Стропильная система - это каркас крыши, который является основанием для настила кровельных покрытий.
Стропильная система призвана выдержать нагрузку крыши с учетом стихийных нагрузок: ветров, снега, дождя.
Вариант крыши утверждается еще на стадии проекта.
Назначение кровли включает в себя несколько функций: тепло в доме, защита помещения от природных явлений, поэтому стропильной системе необходимо уделить особое внимание.
Как произвести расчет стропильной системы вы можете прочитать .
Принято классифицировать стропильные системы, чтобы задача по выбору варианта будущей кровли решалась легче:
Самые подходящие конструкции для - и ломаные двухскатные. Есть другие , но они менее распространены и не настолько практичны, как вышеперечисленные.
Стропильные конструкции еще классифицируются на:
Расчет материала для каркаса кровли при проектировании здания ведется исходя из задуманной конфигурации и нагрузки. Стропила для своими руками сделать не трудно, важно подойти к делу с умом.
Стропильные системы наслонного и висячего типа
Для правильного расчета нагрузки на стропила необходимо учитывать множество факторов, которые способны повлиять на тяжесть конструкции.
Важные показатели, которые следует учесть:
Кроме того следует иметь ввиду массу и прочность стропильных ног, а также обратить внимание на крепление стропил двухскатной крыши и вариант монтажа.
Схема стропильных систем
Шаг стропил двускатной крыши - это пустое место между стропилами. От правильного расчета шага зависит функциональность крыши. Как правило, шаг составляет около метра.
Для более точного расчета расстояния между стропильными досками существует определенная схема расчета:
Такой расчет не всегда окончательный.
Дополнительно следует учесть нагрузку кровельного покрытия (его массу), толщину стропила, а так же размеры стропил для двухскатной крыши.
Толщина стропильной доски во многом зависит от покрывного материала:
Следует учитывать все показатели и точно рассчитать толщину стропила, чтобы не было чрезмерной нагрузки на фундамент.
Неправильный расчет длины стропил двускатной крыши, а так же неправильный расчет показателей шага могут привести к провисанию кровли.
Установка стропил двухскатной крыши своими руками требует учесть еще вес стропильной доски и всех дополнительных креплений конструкции.
Стропильная конструкция - сложная система и установка стропильной системы двухскатной крыши не лёгкая задача. Стропильная система состоит не только из стропильных досок, но и из других дополнительных элементов:
Стропильная система подразумевает расположенные в одной плоскости стропила, растяжки, раскосы и стойки. Они расположены таким образом, что основная нагрузка кровельной конструкции падает вертикально на внешние несущие стены. Поэтому изготовление стропил двускатной крыши очень важный процесс.
Из чего состоит стропильная система двускатной крыши
Стропильную систему наслонного типа применяют в том случае, когда длина пролета не превышает 6,5 метра.
При наличии несущих конструкций внутри строения имеется возможность установить дополнительные стойки.
Главной опорой стропильных ног является мауэрлат.
Перед монтажом мауэрлата необходимо установить армпояс. Он состоит из опалубки, в который закладывается арматура и заливается бетоном. В основании при еще не застывшем бетоне устанавливаются шпильки, к которым потом крепится мауэрлат.
Мауэрлат - брус, который укладывается на опору (несущую стену) и является основанием стропильного каркаса. Предварительно укладывается слой гидроизоляционного материала. Если длины бруса не хватает на длину стены, то его наращивают.
От того, насколько прочно будет установлен мауэрлат зависит устойчивость кровельной конструкции.
Поэтому необходимо серьезно отнестись к креплению мауэрлата к несущей опоре.
Монтаж мауэрлата
После высыхания мауэрлата (через 5 дней), отмечают на брусе мауэрлата установки лежня : его ось должна быть с одинаковым отступом с каждой стороны от бруса мауэрлата. Лежень крепится на двухслойный гидроизоляционный слой анкерными болтами. К стене с внутренней стороны крепить лежень следует скрутками из проволоки или скобами. Далее делают разметку для установки стропил.
Опорными точками наслонных стропил являются стены и стойки внутри каркаса. Стропилы монтируют шарнирными узлами крепления. При использовании ползунков для крепления, обеспечивается небольшое опущение каркаса крыши в первые годы службы кровли.
Такой метод установки необходим для предотвращения перекосов , так как в первые годы здание немного оседает.
Крепить стропильные балки следует либо путем установки их в подготовленные пазы и укрепляют крепежными элементами, либо путем крепления досчатых накладок.
Монтаж стропил
Стропила соединяют встык, обрезав край бруска таким образом, чтобы угол при соединении противоположных балок соответствовал углу ската. Забивают стропила под коньком гвоздями. Возможен вариант, при котором балки соединены болтами, гвоздем или шпилькой, то есть внахлест.
При необходимости (если предусмотрено проектом) делается пропил в стропильных балках для крепления коньковой балки (прогона).
Коньковый узел
Стойки крепятся при небольшой длине пролета - по центру, по бокам и центру - при более широком основании крыши. Крепление производится вертикально от конька к внутренней стене.
Прогон - соединительная балка для закрепления стропильных ног. Крепится болтами или скобами к стойке.
Заключительным этапом монтажа наслонной системы является установка кобылок при короткой длине стропильных ног для свеса. Для установки козырька необходимо устанавливать дополнительно небольшие стропильные доски.
Монтаж стропильной системы с наслонными стропилами
Стропильная система , оснащенная висячими стропилами, представляет собой треугольную конструкцию , где стороны - стропила, а основание - затяжка, соединенная с нижними пятками стропилин.
Монтаж стропильного каркаса висячего типа может обойтись без установки мауэрлата : доска, которую закрепили на двухслойную гидроизоляцию может его заменить.
Если конструкция имеет большой пролет, то к ней крепят подкосы, бабки, ригели.
Стойки в висячей системе не предусмотрены.
Затяжка является самой длинной балкой каркаса кровли. Чтобы предотвратить ее провис, необходимо крепить бабки - доски, которые крепят к вершине конструкции с одной стороны, а к затяжке - с другой. Крепят болтами или накладками из дерева. С помощью резьбовых хомутов можно регулировать провисающую затяжку.
Устройство стропильной системы
Бабку могут дополнять подкосные балки, образуя ромб, где два подкоса - нижние стороны, а стропильные доски - верхние, верхний угол - конек. Таким образом подкосы упираются в бабку, распределяя нагрузку.
Подкосные балки
Стропила висячей конструкции монтируются подобно наслонной. При установке мансард затяжку устанавливают ближе к коньку, обеспечивая большее пространство под потолок. Затяжка в таком случае крепится путем врубки с болтовым закреплением.
ВНИМАНИЕ!
При монтаже висячей системы обязательным условием монтажа является точность расчетов и прочность стропил и затяжки.
Наличие погрешностей приводит к смещению осей элементов системы , что обеспечивает перекос конструкции.
Как установить стропила для двускатной крыши вам подскажет это фото:
Установка стропил
Висячие стропила
Усиливать стропила двухскатной крыши необходимо, когда расчет нагрузки произведен неверно или обнаружены дефекты каркаса.
Усиление можно произвести с помощью:
Можно прибегнуть к усилению бруса мауэрлата и основания стропильного бруса. За счет повышенной влажности и снижения вентиляции эти части каркаса более подвержены гниению, поэтому при обустройстве кровли необходимо особое внимание уделить
Жить на морском побережье – мечта для многих людей. Однако в таких регионах, как и в горной местности, вблизи озера или реки часто дуют сильные ветры. И этот фактор нельзя не учитывать при строительстве крыши дома.
Угол наклона ската – важнейшая величина при расчете нагрузок на крышу. Боковое давление ветра на крутые скаты может привести к опрокидыванию.
