Cómo calcular las vigas del tejado: determinación de la longitud, la sección transversal y la carga sobre las vigas

Determinar los cabrios es un paso importante en la construcción de un tejado. La estructura del tejado se apoya en las vigas, que son vigas en ángulo que desplazan el peso hacia las paredes. Para que el tejado sea estable y duradero, hay que determinar la longitud, la sección transversal y la carga de las vigas.

La inclinación del tejado y la distancia entre los muros de soporte son las dos variables principales que determinan la longitud de los cabrios. El ángulo de inclinación del tejado determina la inclinación de los cabrios. Los cabrios más largos son necesarios para una pendiente más pronunciada con el fin de llegar a los aleros, o los bordes, de la cresta, o la parte superior de la cubierta. La distancia horizontal necesaria de las vigas viene determinada por la separación entre los muros. Los profesionales de la construcción pueden cortar los cabrios a la longitud requerida para un ajuste perfecto midiendo con precisión estas dimensiones.

El término "sección transversal describe las dimensiones reales y la forma del cabrio. La mayoría de los cabrios tienen una sección transversal triangular, siendo el vértice la parte más estrecha y la hoja, la base más gruesa. Las condiciones ambientales, las normas de construcción locales y el peso de la cubierta (tejas) influyen en la resistencia y el tamaño de la sección transversal. Los materiales de construcción, como el acero, la madera o la madera de ingeniería, se utilizan para seleccionar una sección transversal que no se doble ni pandee con las cargas previstas.

El peso de la estructura del tejado, incluida la cubierta, el aislamiento y cualquier carga adicional como la nieve o el viento, debe tenerse en cuenta a la hora de calcular la carga sobre los cabrios. Este cálculo garantiza que, con el tiempo, las vigas puedan soportar con seguridad todos estos pesos. La carga total que deben soportar los cabrios depende de varios factores, como la ubicación (las distintas regiones tienen diferentes requisitos para las cargas de nieve), la forma del tejado y su orientación (que influye en la carga del viento).

Saber cómo calcular las vigas cuando se construye un tejado es crucial para garantizar tanto la integridad estructural como la seguridad. Esto implica determinar la longitud y la sección transversal adecuadas de las vigas, así como estimar el peso que soportarán. El dominio de estos cálculos permite a los constructores crear tejados que satisfagan los requisitos específicos de la estructura, ya sea residencial, comercial o industrial, al tiempo que resisten las influencias externas."

Las particularidades del cálculo del entramado de las vigas

La cubierta inclinada, que sirve para varios fines importantes, tiene una configuración y unas características de resistencia que vienen determinadas por el sistema de cabrios. Se trata de una parte esencial del conjunto arquitectónico y de un diseño de cerramiento responsable. En consecuencia, los cálculos y el diseño de los pies de viga deben esforzarse por eliminar errores y defectos.

Normalmente, los desarrollos de diseño tienen en cuenta múltiples opciones y eligen la mejor. Para seleccionar la mejor opción no es necesario crear un número determinado de proyectos, realizar cálculos precisos para cada uno de ellos y luego decantarse por el único.

La selección meticulosa de la forma de diseño y el tamaño del material para su construcción es el propio proceso de determinación de la longitud, la pendiente de montaje y la sección transversal del cabrio.

Por ejemplo, en la fórmula para determinar la capacidad portante del cabio se introducen en primer lugar los parámetros de la sección transversal del material más adecuado en función de su precio. Además, el tamaño de la madera se ajusta hasta alcanzar el máximo nivel de conformidad si el resultado no cumple los requisitos técnicos.

Método de búsqueda del ángulo de inclinación

Hay factores técnicos y arquitectónicos que deben tenerse en cuenta a la hora de determinar el ángulo de inclinación de la estructura inclinada. Además de una disposición bien proporcionada y acorde con el estilo del edificio, una solución ideal debe tener en cuenta:

• Indicadores de carga de nieve. En zonas con precipitaciones abundantes, los tejados se levantan con una pendiente de 45º o más. Los depósitos de nieve no se retrasan en las pendientes de tal inclinación, debido a lo cual la carga total sobre el tejado, la madera de tope y la construcción en general se reducen significativamente.
• Las características de la carga de viento. En zonas con vientos fuertes impulsivos, regiones costeras, esteparias y montañosas, construyen estructuras de poca dispersión de la forma aerodinámica. La inclinación de las pendientes no suele superar los 30º. Además, el viento impide la formación de depósitos de nieve en los tejados.
• Masa y tipo de cubierta. Cuanto mayor sea el peso y los elementos del tejado, más frío habrá que construir el armazón del cabrio. Así que es necesario para reducir la probabilidad de fugas a través de las articulaciones y reducir la gravedad específica del recubrimiento, que es por unidad de la proyección horizontal de la cubierta.

