Heb jij als kind ooit een huis getekend als een vierkant met een driehoek erbovenop?? Wist je dat je naast de muren van het huis eigenlijk ook twee spanten hebt getekend die enkele van de belangrijkste balken vormen in een dakspantsysteem voor woningen?! Dakspanten voor woningen bestaan ​​uit twee gekoppelde spanten die de traditionele driehoekige dakvorm vormen die kinderen graag tekenen.

Een spant is een van de belangrijkste elementen in de dakconstructie en fungeert als primair onderdeel bij het ondersteunen van daklatten (of gordingen) die op hun beurt de dakplaten ondersteunen. Een spant is een schuine balk die vanaf de nok van een dak naar beneden loopt (of piek) tot aan de dakrand langs de zijkant van het gebouw.

Er zijn verschillende manieren om een ​​spant te ontwerpen met SkyCiv.

De eenvoudigste methode is om de dakspantontwerpacties toe te passen op de Snelle ontwerpmodule voor de relevante ontwerpnorm. Deze methode vereist slechts enkele invoer in de spantencalculator, waardoor u in minder dan een minuut een spantbalk kunt ontwerpen. Omdat de module is geïntegreerd met de SkyCiv Section-database en SkyCiv Material-database, kunt u eenvoudig beschikbare sectiegroottes en materialen selecteren zonder naar externe referenties te hoeven kijken.

Als u echter meer dan één spant moet ontwerpen, en moeten ook de nokbalk van de dakspant ontwerpen, plafond balken, latten of andere leden in een houten woonhuis, een robuustere oplossing zou kunnen zijn om te gebruiken SkyCiv S3D. Het voordeel van het construeren van een model met S3D is dat u slechts één keer belastingen op de constructie hoeft toe te passen en dat SkyCiv automatisch de ontwerpkrachten op elk onderdeel in de constructie berekent.. Met behulp van de SkyCiv-ontwerpintegratie voor houtelementen kunt u snel en eenvoudig in één keer ontwerpen voor alle leden in het houtskelet. Voor meer informatie kunt u kijken op deze gids over het ontwerpen van een houtconstructie met SkyCiv met behulp van deze methode.

Omdat de Quick Design Module vereist dat gebruikers de ontwerpacties invoeren, zijn mogelijk enkele voorlopige berekeningen vereist, die in het onderstaande gedeelte worden besproken.

Dode ladingen

Onder dode lasten wordt verstaan ​​het eigengewicht van spanten, maar ook het gewicht van ondersteunde delen zoals latten, de dakbedekking/pannen en eventuele isolatie of andere materialen die eventueel door de dakspanten worden ondersteund. Het dakbedekkingsmateriaal kan een aanzienlijke invloed hebben op de ontwerpbelastingen op spanten - tegels kunnen zijn 5 maal zwaarder dan dakbedekking!

Tabel A2 van de AS 1170.1:2002 heeft de volgende materiaalgewichten voor gangbare dakmaterialen:

• 0.80 mm dik Standaard verzinkte golfplaten : 0.10 kPa
• Terracotta tegels (Frans patroon) - 0.57 kPa
• Betonnen tegels - 0.53 kPa

Levende ladingen

Er zijn onder spanning staande lasten vereist voor gebeurtenissen zoals een werknemer die op een dak klimt voor onderhoudswerkzaamheden. De bij het ontwerp gebruikte belasting hangt af van de ontwerpnorm die wordt gebruikt om de spant te ontwerpen.

Voor Australië de AS/NZS 1170.1:2002 specificeert dat voor structurele elementen in daken van huizen de uniform verdeelde acties moeten zijn 0.25 kPa en de geconcentreerde acties (afzonderlijk gecontroleerd) zal zijn 1.1 kN (op de slechtst mogelijke positie).

De ASCE 7-22 heeft een typisch 20 psf (0.96 kPa) levende belasting voor daken. De belasting kan van deze waarde worden verlaagd tot maximaal 12 psf afhankelijk van de berekeningen in sectie 4.8.2 van de standaard.

Sneeuwladingen

Sneeuwbelastingen kunnen aanzienlijke verticale krachten op de spanten uitoefenen en zijn afhankelijk van de helling van het dak.

Sneeuwbelastingen kunnen worden gegenereerd met behulp van de SkyCiv Sneeuwbelastinggenerator. Als het dakspantontwerp wordt voltooid in SkyCiv S3D, dan wordt het geïntegreerde sneeuwlastgenerator kan worden gebruikt.

Windbelastingen

Windbelastingen kunnen zijdelingse krachten op een constructie uitoefenen die gedeeltelijk worden opgevangen door spanten. Wind aan de lijzijde van het gebouw kan ook de spanten omhoog trekken, wat betekent dat spanten ook robuust moeten zijn in het weerstaan ​​van opwaartse krachten..

Windbelastingen kunnen worden berekend met behulp van de SkyCiv windbelastinggenerator. Als het dakspantontwerp wordt voltooid in SkyCiv S3D, dan wordt het geïntegreerde windbelastinggenerator kan worden gebruikt.

Spanten zijn onderworpen aan dezelfde belastingscombinaties als andere leden in bouwconstructies. Bijvoorbeeld de ASCE 7-22 basisbelastingcombinaties voor sterkteontwerp zijn:

1. 1.4D
2. 1.2D + 1.6L + (0.5Lr of 0,3S of 0,5R)
3. 1.2D + (1.6Lr of 1.0S of 1.6R) + (L of 0,5 W.)
4. 1.2D + 1.0 W + L + (0.5Lr of 0,3S of 0,5R)
5. 0.9D + 1.0 W

waar:

• D = Dode last
• L = Levende belasting
• Lr = Dakbelasting
• S = Sneeuwbelasting
• R = Regenbelasting
• W = Windbelasting

Er moet worden gecontroleerd of spanten de vereiste doorbuigingslimieten niet overschrijden. Gebruikelijke doorbuigingslimieten zijn L/240 voor actieve belastingen en L/180 voor totale belastingen (dood + leven) waarnaar wordt verwezen in de IBC.

de NDS 2018 geeft de totale doorbuiging van de spant volgens de vergelijking.

