο σε όλο το δοκό οροφής.
• Χάλυβας ψυχρής μορφοποίησης: Οι δοκοί από χάλυβα ψυχρής διαμόρφωσης παρέχουν μια ελαφριά εναλλακτική λύση αντί της ξυλείας με καλή αντοχή στη διάβρωση και αντοχή στη φωτιά.
• Ατσάλι : Τα χαλύβδινα δοκάρια παρέχουν μια βαρύτερη αλλά ισχυρότερη λύση από τις εναλλακτικές επιλογές. Σε εμπορικές εφαρμογές ο χάλυβας θα μπορούσε να προσφέρει την πιο οικονομική λύση για δοκούς και μπορεί επίσης να απαιτείται να επιτύχει μεγαλύτερα ανοίγματα από τους άλλους τύπους δοκών.

Οι αριθμομηχανές δοκών ξύλου SkyCiv μπορούν να χρησιμοποιηθούν για σχέδια ξύλου και μηχανικής ξυλείας που αποτελούν τους πιο συνηθισμένους τύπους υλικών για δοκούς. Για το σχεδιασμό χαλύβδινων δοκών και χαλύβδινων δοκών ψυχρής μορφοποίησης, τα ακόλουθα εργαλεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αριθμομηχανές δοκών:

• Cold Formed Steel Design Calculators:
• AISI S100-16 Purlin Design
• ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4600:2018 Συνδυασμοί φορτίου αντοχής και λειτουργικότητας
• ΣΕ 1993-1-3 Σχεδιασμός τεγίδων
• Αριθμομηχανές σχεδίασης χάλυβα
  • ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 Αριθμομηχανή σχεδίασης χάλυβα
  • AISC 360 Αριθμομηχανή σχεδίασης χάλυβα
  • CSA S16-14 Αριθμομηχανή δοκού χάλυβα

Συνήθως μια στέγη αποτελείται από κοινά δοκάρια που εκτείνονται από το δοκάρι της κορυφογραμμής μέχρι την προεξοχή μιας στέγης. Ωστόσο, αρκετοί άλλοι τύποι δοκών απαιτούνται συνήθως για να σχηματιστεί η πλήρης δομή δοκών οροφής και μπορείτε να δείτε μερικές από αυτές τις βασικές φράσεις στο εργοτάξιο ή κατά το σχεδιασμό.

Κοινή δοκός

Τα κοινά στελέχη δοκών έχουν σταθερό μήκος που εκτείνεται από την κορυφογραμμή της οροφής μέχρι τις μαρκίζες της οροφής.

Hip Rafter

Διαγώνια μέλη που εκτείνονται από τη γωνία μιας στέγης μέχρι το τέλος μιας κορυφογραμμής.

Τζακ Ράφτερ

Τζακ δοκοί (γνωστά και ως αναρριχητικά δοκάρια) μην τρέχετε σε όλο το μήκος της πλαγιάς. Υπάρχουν διάφοροι τύποι δοκών με γρύλο:

• Valley Jack Rafter: δοκός δοκού που εκτείνεται από κορυφογραμμή σε δοκό κοιλάδας
• Hip Jack Rafter: δοκός δοκού που εκτείνεται από το δοκάρι του ισχίου μέχρι την μαρκίζα
• Ανάπηρος Τζακ Ράφτερ: δοκός δοκού που εκτείνεται από κορυφογραμμή σε δοκό κοιλάδας

δοκοί οροφής

Αν και ένα άλλο αναπόσπαστο μέρος του δοκού οροφής, Οι δοκοί οροφής δεν είναι τύπος δοκών, καθώς κάθονται μέσα στο κτίριο για να στηρίζουν την οροφή (εσωτερικός) παρά το φύλλο στέγης (εξωτερικός). Προστατεύονται περισσότερο από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως ο άνεμος και το χιόνι που επιλύονται από τις δοκούς δοκών.

Μια σανίδα κορυφογραμμής είναι ένα μη δομικό στοιχείο που χρησιμοποιείται για τη στήριξη των άκρων των δοκών. Όταν ένα ζευκτό διαμορφώνεται στην οροφή με τη χρήση δοκών ή κολάρων, η κορυφογραμμή δεν απαιτείται να αντισταθεί σε δυνάμεις σχεδιασμού και χρειάζεται απλώς να παρέχει ακαμψία και μια επιφάνεια για το κάρφωμα των δοκών στη θέση τους, ώστε να μπορούν να μεταφέρουν δυνάμεις στην αντίπαλη δοκό τους..

Στην περίπτωση που επιθυμείτε μια ανοιχτή οροφή σε στυλ καθεδρικού ναού και δεν υπάρχουν οριζόντιοι δεσμοί, η κατασκευή δεν λειτουργεί πλέον ως δοκός. Σε αυτή την περίπτωση η κορυφογραμμή απαιτεί μια δομική δοκό (ένα δοκάρι κορυφογραμμής) που υποστηρίζεται σε κάθε άκρο και παρέχει μια ακραία στήριξη για τα δοκάρια.

• Υπολογιστής χωρητικότητας δέσμης I Beam
• Υπολογιστής σχεδίασης αλουμινίου
• Υπολογιστής σχεδίασης ικριωμάτων

Το SkyCiv προσφέρει ένα ευρύ φάσμα 3D Λογισμικό δομικής ανάλυσης για μηχανικούς. Ως μια συνεχώς εξελισσόμενη εταιρεία τεχνολογίας, δεσμευόμαστε να καινοτομούμε και να προκαλούμε υπάρχουσες ροές εργασίας για να εξοικονομήσουμε χρόνο στους μηχανικούς στις διαδικασίες εργασίας και τα σχέδιά τους.