Para determinar el ángulo de inclinación ideal de los cabios hay que tener en cuenta todas las especificaciones anteriores. La inclinación de la futura cubierta debe ajustarse tanto a las especificaciones técnicas de la cubierta como al clima de la cubierta seleccionada para la construcción de la zona.

Es cierto que los propietarios de inmuebles en regiones septentrionales serenas deben tener en cuenta que la cantidad de materiales consumidos aumenta a medida que aumenta el ángulo de inclinación de las patas de las vigas. El coste de construcción y arreglo de un tejado con una inclinación superior a 60 ó 65º será de aproximadamente 1.5 veces mayor que la de construir una estructura con un ángulo de 45 grados.

No es buena idea bajar drásticamente la pendiente en lugares donde los vientos son fuertes y frecuentes para ahorrar dinero. Las cubiertas demasiado blandas son poco atractivas desde el punto de vista arquitectónico y no siempre se traducen en menores costes. En estas situaciones, suele ser necesaria la utilización de capas aislantes, lo que eleva los costes de construcción en contra de las expectativas de la economía.

La inclinación del cabrio puede representarse en grados, porcentajes o unidades adimensionales que muestran la altura de la instalación de la cumbrera dividida por medio metro de vuelo. Es evidente que la inclinación de la pendiente y la línea del techo forman un ángulo que se define en grados. Debido a que el interés es tan complejo de percibir, rara vez se utiliza.

Las unidades adimensionales son el método más utilizado por los diseñadores y constructores de edificios de poca altura para indicar el ángulo de inclinación de los cabios. Expresan la relación entre la altura del tejado y la longitud del vano solapado. Localizar el centro del futuro muro frontón en la instalación e instalar un raíl vertical con un marcador de altura de patín es una tarea más sencilla que cortar las esquinas del borde de la rampa.

Cálculo de la longitud del cabio

Una vez decidido el ángulo de inclinación del sistema, se calcula la longitud de los cabios. No es posible vincular ninguno de estos valores a la cantidad de valores precisos, t.A. La inclinación y la longitud de la pata del cabrio pueden variar ligeramente durante el proceso de cálculo de la carga.

Los principales factores que influyen en los cálculos de la longitud de las vigas son el tipo de voladizo del tejado de cornisa, que indica qué

1. El borde exterior de las patas del cabrio se corta a ras de la superficie exterior del muro. Las vigas en esta situación no forman un voladizo de cornisa que proteja la estructura de las precipitaciones. Para proteger las paredes, se instala un desagüe, montado sobre los conejos clavados en el borde extremo con un tablero de cornisa.
2. Los cortes envolventes con una pared de los cabrios se construyen con potra para la formación de un voladizo de cornisa. Las yeguas se fijan a los cabrios con clavos tras la construcción del armazón de los cabrios.
3. Las vigas se cortan inicialmente a lo largo del voladizo de la cornisa. En el segmento inferior de los cabios se eligen cortes en forma de esquina. Para la formación de los rodillos, los cabrios retroceden desde el borde inferior hasta la anchura de la cornisa. Los cortes son necesarios para aumentar la superficie de apoyo de las patas de los cabios y para la instalación de nudos de apoyo.

Al determinar la longitud de los pies de los cabios, es importante tener en cuenta las opciones de fijación del armazón del tejado a la corona superior de la casa de troncos, al paso o al Mauerlat. El cálculo se realiza a lo largo de la costilla superior de los cabrios, teniendo en cuenta el tamaño del diente, si se utiliza para formar la unidad de conexión inferior, si la instalación del cabrio está pensada al ras del contorno exterior de la casa.