Ветер оказывает меньшее давление на более пологие конструкции, с небольшим уклоном. Такая форма крыши подойдет для местности с сильными ветрами.
Но слишком пологую крышу воздушный поток стремится приподнять, сорвать.
При столкновении потока с препятствием – и венчающей здание конструкцией – происходит завихрение: не вдаваясь в подробности, можно сказать, что на крышу воздействуют две касательные силы и одна подъемная. От угла наклона ската зависит значение каждой из этих сил. Пологую крышу можно частично оградить от воздействия – к примеру, с помощью выложенного парапета.
Грамотный проект должен быть составлен с учетом географического положения здания, особенностей климата и рельефа местности. На ветроустойчивость влияет также парусность кровельного материала и качество закрепления элементов стропильной системы и обрешетки.
При возведении каркаса не допускается использование каких-либо подложек или иных деталей, способных деформироваться со временем.
Чтобы кровля не была сорвана или опрокинута порывом ураганного ветра, должна иметь максимальную устойчивость. Достигается она благодаря таким элементам, как раскосы, подкосы, диагональные связи – в зависимости от типа конструкции в стропильной системе могут быть использованы некоторые из них или они все.
Существуют определенные параметры крепления бруса, уложенного по периметру здания. Он фиксируется к стене различными способами, и притом на определенном расстоянии от края. Все крепления – и стропил к мауэрлату, и самого мауэрлата к стене – должны быть выполнены тщательно.
Дополнительное закрепление нижних концов стропильных ног к несущим стенам здания с помощью металлических штырей позволит усилить сопротивляемость ветровой нагрузке.
Все должны быть дополнительно надежно прикручены проволочными скрутками – если в местности преобладают сильные ветры, и через одно – если ожидается умеренное ветровое давление.
Различные участки кровли испытывают различные ветровые нагрузки – жесткость должна противостоять этому давлению.
Также ветер занимается распределением снега по крыше – и распределяет он неравномерно, за счет чего на одни участки наметается больше, и давление снега возрастает. Поэтому во всей кровельной конструкции не должно быть слабых мест.
Еще один важный момент: прочными должны быть не только соединения – нужно, чтобы стропильные ноги были выполнены из качественной древесины.
Такой вид оптимально подходит для квадратного в основании дома.
Однако будущий владелец жилья должен помнить о том, что мансарду в этом случае обустроить не получится.
Два трапециевидных ската и два треугольных – так выглядит , обычно венчающая прямоугольный дом и обладающая большой ветроустойчивостью.
Этот вариант подразумевает использование диагональных опор – накосных стропил, направляющихся от двух концов конька к четырем углам дома. Такой несущий каркас практически не подвержен деформациям.
Отсутствие фронтонов значительно уменьшает сопротивление ветру, который почти беспрепятственно «скользит» по поверхности.
Для характерны трапециевидные фронтоны и обрезанные снизу скаты-вальмы.
У нее нет такого острого выступа, как у верхней конструкции здания: усеченные торцевые скаты повышают возможности полувальмы противостоять нагрузкам.
Для обустройства подобной крыши не потребуется много материалов, а еще несложным будет ее монтаж.
Если расположить наклон в направлении преобладающих ветров, будет надежной: то есть, с подветренной стороны должна быть та часть, которая находится ниже. Здесь действует то же правило: чем больше будет уклон, тем больше будет ветровая нагрузка.
Листовые материалы обладают множеством достоинств, однако вместе с тем – большой парусностью.
Это покрытие оптимально подойдет для верхней конструкции здания с самой сложной конфигурацией.
В модельном ряде присутствуют специально разработанные виды, имеющие особую форму – с усиленным сопротивлением ветровым нагрузкам. Гонты не только приклеиваются, но и прибиваются специальными гвоздями – такое крепление к основе максимально надежно, и выдерживает даже ураганный ветер – до 220 км/ч.
Оптимальным значением уклона кровли при использовании натуральной черепицы считается 30-60 градусов.
Основные аргументы в пользу или – это ее вес и небольшие размеры. Ветру сложно справиться с тяжестью натурального покрытия, однако если все же черепица будет сорвана, в случае падения этот самый вес станет серьезной угрозой.
Повысить надежность можно, закрепив не только нижний и верхний ряды, но и черепичные плитки полностью на всем скате – с помощью скоб.
Дедюхова Полина
Для увеличения несущей способности стропильных ног как в наслонных, так и висячих стропильных системах применяют установку разгружающих балок (подмог), двухсторонних накладок и подкосов.
Усиление стропильных ног подмогой
Как показывают многочисленные поверочные расчеты, стропила в пролете между мауэрлатной балкой и подстропильной ногой с размерами сечения, подобранными по прочностным характеристикам, часто не проходили расчет на прогиб и приходилось увеличивать их высоту. Изготовить стропильную ногу переменного сечения можно включением в нее дополнительной деревянной балки - подмоги. Подмогу крепят в пролете между мауэрлатом и подстропильной ногой, ее высотой добирают высоту сечения стропила, чтобы оно проходило по расчету на прогиб. Крепят подмогу болтовыми хомутами или металлическими зубчатыми пластинами.
В неразрезной стропильной ноге, как правило, возникает необходимость усилить узел ее опирания на подкос. По расчетной схеме в узле опирания на подкос возникает наибольший изгибающий момент. Если усиление не выполнить вовремя, впоследствии придется увеличивать сечение всей стропильной ноги. Прогиба в этом узле нет, поэтому можно увеличить не высоту стропила, а его ширину, путем закрепления двусторонних дощатых накладок. Ширина накладок подбирается при расчете сечения стропила на максимальный изгибающий момент. Накладки крепятся гвоздевым боем, болтами или, как и в предыдущем случае, болтовыми хомутами. Если стропило уже усиливается подмогой, то ее нужно сделать длиннее и вывести край за узел опирания на покос. В этом случае решается сразу две задачи: усиление опорного узла и прогиба в пролете.
При реконструкции кровли под более крутой скат устанавливают новые стропила, сращивая их со старыми (если они не сгнили) дощато-гвоздевой перекрестной стенкой. Новые стропила могут быть введены, как поверх старых стропил, так и ниже их. Образующаяся при этом ферма обеспечивает не только новый уклон, но и повышенную жесткость стропильной конструкции. Этот метод позволяет не разбирать старую крышу и ускоряет работы, но и подкрышное пространство не увеличивает. Если целью изменения уклона скатов было устройство мансарды, то объем чердака останется прежним.
Усиление стропил устройством дощато-гвоздевой фермы
Иногда конец стропильной ноги подгнивает, опирание на мауэрлат получается ненадежным. В этом случае к нижнему концу стропильной ноги можно прикрепить дополнительные подкосы, которые упирают в ту же мауэрлатную балку или в дополнительный лежень. Рекомендуется раздвигать нижние концы дополнительных подкосов - они обеспечивают лучшую устойчивость стропила. А подкосы, опертые на дополнительный лежень, частично могут уменьшить прогиб стропила в пролете между подстропильной ногой и мауэрлатом. Дополнительные подкосы крепят гвоздевым боем с опиранием в прибоины на стропиле.
При использовании в строительстве крыши сырой древесины (влажностью более 25%) и недостаточной вентиляции холодного чердака, при высоко расположенных слуховых окнах, малой их площади, либо при отсутствии чердачных продухов, возможно загнивание нижнего конца стропильных ног или мауэрлата.
Также загнивание может наступить при отсутствии или повреждении пароизоляции и воздушных продухов в конструкции утепленной мансардной крыши или закупоривание их концов. Либо при увлажнении древесины стропильных ног и мауэрлата в крышах любого типа при протечке кровли, либо при отсутствие гидроизоляционного слоя между древесиной и кладкой стены и увлажнение древесины от кладки.