ΔT = Kcr * ΔLT + ΔST

waar:

• ΔT = Totale doorbuiging van de spanten
• ΔLT= onmiddellijke doorbuiging van de spanten als gevolg van een langetermijncomponent van de ontwerpbelasting
• ΔST= doorbuiging van de spanten als gevolg van een kortetermijncomponent van de ontwerpbelasting
• Kcr = typisch tijdsafhankelijke kruipfactor 1.5 of 2.0.

Dakspanten worden traditioneel gemaakt van sterke, duurzame materialen die de vereiste dakbelasting kunnen dragen en bestand zijn tegen omgevingsfactoren. Lichtgewicht materialen hebben de voorkeur omdat de spanten hun eigen gewicht moeten ondersteunen en zijn ook gemakkelijker te installeren omdat werknemers de spanten op hun plaats moeten tillen.

De meest voorkomende materialen voor dakspanten zijn:

• Hout: Houten spanten zijn de meest voorkomende omdat ze een kosteneffectieve en lichtgewicht oplossing bieden en al tientallen jaren worden gebruikt in dakspanten voor woningen.
• Bewerkte houtproducten: Waar extra sterkte vereist is in een dakspant voor woningen, samengestelde houten spanten (LVL-spanten of gelamineerde spanten) bieden een gemakkelijke manier om de sterkte te vergroten en toch het gebruik van standaard hout-houtverbindingen door de dakspant mogelijk te maken.
• Koudgevormd staal: Koudgevormde stalen spanten bieden een lichtgewicht alternatief voor hout met goede corrosieweerstand en brandwerende eigenschappen.
• Staal : Stalen spanten bieden een zwaardere maar sterkere oplossing dan de alternatieve opties. In commerciële toepassingen kan staal de meest kosteneffectieve oplossing voor spanten bieden en kan het ook nodig zijn om grotere overspanningen te bereiken dan de andere soorten spanten.

De SkyCiv-houtbalkcalculators kunnen worden gebruikt voor hout- en samengestelde houten spantontwerpen die de meest voorkomende materiaalsoorten voor spanten vormen. Voor het ontwerp van stalen spanten en koudgevormde stalen spanten kunnen de volgende hulpmiddelen worden gebruikt als spantencalculator:

• Cold Formed Steel Design Calculators:
• AISI S100-16 Purlin Design
• ALS 4600:2018 Gedetailleerde PDF-berekeningsrapporten
• IN 1993-1-3 Purlin-ontwerp
• Rekenmachines voor staalontwerp
  • ALS 4100 Staalontwerpcalculator
  • AISC 360 Staalontwerpcalculator
  • CSA S16-14 rekenmachine voor stalen balken

Meestal bestaat een dak uit gewone spanten die van de nokbalk tot aan de dakrand lopen. Er zijn echter doorgaans verschillende andere soorten spanten nodig om de volledige dakspantconstructie te vormen. Een paar van deze sleutelzinnen kunt u hier op de bouwplaats of bij het ontwerpen tegenkomen..

Gemeenschappelijke Rafter

Gemeenschappelijke dakspanten hebben een consistente lengte die loopt van de dakrand tot aan de dakrand.

Heup Rafter

Diagonale leden die van de hoek van een dak naar het uiteinde van een nok lopen.

Jack Rafter

Jack-spanten (ook wel klimplantspanten genoemd) loop niet over de volledige lengte van de helling. Er zijn verschillende soorten jack-rafters:

• Vallei Jack Rafter: spantbalk die loopt van nok tot dalspant
• Hippe Jack Rafter: spantbalk die loopt van heupspant tot dakrand
• Verlamde Jack Rafter: spantbalk die loopt van nok tot dalspant

Plafondbalken

Hoewel een ander integraal onderdeel van de dakspant, plafondbalken zijn geen soort spanten, omdat ze in het gebouw zitten om het plafond te ondersteunen (intern) in plaats van de dakbedekking (extern). Ze zijn beter beschermd tegen omgevingsfactoren zoals wind en sneeuw, die worden opgelost door spanten.

Een nokplank is een niet-structureel element dat wordt gebruikt om de uiteinden van spanten te ondersteunen. Wanneer een spant in het dak wordt gevormd met behulp van spanten of kraagverbindingen, hoeft de nok geen ontwerpkrachten te weerstaan ​​en hoeft hij alleen maar stijfheid te bieden en een oppervlak voor het vastspijkeren van spanten op hun plaats, zodat ze krachten kunnen overbrengen naar de tegenoverliggende spanten..

In het geval dat een open dak in kathedraalstijl gewenst is en er geen horizontale verbindingen aanwezig zijn, werkt de constructie niet langer als een spant. In dit geval heeft de nok een structurele balk nodig (een nokbalk) dat aan beide uiteinden wordt ondersteund en een eindsteun biedt voor de spanten.

• I Beam laadcapaciteitscalculator
• Aluminium ontwerpcalculator
• Steigerontwerpcalculator

SkyCiv biedt een breed scala aan 3D Software voor structurele analyse voor ingenieurs. Als een voortdurend evoluerend technologiebedrijf, zijn we toegewijd aan het innoveren en uitdagen van bestaande workflows om ingenieurs tijd te besparen in hun werkprocessen en ontwerpen.