La longitud se determina en la costilla superior de las vigas más el voladizo si las patas de las vigas se cortan pensando en la eliminación de la cornisa. Tenga en cuenta que el uso de triángulos acelera enormemente la construcción del cabrio, pero también degrada los componentes del sistema. En consecuencia, el coeficiente de 0.8 se aplica al determinar la capacidad portante de los cabrios con los ángulos seleccionados.

La norma 55 cm fue la anchura media de la eliminación de la cornisa. No obstante, la dispersión puede oscilar entre 10 y 70 o más. En los cálculos se utiliza la proyección del arranque de la cornisa sobre el plano horizontal.

Los valores máximos recomendados por el fabricante dependen de las características de resistencia del material. Por ejemplo, para evitar que la masa de nieve que se acumula a lo largo del voladizo del tejado dañe el borde de la cornisa, los fabricantes de desplazadores no recomiendan colocar el tejado detrás de las paredes de los muros a una distancia superior a 10 cm.

Tener grandes voladizos en tejados inclinados no es típico; independientemente del material, las cornisas no hacen el tejado 35 a 45 centímetros más ancho. Sin embargo, los edificios con una pendiente de hasta treinta grados pueden funcionar bien con una amplia cornisa, que actuará como una especie de toldo en lugares con mucha luz solar. Si el diseño del tejado tiene setenta o más espacios de cornisa, esas zonas se refuerzan con soportes adicionales.

Cómo calcular la capacidad portante

Los bastidores de los cabrios se construyen con pilomateriales a base de madera de coníferas. Una viga o tabla preparada no puede ser de menor calidad que la segunda.

Los sistemas de cabrios para tejados inclinados funcionan a base de elementos comprimidos, curvados y comprimidos-curvados. Cuando se trata de resistencia a la flexión y a la compresión, la madera de segunda clase se comporta admirablemente. La primera variedad sólo es necesaria si la estructura de la construcción permite el estiramiento.

Los sistemas Raratile se centran en las dimensiones estándar del flujo generado por la renovación de la madera y se construyen con tablas o maderas que se eligen con un margen de resistencia.

Los dos estados que se utilizan para calcular la capacidad portante de los pies de viga son los siguientes:

• Calcular. Condición en la que, como resultado de la carga aplicada, la estructura queda destruida. Los cálculos se realizan para la carga total, que incluye el peso de la tarima del tejado, la carga del viento, teniendo en cuenta el número de plantas, la masa de nieve, teniendo en cuenta la pendiente del tejado.
• Normativa. Estado en el que el sistema de vigas se está doblando, pero no se produce la destrucción del sistema. Normalmente es imposible utilizar el tejado en este estado, pero después de repararlo es bastante apto para seguir utilizándolo.

En un cálculo racionalizado, el segundo requisito previo es igual al 70% del valor inicial. T.e. Los valores calculados deben multiplicarse por un coeficiente 0.7 para obtener los indicadores reglamentarios.

Las tarjetas adjuntas a SP 20.13330.2011 determinar las cargas en función de los datos climáticos de la región de construcción. Localizar su ciudad, el pueblo más cercano u otro asentamiento es el primer paso para encontrar los valores normativos en las tarjetas. A partir de ahí, se pueden tomar lecturas de los valores calculados y normativos de la tarjeta.

Los datos medios relativos a la carga de viento y nieve deben modificarse en función de las características arquitectónicas de la casa. Por ejemplo, el valor extraído de la ficha debe dividirse en pendientes que se ajusten a las estimaciones de elevación del viento para la región. El servicio meteorológico local dispone de impresos que puede obtener.

Como habrá menos nieve en el lado del edificio que da al viento, el indicador calculado se multiplica por 0.75. Los depósitos de nieve se multiplican aquí por 1.25 porque se acumularán en el lado de sotavento. La parte de sotavento de la estructura se construye normalmente con tablas emparejadas, y la parte torcida se dispone con cabrios de su única tabla, en un esfuerzo por unificar el material utilizado para la construcción del tejado.

Es preferible multiplicar por 1.25 si no está claro qué pendiente será la de sotavento y cuál, en cambio. Si el precio de la madera no sube mucho, no pasa nada por tomar un poco más de precaución.