Существует несколько способов восстановления и усиления поврежденных конструкций.
1. Применение деревянных накладок. Их используют при одиночном повреждении стропильных ног. Усиление проводят путем установки усиливающих деревянных накладок с закреплением болтами или гвоздевым боем. Опирание накладок на мауэрлат должно быть всем торцом с последующей установкой проволочной скрутки.
2. Использование прутковых протезов. Их применяют при массовом повреждении стропильных ног.
До начала работ поврежденную стропильную ногу укрепляют на временных опорах, разбирают покрытие и выпиливают сгнившую часть стропильной ноги.
Протез надевают на стропильную ногу и укладывают на мауэрлат. Спиленный торец стропильной ноги упирают в опорную площадку протеза, которая предотвращает ее сползание.
Жесткость верхнего сжатого пояса протеза обеспечивает подкосная решетка.
3. Использование накладок, опирающихся на балку. Этот вариант применяют при необходимости замены сгнившего участка мауэрлата и конца стропильной ноги. До начала работ стропильную ногу укрепляют временными опорами, вырезают сгнившие участки ноги и мауэрлата, забивают в кладку костыли и укладывают на них балку длиной 1 м. Если конструкция стен и перекрытия позволяет, а чаще всего это именно так, то на стену или перекрытие укладывают метровый кусок лежня. В эту балку упирают два подкоса, закрепленные на гвоздях по обе стороны стропильной ноги. Обрешетку поддерживают новой удлиненной кобылкой
При недостаточном воздухообмене чердачного помещения, а вследствие этого развитии грибковых спор и загнивания древесины деревянных конструкций крыши проводят ряд мероприятий для восстановления вентиляции (рис. 74). В чердачном помещении следует изучить характер движения воздуха, определить температуру воздуха на верхней границе утеплителя (она не должна превышать 2°С при любой отрицательной температуре наружного воздуха) и устроить дополнительные продухи и слуховые окна. Площадь сечения слуховых окон и продухов должна составлять 1/300–1/500 площади чердачного перекрытия..
Ширина продухов должна быть в пределах 2–2,5 см. Нужно измерить и при необходимости увеличить до расчетной толщину утеплителя. Слежавшийся утеплитель необходимо разрыхлять примерно один раз в пять лет. У наружных стен при ширине до 1 м толщина его может быть увеличена до 50% выше расчетной. Следует проверить и, если необходимо, то восстановить пароизоляцию под слоем утеплителя.
Устройство нормального процесса воздухообмена в чердачной крыше
В случае надстройки сооружения реконструкционные мероприятия предусматривают полную замену крыши. Согласно проекту и эскизам архитекторов, она приобретает более сложные и архитектурно-выразительные формы, но в её основу опять-таки заложена стропильная система.
В качестве материала для конструкции крыши лучше всего выбрать дерево, так как оно обладает небольшим весом и технологичны в монтаже.
Конечно, есть и определенные недостатки, древесина хорошо горит и подвержена гниению. Поэтому уже на стадии проектирования должны быть предусмотрены (а при эксплуатации строго соблюдаться) конструктивные и защитные мероприятия, к которым относятся: устройство прокладок из водоизоляционных материалов в местах соприкосновения дерева с кирпичом, предотвращение протечек кровли, создание и поддержание в сохранности влагоизоляционного и пароизоляционного слоев, оборудование вентилируемых зазоров, а также обработка древесины антисептиками или огне- и биозащитными препаратами.
В зависимости от формы крыши, наличия и расположения внутренних опор, величины пролета, а также действующих нагрузок, конструкция стропильной системы может быть разной, но она всегда состоит из следующих элементов:
Наслонные стропила
устанавливают в зданиях с внутренними несущими стенами, опирая стропильные ноги не менее чем в трех местах. В зависимости от величины пролета, может быть соответственно увеличено количество промежуточных точек опирания. В каменных домах такие стропила опираются на мауэрлаты (опорные бруски, жестко связанные с конструкцией стены) и крепятся к ним. Верхние концы стропил соединяют боковыми накладками внахлест и опирают на стойки, расположенные в средней части стропильной фермы. Такие элементы работают как балки – только на изгиб.
В строениях без несущих внутренних стен устанавливают конструкции из висячих стропил
. Они опираются только на две крайние опоры (например, лишь на стены здания без промежуточных опор). В этом случае стропильные ноги работают на сжатие и изгиб. Кроме того, конструкция создает значительное горизонтальное распирающее усилие, которое передается стенам. Уменьшить это усилие помогает затяжка (деревянная или металлическая), соединяющая стропильные ноги. Она может располагаться как у основания, так и выше. Чем выше она находится, тем мощнее ей полагается быть. И тем надежнее должно быть ее соединение со стропилами.
Мауэрлат.
Стропильные ноги опираются не на сами стены, а на опорный брус — мауэрлат. В деревянных конструкциях мауэрлатом является верхний венец сруба (бревно, брус). При кирпичных стенах это специально устанавливаемый заподлицо с внутренней поверхностью стены брус (с наружной стороны он должен ограждаться выступом кирпичной кладки). Между мауэрлатом и кирпичом обязательно прокладывается слой влагоизолирующего материала (например, два слоя рубероида).
Верхние концы стропильных ног, если это необходимо, могут поддерживаться системой стоек и раскосов . Их задача — разгрузить стропильные ноги, передав нагрузку на внутренние стены или опорные столбы, а также обеспечить конструкции жесткость.
В местах отсутствия несущих стен пятки стропильных ног могут опираться на мощные продольные балки — боковые прогоны, длина которых ограничена действующей на них нагрузкой.
Коньковый прогон.
В вершине стропильной конструкции любой крыши укладывают прогон, соединяющий стропила (фермы) между собой. Именно на нем будет в дальнейшем устроен конек крыши.
Если в плоскости стропильных ног жесткость обеспечивается самими стропильными фермами, то для противостояния ветровым нагрузкам, действующим, например, со стороны щипца (фронтона), в каждом скате крыши устанавливают необходимое количество диагональных связей. Ими могут служить доски толщиной 30-40 мм, прибитые к основанию крайней стропильной ноги и к середине (или выше) соседней.
Наиболее экономичным и конструктивно простейшим является решение с применением наслонных стропил. Желательно такое расположение основных опор, которое приводит конструкции стропил к симметричным и уравновешенным решениям.
В направлении продольной оси здания продольная устойчивость стропил и прочность их опор должны обеспечиваться системой стоек, прогонов и подкосов, а прочность основания подстропильных стоек – соответствующими подкладками и лежнями. Конца стропильных ног, уложенных на мауэрлаты, следует связывать с нижележащей кладкой проволочными скрутками, прикрепляемые к ершам, которые заделывают в кладку. Расстояние от верха чердачного перекрытия до верха мауэрлата не следует делать более 50 см, а до низа среднего лежня – 40 см. высота от того же перекрытия до низа ригеля для удобства движения по чердаку не должно быть менее 1,8 м.
Стропильная система должна обладать достаточной прочностью и устойчивостью, чтобы выдерживать массу собственных конструкций и работающих на крыше людей, а также снеговую и ветровую нагрузки. Поэтому все элементы обязательно должны рассчитываться, а уже по результатам расчета подбираются требуемые сечения и производятся все необходимые проверки.
Основным назначением кровли является защита от атмосферной влаги.
Настил
служит для укладки и поддержания кровли, воспринимает нагрузки от собственного веса кровли, давление ветра, веса снега и т.п. и передает их на стропильные конструкции. Также он способствует правильной вентиляции воздуха внутри кровли, что снижает опасность загнивания, резко уменьшает уровень конденсации влаги. На их изготовление расходуется большая часть древесины, используемой при сооружении деревянных покрытий, поэтому их экономное проектирование во многом определяет экономическую эффективность покрытия в целом. Настилы не только служат основанием водо- и теплоизоляционных слоев покрытия, но и принимают участие в обеспечении устойчивости стропильных и подстропильных конструкций при восприятии основных вертикальных и ветровых нагрузок.
Конструкция настила зависит от типа кровли и теплоизоляционных свойств покрытия. При рулонной кровле он должен иметь сплошную ровную дощатую или фанерную поверхность, на которую непосредственно можно наклеивать рулонный ковер. Утеплитель при этом может быть жестким и располагаться поверх настила под кровлей или быть мягким и располагаться в полостях, как в клеефанерных плитах. Сам настил состоит из двух слоев досок, соединяемых гвоздями. Верхний защитный слой из досок толщиной 16-22 мм и шириной не более 100 мм укладывают под углом 45 0 к нижнему рабочему настилу, который для лучшего проветривания делают разреженным из досок толщиной 19-32 мм (по расчету).
При кровле из штучных материалов в виде волнистых листов асбестоцемента, стеклопластика, металлических листов или черепицы настил должен иметь для них отдельные опоры в виде досок или брусьев обрешетки сечением не менее 50х50 мм или открытых ребер клеефанерных плит. Утеплитель при этом может быть мягким и располагаться между брусками обрешетки или между ребрами клеефанерных плит. С таким видом кровли особенно эффективно применение деревянных покрытий, так как она паропроницаема, способствует высыханию древесины и препятствует ее загниванию.
Для изготовления настилов и обрешетки, как правило, применяют древесину хвойных пород третьего сорта. Допускается применение древесины мягколиственных пород: тополя, осины и ольхи для обрешетки, а также одинарных настилов при условии доступности осмотра и проветривания чердачных помещений.
Настилы и обрешетку под кровлю рассчитывают по двум вариантам сочетания нагрузок:
С обственный вес и снег (расчет на прочность и прогиб);
Собственный вес и сосредоточенный монтажный груз 1 кН (расчет только на прочность).
При расчете по второму сочетанию груз принимают с коэффициентом надежности по нагрузке (ɣ f =1,2) и распределяют на две доски или бруска при расстоянии между их осями равном или менее 150 мм и на одну доску или брусок при расстоянии более 150 мм – при одиночном настиле. При двойном дощатом перекрестном настиле сосредоточенный груз распределяют на ширину 500 мм рабочего настила.
Расчетное сопротивление древесины изгибу при расчете настилов и обрешетки кровли умножают на коэффициент условий работы 1,15. При расчете на сосредоточенный груз, кроме того, расчетное сопротивление умножают на коэффициент 1,2 (монтажная нагрузка).
Настилы и обрешетку рассчитывают с учетом их неразрезности в пределах двух пролетов. За расчетный пролет l принимают расстояние между осями стропильных ног.
При загружении двухпролетной балки равномерно распределенной нагрузкой от собственного веса и снега наибольший изгибающий момент на средней опоре равен:
где q
– равномерно распределенная нагрузка от собственного веса и снега, кН/м;
l
— расчетный пролет, м.
А относительный прогиб в пролете:
где q n
– нормативная распределенная нагрузка от собственного веса и снега, кН/м;
E
J
При загружении двухпролетной балки собственным весом g
и сосредоточенным грузом Р
наибольший момент в пролете равен:
где g
– собственный вес элемента, кН/м;
P
— сосредоточенный монтажный груз, кН.
При углах наклона кровли α = 10 0 учитывают, что собственный вес кровли и обрешетки равномерно распределен по поверхности (скату) крыши, а снег – по её горизонтальной проекции. Поэтому полная нагрузка на 1 пог. м бруска составляет:
,
p c
– снеговая нагрузка на 1 м 2 горизонтальной проекции кровли;
s
– расстояние между осями брусков по скату кровли.
Прочности брусков обрешетки проверяют с учетом косого изгиба по формуле:
где М х и М у – составляющие расчетного изгибающего момента от носительно главных осей х и у, кН·м;
W х и W у – моменты сопротивления поперечного сечения бруска для осей х и у, см 4 ;
Ru
– расчетное сопротивление бруска на изгиб бруска, кН/cм 2 .
Полный прогиб бруска с учетом косого изгиба определяют по формуле:
,
где f
x и f
у – прогибы бруска по осям х и у, см.
В качестве примера
рассмотрим блок-схему расчета разреженного настила (обрешетки)
под кровлю из металлочерепицы при следующих данных: угол наклона кровли к горизонту α = 30° (cos α = 0,866; sin α =
0,5); расстояние между осями брусков s = 60 см;
расстояние между осями стропильных ног В =
80 см; нормативный снеговой покров - 224 кг/м 2 .
Обрешетку проектируем из брусков сечением 5 х 5 см.
Определим погонную равномерно распределенную нагрузку на один брусок, сбор нагрузок, представив в табличной форме.
Сбор нагрузок на обрешетку
| q н , кН/м |
Коэффициент перегрузки |
q р , кН/м | |
|
Постоянная: |
|||
|
Металлочерепица |
0,02 |
1,05 |
0,02 |
|
Брусок обрешетки 0,05м х 0,05м х 5кН/м 3 |
0,013 |
0,014 |
|
|
Итого: |
0,03 |
0,03 |
|
|
Временная: |
|||
|
0,78 |
1,10 |
||
|
Всего: |
0,81 |
1,13 |
Обрешетку
рассматриваем как двухпролетную неразрезную балку с пролетом l
= В = 80 см.
Определяем наибольшие изгибающие моменты:
а) для первого сочетания нагрузок (собственный вес и снег):
б) для второго сочетания нагрузок (собственный вес и монтажная нагрузка):
Более невыгодный для расчета прочности бруска - второй случай нагружения.
Так как плоскость действия нагрузки не совпадает с главными плоскостями сечения бруска, брусок рассчитываем на косой изгиб.
Составляющие изгибающего момента относительно главных осей бруска равны:
Моменты сопротивления и инерции сечения:
W x = 21см 3 ; W y = 21 см 3 ; J x = 52см 4 ; J y = 52 см 4 .
Наибольшее напряжение:
При расчете по второму случаю нагружения проверка прогиба бруска не требуется. Определим прогиб бруска при первом сочетании нагрузок:
Прогиб в плоскости, перпендикулярной скату:
см.
Прогиб в плоскости, параллельной скату:
см.
Полный прогиб: 
см.
Относительный прогиб: 
Стропильные ноги устраивают из досок, брусьев, пластин или бревен. Для изготовления стропил используют бревна небольших диаметров (12-24 см), в то время как для получения пиломатериалов необходимого сечения требуется круглый лес больших диаметров (пиловочник). Расчетное сопротивление изгибу для бревен R u =
1,6 кН/см 2 больше, чем для досок R u =
1,3 кН/см 2 ,
а также в бревнах более высокий предел огнестойкости.
Наслонные стропила при правильном их конструировании и устройстве – безраспорная конструкция. Чтобы стропила не вызывали появление распора, надо опорные плоскости врубок в местах опирания стропильных ног на мауэрлаты и прогоны делать горизонтальными и погашать распор, вызываемый продольными усилиями, которые возникают в стропильных ногах, устройством горизонтальных парных схваток или ригелей.
Стропильные ноги при углах наклона кровли α = 10 0 рассчитывают как балки с горизонтальной осью, а при углах α = 10 0 — как балки с наклонной осью. Во втором случае постоянную нагрузку, вычисленную на 1 м 2 поверхности (ската) кровли, делят на cos α, приводя её к нагрузке на 1 м 2 плана покрытия. Нагрузка на стропильную ногу собирается с грузовой площади, ширина которой равна шагу расстановки стропил.