El peso de nieve calculado en la tarjeta puede variar en función de la inclinación del tejado. Cuando la nieve se coloca en un ángulo de 60º, se desliza por las pendientes instantáneamente y sin ninguna vacilación. El factor de corrección no se aplica en los cálculos para cubiertas tan inclinadas. Dado que la nieve ya puede permanecer con un sesgo menor, un aditivo en forma de coeficiente de 0.33 se utiliza para pendientes de 50º, y 0.66 se utiliza para pendientes de 40º.

El mapa correspondiente determina la carga de viento de la misma manera. Modifique el valor en función del clima propio de la región y de la altura de la casa.

Encontrar la carga máxima sobre los componentes primarios del sistema de cabrios previsto requiere sumar valores temporales y constantes para determinar la capacidad portante de dichos componentes. Nadie fortificará el tejado antes de la nevada, aunque sería preferible instalar separadores verticales de seguridad en el desván de la casa de campo.

En los cálculos, además de la masa de nieve y la fuerza de presión de los vientos, es necesario tener en cuenta el peso de todos los componentes del tejado, incluidos el aislamiento, el dobladillo interior, el propio tejado y el cajón colocado sobre las vigas. Es práctica común pasar por alto el peso del vapor y de las láminas impermeabilizantes que contienen membrana.

El fabricante facilita información sobre el peso del material en los pasaportes técnicos. Al aproximarse, se recopila información sobre la masa de la barra y de las tablas. Mientras que la masa del cajón permitida por un metro de proyección puede calcularse utilizando el peso medio de 500-550 kg/m 3 para un metro cúbico de madera aserrada y 600-650 kg 3 para un volumen similar de OSP o madera contrachapada.

Los valores de carga expresados en kg/m 2 son los proporcionados en SNiPs. El cabrio, en cambio, sólo percibe y soporta la carga que ejerce una presión directa sobre este elemento lineal. La suma de los valores tabulares naturales de las cargas y la masa de la tarta del tejado se multiplica por el paso de instalación de las patas de los cabios para calcular con precisión la carga sobre los cabios.

El escalón, o el espacio entre las vigas, puede modificarse para aumentar o disminuir el valor de carga proporcionado a los parámetros lineales. Alcanzar los valores ideales para el área de captación de carga con el fin de prolongar la vida útil de la estructura de la cubierta inclinada.

Determinación de la sección transversal de las vigas

La función de las patas de los cabios en tejados con diferentes grados de inclinación no está clara. A los análogos de los sistemas inclinados se añade una fuerza de compresión, que actúa principalmente como momento flector sobre las vigas de estructuras suaves. En consecuencia, al calcular la sección de los cabios debe tenerse en cuenta la inclinación de las pendientes.

Cálculos para estructuras con una pendiente de hasta 30º

Sólo el esfuerzo de flexión actúa sobre los cabios de los tejados con la inclinación indicada. Se calculan con todos los tipos de carga posibles aplicados al momento máximo de flexión. Además, los cálculos de los indicadores máximos utilizan cargas transitorias o climáticas.

El centro del cabio es donde se produce la flexión máxima en los cabios, que sólo tienen apoyos bajo sus dos bordes. El centro de ambos vanos recibirá los momentos de máxima flexión si el cabrio está formado por dos vigas simples y se apoya en tres puntos.

La flexión máxima en los cabios con tres apoyos se producirá cerca del apoyo central, pero no exactamente ahí. Existe un apoyo debajo de la zona de flexión; a diferencia de los casos anteriores, apuntará hacia arriba.

Deben cumplirse dos requisitos para que las patas de los cabios del sistema funcionen con normalidad:

• La tensión interna que se forma en las vigas durante la flexión como consecuencia de la carga que soporta debe ser inferior al valor calculado de la resistencia de la madera a la flexión.
• La flexión de la pata del cabrio debe ser menor que el valor de flexión normalizado, que viene determinado por la relación L/200, t.e. sólo se permite doblar el elemento una dos centésima parte de su longitud real.

Estos requisitos se cumplirán mediante cálculos adicionales en la selección secuencial del tamaño de la pata del cabrio. La sección puede calcularse mediante una de estas dos fórmulas. Una de ellas se utiliza para calcular la altura de la tabla o madera basándose en una especificación de espesor arbitraria. El espesor a cualquier altura puede determinarse mediante la segunda fórmula.