В случаях, когда пролеты большие, проектируют сборные наслонные стропила, отдельные монтажные элементы которых доставляются на строительную площадку, где производится их укрупнительная сборка и установка на месте.
Расчет сборных наслонных стропил под кровлю из металлочерепицы для здания шириной 5,1+2,1+5,1 = 12,3 м ведем с учетом конструктивной схемы здания. Наружные стены здания – кирпичные, чердачное перекрытие сборное железобетонное, в качестве внутренних опор выступают внутренние несущие кирпичные стены. Угол наклона кровли к горизонту α = 30° (cos α = 0,866; sin α =
0,5). Нормативный снеговой покров - 224 кг/м 2 .
Стропильную конструкцию проектируем из следующих сборочных элементов: обрешетки 1, стропильных ног 2, треугольных безрешетчатых ферм 3, мауэрлатов 4, прогонов 5 и опорных рам 6.
|
|
|
|
|
|
|
Сборные наслонные стропила |
|
Детали стропильной ноги, фермы, прогона и опорной рамы:
1 – стропильная нога; 2 – ригель; 3 – стойка; 4 — подкос
Шаг расстановки стопил принимаем В = 0,8 м. обрешетку устраиваем из брусков сечением 50 х 50 см, расчет обрешетки аналогичен расчету настила.
Расчёт стропильных ног
. Стропильные ноги опираются одним концом на мауэрлат сечением 15 х 15 см, а другим – на консоль треугольной формы. Консоли устроены для уменьшения длины (которая должна быть не более 6.5м) и размеров сечения стропильных ног.
Стропильные ноги сконструированы из двух досок, скреплённых в один монтажный элемент с помощью прокладок на гвоздях. Ось мауэрлата смещена относительно оси стены на 10см. Вначале определяется нагрузка на 1 пог.м горизонтальной проекции стропильной ноги.
Сбор нагрузок на стропильную ногу
| q н , кН/м |
Коэффициент перегрузки |
q р , кН/м | |
|
Постоянная: |
|||
|
Металлочерепица |
0,03 |
0,04 |
|
|
Обрешетка 0,05м х 0,05м х 5кН/м 3 |
0,03 |
0,02 |
|
|
Контробрешетка 0,05м х 0,05м х 5кН/м 3 |
0,01 |
0,01 |
|
|
Гидропароизоляционная пленкаЮтафол Д |
0 ,001 |
0,001 |
|
|
Стропильная нога 0,15м х 0,2м х 5кН/м 3:0,866 |
0,17 |
0,19 |
|
|
Итого: |
0,24 |
0,26 |
|
|
Временная: |
|||
|
1,79 |
2,51 |
||
|
Всего: |
2,03 |
2,77 |
Вылет консоли фермы принимаем равным с = 100 см. Тогда пролет стропильной ноги в плане l 1 = 510 – 10 – 100 = 400 см. Изгибающий момент:
где q – суммарная (постоянная и снеговая) нагрузка на 1 пог.м. горизонтальной проекции стропильной ноги, кН/м;
l
– пролет стропильной ноги в горизонтальной проекции, м.
.
Принимаем сечение из двух досок 5 х 20 см с моментом сопротивления и моментом инерции:
W =
667 см 3 и J =
6667 см 4 .
Напряжение изгиба не должно превышать расчетного сопротивления элемента на изгиб:
где М
– изгибающий момент, кН·м;
W
– момент сопротивления поперечного сечения стропильной ноги, см 4 ;
Ru
– расчетное сопротивление на изгиб стропильной ноги, кН/cм 2 .
Относительный прогиб:
где q n
– нормативная распределенная нагрузка на стропильную ногу, кН/м;
E
– модуль упругости древесины, кН/см 2 ;
J
– момент инерции сечения, см 4 .
.
Опорная реакция:
Составляющие опорной реакции, направленной вдоль оси стропильной ноги, вызывает в ней и в консоли треугольной фермы растяжение
Z = V sin α = 5,54∙0,5=2,77 кН
Для восприятия этой составляющей в месте описания стропильной ноги на консоль ставим один болт (d = 12 мм), работающий как односрезный нагель. Усилие, которое может выдержать болт: T н =3,6кН > 2,77кН.
Расчетные схемы: а – стропильной ноги; б – фермы; в – прогона; г – опорной рамы
Расчет фермы.
Треугольная безрешетчатая ферма сконструирована из двух наклонных дощатых элементов с консолями и затяжки. Она может быть доставлена на место возведения в готовом виде или «россыпью» с доставкой отдельно элементов верхнего пояса и затяжки и последующей сборки их на строительной площадке.
Ферму рассматриваем как простейшую стержневую систему, нагруженную равномерно распределённой нагрузкой.
Сжимающее усилие в верхнем поясе фермы определяем по формуле:
Изгибающий момент на опоре:
Сечение пояса принимаем такое же, как и стропильной ноги, т.е. 2 х 5 х 20 см.
Напряжение в опорном сечении:
где R c
— расчетное сопротивление сжатию, кН/cм 2 ;
R u
— расчетное сопротивление изгибу, кН/cм 2 ;
N
– сжимающее усилие в верхнем поясе фермы, кН;
F
– площадь поперечного сечения пояса, см 2 .
Вследствие большого разгружающего действия консоли проверку сечения пояса в пролёте не производим. Устойчивость пояса из плоскости системы обеспечивается жесткостью щитов обрешетки.
Усилие в затяжке определяем по формуле
Кроме того, на затяжку передаётся горизонтальная составляющая растягивающего усилия в консоли. Полное растягивающее усилие в опорном сечении консоли:
Горизонтальная составляющая этого усилия
.
Полное усилие, растягивающее затяжку,
Затяжку принимаем из одной доски сечением 5 х 13 см, соединяемой с верхним поясом болтом (d = 12 м), и четырьмя гвоздями 5 х 150 мм, работающими как двухсрезные нагели.
Несущая способность болта:
где k а
– коэффициент, определяемый по нормативным документам;
T c
– несущая способность нагеля на один срез по, кН.
Длина замещения конца гвоздя во втором крайнем элементе по формуле:
где l гв
— длина гвоздя, см;
a – толщина крайнего пробиваемого элемента, см;
с – толщина среднего пробиваемого элемента, см;
п ш
– число швов, пробиваемых гвоздем;
d гв
– диаметр гвоздя, см.
Несущая способность гвоздя:
по первому срезу ;
по второму срезу ;
на оба среза
Полная расчетная несущая способность соединения
,
где 0,9 – коэффициент, учитывающий снижение несущей способности соединения, выполненного на нагелях разных видов.
Расчётная площадь нетто затяжки:
.
Напряжение растяжения:
,
где R p – расчетное сопротивление растяжению.
Проверим консоль на растяжение с изгибом в опорном сечении:
Площадь нетто:
.
Напряжение в растянуто-изгибаемом элементе:
.
Прогоны укладываются на опорные консольные рамы. Полная длина вылета консоли рамы а 1
= 160 см. Расчетная длина вылета может быть принята равной полной длине, уменьшеной на 0,01l 1
, т.е.
Давление от стропильных ног на прогон с учетом собственного веса подстропильной конструкции (принимая его ориентировочно равным 2,5% нагрузки):
Максимальный изгибающий момент в прогоне:
Сечение прогона принимаем 15 х 20 см с W
= 1000 см 3 .
Напряжение изгиба в прогоне найдем по формуле:
Отверстия для болтов просверлены заранее только в прогоне. В подбалке рамы отверстия сверлят через прогон только после окончательной сборки, выверк и скрепления прогона с подбалкой монтажными гвоздями.
Опорная рама состоит из подбалки, стойки и двух подкосов, скрепленных в один монтажный элемент накладками на гвоздях.
Подбалка опирается на подкосы и стойку, поэтому в расчетном отношении её можно рассматривать как двухпролетную балку с консолями.
Изгибающий момент в точке С пересечения осей подбалки и подкоса составляет:
Опорное давление в точке С равно:
Тангенс угла наклона оси подкоса к горизонту:
этому соответствуют: β
= 65,41 0 , cos β
= 0,0,416; sin
β
=
0,909.
Сжимающее усилие в подкосе:
Свободная длина подкоса:
Сечение подкоса принимаем 10 х 15 см.
Тогда гибкость будет равна:
Коэффициент продольного изгиба φ определим при. λ = 107 > 70, тогда:
где А
= 3000 – коэффициент для древесины.
Проверим сечение на устойчивость:
где F сеч
– площадь поперечного сечения подкоса, см 2 .
Глубину врубки подкоса в подбалку принимаем равной h вр
= 3 см.
Напряжение смятия во врубке находим по формуле:
где b – ширина поперечного сечения подкоса, см; R смβ – расчетное сопротивление смятию во врубке при угле β.
Подбалку принимаем из бруса сечением 15 х 15 см.
Площадь и момент сопротивления ослабленного врубкой сечения подаблки равны:
Подбалка в расчетном сечении работает на совместное действие растяжения и изгиба. Усилие растяжения в подбалке:
Это усилие относительно оси ослабленного сечения приложено с эксцентриситетом:
Обратный изгибающий момент от эксцентричного приложения растягивающей силы в подбалке:
Расчетный изгибающий момент:
Напряжение растяжения в подбалке:
С целью повышения индустриальности скатного деревянного покрытия при массовой реконструкции можно применить деревянные фермы. Треугольные равнопанельные деревянные фермы пролетом до 15 м рассчитываются аналогично. Их сборка и монтаж не требует мощных грузоподъемных механизмов. Все элементы фермы выполняются из деревянного бруса, за исключением стоек, которые выполняются из стальных гнутосварных элементов.
Высота фермы определяется по пролету:
h ф =1/4L ф при L ф 14 м
– 6-ти панельная ферма
h ф =1/5L ф при L ф 14 м
— 8-ми панельная ферма
Шаг ферм зависит от нагрузок на покрытие и в зданиях рассматриваемого типа обычно составляет 3 до 6 метров. Пространственную жесткость такой конструкции покрытия придают связи .
Вертикальные связи между фермами размещаются так, чтобы ни одна ферма не осталась без вертикальных связей, что приводит к их расстановке через пролет между рамами, а при четном количестве пролетов они устанавливаются подряд в двух пролетах (например у одного из торцов здания). Связи верхних поясов ферм размещают в торцевых пролетах, но если длина здания превосходит 30 м, то они устанавливаются и в центральных пролетах, по возможности с равным шагом. Связи нижних поясов ферм расставляются так, чтобы их проекция на горизонтальную плоскость совпадала с проекцией связей верхних поясов ферм. Перечисленные связи принято называть ветровыми, так как они, придавая пространственную жесткость конструкции, позволяют наряду с прочими элементами каркаса распределять ветровую нагрузку, действующую на торец здания между всеми фермами.
Прогоны
располагаются вдоль всего здания по узлам верхних поясов ферм. Стропильные ноги укладываются поперек прогонов в плоскости верхних поясов ферм с шагом от 0.8 до 1.2 м в зависимости от величины снеговой нагрузки. Шаг стропильных ног принят равным 1 м.
Рабочий настил рассчитывается на прочность и прогиб, как неразрезная 2-х пролетная балка.
|
|
|
|
Конструкция кровли: 1 – кровельное покрытие , 2 – бруски обрешетки и контробрешетки , 3 – подкровельный вентилируемый зазор , 4 – гидроизоляция, 5 – вентилируемый зазор над утеплителем кровли , 6 – межстропильный (основной) утеплитель, 7 — пароизоляция, 8 — дополнительный (подстропильный) утеплитель, 9 — внутренняя облицовка |
Расчетная схема расчета настила |
Самыми ответственными элементами деревянных ферм являются стержни нижнего растянутого пояса, на работе которых в большой мере сказывается вредное влияние неизбежных в строительной древесине пороков (сучков, косослоя, трещин), поэтому при конструировании, отборе лесоматериалов, изготовлении и наблюдении за фермами во время их эксплуатации, стержням нижнего пояса нужно уделять особое внимание.
С целью наиболее рационального использования достоинств конструктивных материалов, растянутые элементы деревянных ферм и выполняют металлическими.
Экономичность ферм определяется прежде всего расходом древесины и металла, а также трудоемкостью изготовления и монтажа конструкции.
При оценке типов деревянных ферм в отношении расхода древесины необходимо иметь в виду, что стоимость древесины в большой мере зависит от степени обработки и сортамента применяемых лесоматериалов. Так стоимость окантованных брусьев почти в полтора раза, досок в 2 раза и чистообрезных брусьев примерно в 2,5–3 раза выше стоимости круглых лесоматериалов.
|
|
|
Существенное влияние на расход древесины и металла может оказать очертание наружного контура фермы. Теоретически наивыгоднейшим очертанием контура является такое, при котором контур фермы приближается к очертанию эпюры моментов.
При одних и тех же нагрузках, качестве лесоматериалов, пролетах и высотах ферм наиболее легкими, а следовательно, и требующими наименьшего расхода древесины, будут сегментные фермы и трехшарнирные арки из них. Простота конструкции и экономичность, обусловленные статическими свойствами сегментных ферм, обеспечивают широкое распространение этих ферм в строительстве.
Многоугольные фермы с ломаным очертанием верхнего пояса также имеют относительно небольшой вес и отличаются простотой узловых сопряжений и экономичностью.
Полигональные фермы с наклоном верхнего пояса в 1/10-1/5 получаются более тяжелыми, чем сегментные фермы, но все же значительно более экономичными, чем фермы прямоугольного и треугольного очертания.
Наиболее тяжелыми из всех типов ферм оказываются треугольные фермы. Их применяют, как правило, для кровель из материалов, требующих значительного уклона (черепица, шифер и т.д.).
Использованные источники
:
1. Капитальный ремонт стропильной системы и рекомендации по ее усилению
http://srubnbrus.com/952.html
2. СП 31-105-2002. 6.2 Устройство каркаса
3. Деревянные фермы. Выбор схемы фермы и её расчет
http://vunivere.ru/work3477
4. Проектирование и расчет деревянных конструкций: Справочник/И. М Гринь, В. В. Фурсов, Д. М. Бабушкин и др.; Под ред. И. М. Гриня.- К.: Будивэльнык, 1988.- 240 с: ил.
5. СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции. Актуализированная редакция
Подавляющее большинство каркасов под обустройство крыш и укладку кровельных покрытий используют рядовую древесину, купленную на ближайшем складе или даже просто на лесопилке. Такой подход упрощает жизнь строителям и создает головную боль хозяевам и жильцам, через несколько лет приходится стропильную систему подвергать ревизии, выбраковывать отдельные элементы и выполнять усиление стропил.
Дерево, как никакой другой материал, подходит для сборки каркаса крыши, но при этом деревянные стропила оказываются самой уязвимой частью конструкции. В теории древесина может легко простоять без потери основных прочностных качеств более 50 лет, но на практике обеспечить сохранность материала стропильных балок оказывается не так просто. Процессы гниения древесины, деформации и растрескивание из-за усыхания и неправильного распределения нагрузки зачастую могут привести к потере несущей способности конструкций стропильных ног.
Наиболее критичные зоны системы стропил можно перечесть по пальцам:
Важно! Нельзя использовать для изготовления стропил или других элементов каркаса пиломатериал, взятый непосредственно с лесопилки или на торговом складе. До использования доска и брус должны высохнуть под нагрузкой в сложенном состоянии пакете.