Basta con utilizar una de las fórmulas en los cálculos; no son necesarias las dos. Tras los cálculos, el primer y segundo estados límite verifican el resultado. Se puede disminuir un indicador arbitrario añadido a la fórmula si el valor calculado muestra un margen de resistencia impresionante para evitar pagar de más por el material.

Se aumenta un valor arbitrario si el valor calculado de la flexión de la curva es superior a L/200. La selección se hace basándose en los tamaños comunes de madera que se ofrecen a la venta. Así, se elige la sección transversal hasta encontrar la óptima y se calcula el momento.

Examinemos un ejemplo de cálculo básico utilizando la fórmula b = 6wh². Supongamos que W es la relación m/rHut y que h = 15 cm. Utilizando la fórmula G × L 2 /8, determinamos el valor de M. Aquí, G representa la carga total aplicada verticalmente a la pata del dintel, y L es la longitud del vano, que es de 4 m.

RHut Según las normas técnicas, tomamos 130 kg/cm 2 de madera de coníferas. Digamos que precalculamos la carga total y nos sale 345 kg/m. Entonces

M × 16m 2/8 = 690 kg/m= 345 kg/m

Dividimos el resultado por 100 para convertirlo a kg/cm, y el resultado es 0.690 kg/cm.

0.00531 cm es igual a W = 0.690 kg/cm / 130 kg/cm 2.

B = 7.16 cm= 6 × 0.00531 cm× 15 2 cm

Redondeamos el resultado como se debe y encontramos que se requiere una viga de 150 × 75 mm para la instalación de las vigas, considerando la carga en el ejemplo de carga.

Verificamos el resultado de ambas condiciones y establecemos la idoneidad del material con la sección transversal calculada actualmente. F = 1.39; σ = 0.0036

Para sistemas de cabrios con una pendiente superior a 30º

Las vigas de cubierta con una inclinación superior a treinta grados deben soportar fuerzas de compresión que actúen sobre ellas a lo largo de su propio eje, además de la flexión. En este caso, los cabios deben calcularse en función de la tensión interna, además de verificar la resistencia mencionada anteriormente y la flexión de la curva.

Se siguen pasos similares para T.E. acciones, pero hay que hacer un poco más de trabajo de verificación. Asimismo, se establece una altura arbitraria o un grosor arbitrario de la madera y, con su ayuda, se calcula el segundo parámetro de sección. A continuación, se verifica el cumplimiento de las tres condiciones técnicas mencionadas, incluida la resistencia a la compresión.

Si es necesario, los valores arbitrarios añadidos a las fórmulas aumentan para aumentar la capacidad portante del cabio. Es necesario recalcular la altura o el espesor del material si la flecha normativa supera ampliamente el valor calculado y el margen de resistencia es relativamente grande.

Una tabla le ayudará a seleccionar la información básica necesaria para realizar cálculos que reduzcan los tamaños estándar de la madera que producimos. Será útil seleccionar la longitud y la sección de los cabios para los cálculos preliminares.

Para calcular los cabios del tejado, primero hay que determinar su longitud, sección y capacidad de carga máxima. Para empezar, calcule la longitud de las vigas necesarias midiendo la anchura del tejado de pared a pared. Esta medida es muy importante porque determina las dimensiones totales de la estructura del tejado.

A continuación, piense en la sección transversal de los cabrios, que viene determinada por factores como el peso que deben soportar y la inclinación de la cubierta. La madera, el acero y las cerchas son materiales comunes para los cabrios; cada uno tiene una capacidad de carga y unos requisitos estructurales distintos. La resistencia y longevidad de su tejado dependen directamente del material y la sección transversal que elija.

Es fundamental comprender la carga sobre los cabrios para garantizar la solidez estructural de su tejado. La carga total que deben soportar los cabrios depende de varios factores, como la resistencia al viento, la carga de nieve y el tipo de material de cubierta. Para garantizar el cumplimiento de la normativa y la seguridad, los cálculos de la capacidad de carga deben tener siempre en cuenta las normas de construcción locales.

En resumen, el cálculo de los cabrios implica la medición exacta de la longitud, una cuidadosa selección de la sección transversal en función de los requisitos de material y carga, y el cumplimiento de las normas de seguridad. Si tiene en cuenta estos factores, podrá diseñar y construir un tejado que no sólo sea práctico, sino también resistente a las cambiantes condiciones meteorológicas.

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