Чтобы правильно выполнить усиление, необходимо ясно представлять причины, по которым каркас начинает проседать или терять прочность:
В этом случае усиление возможно лишь за счет замены пораженных участков, установки подкладных балок и элементов.
На сегодня в строительстве каркасных крыш используется две основные технологии усиления - конструкционное и ремонтное. Конструкционный тип усиления подразумевает использование способов крепежа накладок, переходных и вспомогательных элементов, позволяющих концентрированную нагрузку превратить в распределенную. Например, соединение стропил в коньке можно выполнить креплением оголовков балок внахлест, но для наслонных стропильных балок рекомендуется выполнить усиление установкой стальных пластин или досок, скрепленных минимум 5-7 гвоздями или болтами.
Очень редко когда удается построить каркас крыши простой установкой стропил, без использования элементов усиления — подкосов и распорок. Во-первых, такой способ устройства подойдет для очень небольших построек - дачных домиков или бани, а во-вторых, отказ от усиления потребует использования очень массивных и тяжелых балок и брусов, что увеличивает стоимость постройки крыши в разы. Даже для простого односкатного варианта кровли архитектор обязательно использует усиление в виде вертикальных опор и боковых подкосов.
Важно! Самым уязвимым и проблемным местом являются узлы соединения стропильных балок и элементов усиления. Если соединяемый участок выполнен неправильно, деформация и разрушение неизбежны.
Например, рассмотрим вариант усиления вертикальной стойкой длинномерного стропило. Если вместо подвижной опоры, как на схеме, использовать жесткое закрепление накладной пластиной, неизбежно создается изгибающий момент в месте крепления в коньке и увеличивается поперечная нагрузка на стропильной балке. Вместо разгрузки получается перенос и концентрация напряжений в самом уязвимом месте — центральной части балки.
Наиболее сложными в расчете и правильном выборе установки силовых элементов являются круглые и многоугольные каркасы, например, крыша — эркер или конусный вынос. На приведенном фото хорошо видно, насколько сложной и дорогой получается установка стропил на мауэрлате.
Внутренний ряд усиления балок опорными стойками имеет свой ряд затяжки и соединение с мауэрлатом. Система несущих балок во многом напоминает вальмовое строение, особенно в части соединения нарожников с угловым каркасом ендова. Из-за большой длины наслонных стропил строители применили удлинение и одновременно усиление части балки, находящейся за точкой опоры на стойке. Стальные пластины гарантируют увеличенную прочность нижней части ската.
Самым простым примером усиления является увеличение стропил по длине. Проще всего получить стропило большой длины - выполнить соединение двух коротких балок накладным отрезком доски или бруса. При этом в стропилах не используют усиление или соединение с помощью косого среза, широко применяемого для досок мауэрлата. Соединенные таким способом стропила не способны обеспечить необходимую поперечную жесткость балки.
В качестве примера восстановительного или ремонтного усиления стропил можно указать установку подкладочной доски под балку, имеющую расслоение, трещину или остаточную деформацию. В самых проблемных случаях, когда заменить стропильную балку невозможно, выполняется усиление и восстановление несущей способности сборной фермой по схеме, приведенной на рисунке. Чаще всего такой вид усиления используется для наслонных стропил.
Усилению подвергается и опорная поверхность, например, если из-за недостаточно эффективной или неправильно организованной вентиляции подкровельного пространства конденсат, образующийся на пароизоляционной мембране, стекает к опорной поверхности деревянных стропил на мауэрлате. Если опорная часть балки сгнила или имеет поражение вредителями, ее вырезают и устанавливают стальной каркас, часто именуемый протезом.
Если деструктивные процессы коснулись и мауэрлата, возможно изменение одноопорной версии на двухопорную. В этом случае параллельно основной доске мауэрлата укладывается дополнительный брус, на который опирается усиливающий установленный элемент подкоса, забирающий на себя львиную долю нагрузки.
Нередко проседание и деформация каркаса происходит из-за неправильной установки и крепления гвоздями в тех местах, где необходимо использовать резьбовое соединение со стальными пластинами - накладками. Не следует удалять старый крепеж и пытаться восстановить соединение новыми гвоздями, это даст в лучшем случае временный эффект. Более надежным получается усиление с помощью накладных планок или металлических пластин с отогнутыми краями отверстий.
Основное правило усиления заключается в том, что старое крепление не удаляется, в дополнение монтируются «помощники» — стальные или деревянные накладки, воспринимающие часть усилий. Если их использование не дает нужного эффекта, в таком случае приходится прибегать к установке полноценных силовых рам и ферм, но опять же без демонтажа стропил.
Стропила выполняют ряд значимых кровельных функций. Они задают конфигурацию будущей крыши, воспринимают атмосферные нагрузки, удерживают материал. В числе стропильных обязанностей формирование ровных плоскостей для укладки покрытия и обеспечение пространства под компоненты кровельного пирога.
Для того чтобы столь ценная часть крыши безупречно справлялась с перечисленными задачами, нужны сведения о правилах и принципах ее устройства. Информация полезна и тем, кем сооружается стропильная система двухскатной крыши своими руками, и тем, кто решит прибегнуть к услугам наемной бригады строителей.
В устройстве стропильного каркаса для скатных крыш используют деревянные и металлические балки. Исходным материалом для первого варианта служит доска, бревно, брус.
Второй сооружают из металлопроката: швеллера, профильной трубы, двутавра, уголка. Есть комбинированные конструкции со стальными наиболее нагружаемыми деталями и элементами из древесины на менее ответственных участках.
Кроме «железной» прочности у металла имеется масса недостатков. К ним относятся теплотехнические качества, неудовлетворяющие владельцев жилых строений. Разочаровывает необходимость в применении сварных соединений. Чаще всего стальными стропилами оборудуют индустриальные строения, реже частные бытовки, собранные из металлических модулей.
В деле самостоятельного сооружения стропильных конструкций для частных домов в приоритете древесина. С ней работать несложно, она легче, «теплей», привлекательней по экологическим критериям. К тому же для выполнения узловых соединений не потребуется сварочный аппарат и навыки сварщика.
Основной «игрок» каркаса для сооружения крыши – стропило, в среде кровельщиков называемое стропильной ногой. Лежни, раскосы, бабки, прогоны, затяжки, даже мауэрлат могут использоваться или не использоваться в зависимости от архитектурной сложности и габаритов крыши.
Стропила, применяемые в строительстве каркаса двухскатных крыш, по техническим признакам и способу укладки подразделяются на:
В соответствии с технологической спецификой стропильных ног сооружаемые из них конструкции делятся на наслонные и висячие. Для устойчивости конструкции оснащают подкосами и дополнительными стойками.
Для устройства опор верха наслонных стропилин монтируют лежни и прогоны. В реальности стропильная конструкция намного сложнее, чем описанные элементарные шаблоны.
Отметим, что формирование каркаса двухскатной крыши может вообще производится без стропильной конструкции. В таких ситуациях предполагаемые плоскости скатов образуются слегами – балками, уложенными прямо на несущие фронтоны.
Однако интересует нас сейчас конкретно устройство стропильной системы двухскатной кровли, а в нем задействованы могут быть как висячие или наслонные стропила, так и комбинация обоих типов.
Крепление стропильной системы к кирпичным, пенобетонным, газобетонным стенам производится через мауэрлат, который в свою очередь фиксируется анкерами.
Между мауэрлатом, представляющим собой деревянную раму, и стенами из указанных материалов в обязательном порядке прокладывается гидроизоляционная прослойка из рубероида, гидроизола и т.д.
Верх кирпичных стен иногда специально выкладывают так, чтобы по внешнему периметру получилось нечто вроде невысокого парапета. Так надо, чтобы размещенный внутри парапета мауэрлат и стены не распирали стропильные ноги.
Стропила каркаса крыш деревянных домов опираются на верхний венец либо на потолочные балки. Соединение во всех случаях выполняется врубками и дублируется гвоздями, болтами, металлическими или деревянными пластинами.
Крайне желательно, чтобы сечение и линейные размеры деревянных балок определялись проектом. Проектировщик даст четкие расчетные обоснования геометрическим параметрам доски или бруса с учетом всего спектра нагрузок и погодных условий. Если в распоряжении домашнего мастера проектной разработки нет, путь его лежит на стройплощадку дома с подобной кровельной конструкцией.
На этажность возводимого здания внимание можно не обращать. Проще и правильнее выяснить требующиеся размеры у прораба, чем узнавать их у владельцев шаткого самостроя. Ведь в руках прораба документация с четким расчетом нагрузок на 1м² крыши в конкретном регионе.
Шаг установки стропилин определяет тип и вес кровельного покрытия. Чем оно тяжелее, тем меньше должно быть расстояние между стропильными ногами. Для укладки глиняной черепицы, например, оптимальным расстоянием между стропилами будет 0,6-0,7м, а для и профлиста допустимо 1,5-2,0 м.
Однако даже при превышении шага, требующегося для правильно монтажа кровли, имеется выход. Это устройство усиливающей контробрешетки. Правда она увеличит и вес крыши, и бюджет строительства. Поэтому с шагом стропил разобраться лучше до сооружения стропильной системы.
Народные умельцы вычисляют шаг стропилин согласно конструктивным особенностям постройки, банально разделив длину ската на равные расстояния. Для утепленных крыш шаг между стропилинами подбирают, исходя из ширины плит теплоизоляции.
У нас на сайте вы можете найти , который возможно вам также очень поможет при строительстве.
Стропильные конструкции наслонного типа значительно проще в исполнении, чем их висячие собратья. Обоснованный плюс наслонной схемы заключается в обеспечении полноценного проветривания, которое напрямую связано с долгосрочностью службы.
Отличительные конструктивные особенности:
Минус схемы заключается в наличии конструктивных элементов, влияющих на планировку внутреннего пространства эксплуатируемого чердака.
Если чердак холодный и в нем не предполагается организация полезных помещений, то наслонной конструкции стропильной системы для устройства двухскатной крыши стоит отдать предпочтение.
Типовая последовательность работ по сооружению наслонной стропильной конструкции:
Если подстропильная система сделана безупречно, наслонные доски монтируются в произвольном порядке.
Если уверенности в идеальном сооружении нет, то сначала устанавливаются крайние пары стропилин. Между ними натягивается контрольная бечевка или леска, согласно которой подгоняется положение вновь устанавливаемых стропил.
Завершается монтаж стропильной конструкции установкой кобылок, если длина стропильных ног не позволяет сформировать свес требующейся длины. К слову, для деревянных построек свес должен «выходить» за контур здания на 50см. Если запланирована организация козырька, под него устанавливаются отдельные мини-стропила.
Еще одно полезное видео о строительстве двухскатной стропильной основы своими руками:
Висячая разновидность стропильных систем представляет собой треугольник. Две верхние стороны треугольника сложены парой стропилин, а основанием служит соединяющая нижние пятки затяжка.
Применение затяжки позволяет нейтрализовать действие распора, потому на стены с висячими стропильными конструкциями действует только вес обрешетки, кровли плюс в зависимости от сезона вес осадков.
Характерные черты стропильных конструкций висячего типа:
К достоинствам висячей схемы относят свободное от стоек пространство под кровлей, позволяющее организовать мансарду без столбов и перегородок. Есть недостатки.
Первый из них – ограничения по крутизне скатов: угол их уклона может быть минимум 1/6 пролета треугольной фермы, настоятельно рекомендованы более крутые крыши. Второй минус заключается в необходимости доскональных расчетов для грамотного устройства карнизных узлов.
Кроме всего прочего, угол стропильной фермы устанавливать придется с ювелирной точностью, т.к. оси соединяемых компонентов висячей стропильной системы должны пересекаться в точке, проекция которой обязана попадать на центральную ось мауэрлата или заменяющей его подкладочной доски.
Затяжка – самый длинный элемент висячей стропильной конструкции. Со временем она, как свойственно всем пиломатериалам, деформируется и провисает под действием собственной массы.
Владельцев домов с пролетами 3-5м указанное обстоятельство не слишком беспокоит, а вот хозяевам зданий с пролетами 6 и более метров стоит задуматься об установке дополнительных деталей, исключающих геометрические изменения затяжки.
Чтобы предотвратить провисание в схеме монтажа стропильной системы для большепролетной двухскатной крыши имеется весьма значимый компонент. Это подвеска, называемая бабкой.
Чаще всего она представляет собой брусок, прикрепленный деревянными прибоинами к вершине стропильной фермы. Не следует путать бабку со стойками, т.к. ее нижняя часть вообще не должна соприкасаться с затяжкой. И установка стоек в качестве опор в висячих системах не применяется.
Суть заключается в том, что бабка как бы висит на коньковом узле, а уже к ней присоединяется затяжка с помощью болтов или прибитых деревянных накладок. Чтобы корректировать провисающую затяжку используются хомуты резьбового или цангового типа.
Регулировку положения затяжки можно устроить в зоне конькового узла, а бабку с ней соединить жестко врубкой. Вместо бруска на нежилых чердаках для изготовления описанного стягивающего элемента может быть использована арматура. Бабку или подвес рекомендуется устроить еще и там, где затяжка собирается из двух брусьев, для поддержки участка соединения.
В усовершенствованной висячей системе подобного типа бабку дополняют подкосные балки. Силы напряжения в образовавшемся ромбе гасятся самопроизвольно благодаря грамотной расстановке действующих на систему векторных нагрузок.
В результате стропильная система радует стабильностью при незначительной и не слишком дорогой модернизации.
С целью увеличения полезного пространства затяжка стропильных треугольников для мансарды переносится ближе к коньку. У вполне резонного перемещения есть дополнительные плюсы: оно позволяет использовать затяжки в качестве основы для подшивки потолка.
Присоединяется к стропилам она путем врубки полусковороднем с дублированием болтом. От провисания ее оберегают посредством установки короткой бабки.
Ощутимый недостаток мансардной висячей конструкции заключается в необходимости точных расчетов. Самостоятельно рассчитать ее слишком сложно, лучше воспользоваться готовым проектом.
Стоимость – немаловажный аргумент для самостоятельного строителя. Естественно, цена сооружения у обоих типов стропильных систем не может быть одинаковой, потому что:
Сэкономить на сортности материала не получится. Для несущих элементов обоих систем: стропилин, прогонов, лежней, мауэрлата, бабок, стоек нужен пиломатериал 2го сорта.
Для ригелей и затяжек, работающих на растяжение, потребуется 1ий сорт. В изготовлении менее ответственных деревянных накладок может применяться 3ий сорт. Без подсчета можно сказать, что в сооружении висячих систем дорогой материал используется в большем объеме.
Висячие фермы собирают на открытой площадке рядом с объектом, затем транспортируют в собранном виде наверх. Для подъема увесистых треугольных арок из бруса потребуется техника, за аренду которой придется платить. Да и проект для сложных узлов висячего варианта тоже чего-то стоит.
Видео-инструктаж по устройству стропильной конструкции висячей категории:
Методов сооружения стропильных систем для крыш с двумя скатами на самом деле гораздо больше.
Мы описали лишь базовые разновидности, которые в реальности применимы для небольших дачных домиков и построек без архитектурных затей. Однако представленной информации достаточно, чтобы справиться со строительством простой стропильной конструкции.
