Пусть сооружение стропильной системы кажется довольно простым делом, но оно требует точных математических расчётов. Правильные размеры элементов несущей конструкции не позволят кровле быть хрупкой и спасут хозяина дома от чрезмерных денежных трат. Стропильную систему образуют не только стропильные ноги. В конструкцию входят мауэрлат, стойки, подкосы и другие элементы, размеры которых строго стандартизированы. Дело в том, что составляющим стропильной системы полагается выдерживать и распределять определённые нагрузки. Мауэрлат — это конструкция из четырёх брусьев, соединяющая кирпичные, бетонные или металлические стены дома с деревянной несущей конструкцией крыши. Брус мауэрлата должен занимать 1/3 места наверху стены. Оптимальное сечение этого пиломатериала — 10х15 см. Но существуют и другие подходящие варианты, например, 10х10 либо 15х15 см. Главное, для создания мауэрлата не брать брусья шириной менее 10 см, так как они сильно подведут в вопросе прочности. А вот пиломатериал шириной более 25 см в надёжности сомнений не вызовет, однако будет давить на дом так, что тот в скором времени начнёт разрушаться. Идеальная длина бруса для основания под стропильную систему равна длине стены. Соблюсти это условие не всегда получается, поэтому мауэрлат позволительно сооружать и из отрезков полностью или хотя бы примерно одинаковых по длине. Лежень выступает элементом стропильной системы, который находится в лежачем положении и служит основанием для стойки (бабки) несущей конструкции кровли. В качестве лежня обычно берётся брус такого же сечения, как и мауэрлат. То есть оптимальный размер горизонтального элемента на внутренней несущей стене — 10х10 или 15х15 см. Из-за размеров конькового бруса, в который стропила упираются верхним концом, вес крыши не должен выходить за допустимые рамки. Это значит, что для конька требуется брать брус довольно прочный, но нетяжёлый, чтобы под его давлением не прогнулись другие элементы несущей конструкции кровли. Наиболее подходящий сосновый пиломатериал для конька крыши — это брус сечением 10х10 см или 20х20 см, как у стоек конструкции. Кобылка — это доска, удлиняющая стропило, если оно недопустимо короткое. При использовании кобылок стропильные ноги обрезают вровень с наружной стеной. А доски, удлиняющие их, подбирают таким образом, чтобы они образовывали необходимый свес крыши и были не толще самих стропил. К длине кобылки обязательно добавляют лишние 30–50 см, которые уйдут на совмещение стропила с дополнительной доской и сделают соединение каркаса и свеса кровли максимально крепким. Стойка — это то же самое, что и центральная опора. Высоту вертикального бруса в стропильной системе принято находить по формуле h = b1xtgα – 0,05. h — это высота стойки, b1 – половина ширины дома, tgα – тангенс угла между стропилом и мауэрлатом, а 0,05 — это примерная высота коньковой балки в метрах. Стойки рекомендуется создавать из брусьев сечением 10х10 см. Подкосом называется элемент стропильной системы, который под углом не менее 45° (по отношению к горизонтали среза стен) одним концом монтируется на стропиле, а другим — на затяжке, проложенной в направлении от одной стены дома к другой, вплотную к вертикальной стойке. Длину подкоса определяют по теореме косинусов, то есть по формуле a² = b² + c² — 2 x b x c x cosα для плоского треугольника. a обозначает длину подкоса, b — часть длины стропила, c — половину длины дома, а α – угол, противолежащий стороне a. Ширина и толщина подкосов должна быть идентична этим же размерам у стропильной ноги. Это значительно облегчит задачу по закреплению элемента в каркасе кровли. Затяжка устанавливается у основания стропильной системы и играет роль балки перекрытия. Длина этого элемента определяется протяжённостью здания, а его сечение не отличается от параметра стропильных ног.«Разложить по полочкам»: размеры элементов стропильной системы. Коньковый брус сечение
Размеры стропильной ситемы и её элементов, как правильно рассчитать
Расчёт параметров стропильной системы
Лежень
Коньковый брус
Кобылка
Стойки
Подкосы
Затяжка
Скользящая опора для стропил
Размер досок, которые станут стропилами крыши с симметричными скатами, определить нетрудно. В этом поможет формула из теоремы Пифагора c² = a²+ b², где c выступает в качестве необходимой протяжённости стропильной ноги, a обозначает высоту от основания кровли до конькового бруса, а b — ½ часть ширины здания.
Параметры стропил, отличающихся асимметрией, тоже узнают по формуле Пифагора. Однако показателем b в этом случае будет уже не половина ширины дома. Это значение для каждого ската придётся измерять отдельно.
По формуле Пифагора можно вычислить как длину стропил, так и высоту стойкиПри большом шаге и значительной длине сечение стропил непременно увеличивают. Допустим, когда расстояние между ногами несущей конструкции крыши достигает 2 м, для стропил выбирают сечение 10×10 см.
На длину стропила влияет степень наклона кровли и протяжённость пространства между стенами, расположенными друг против друга. С увеличением уклона крыши длина стропильной ноги растёт, как и её сечение.
Размер стропил обусловлен величиной зазора между нимиВеличину угла стропила определяют по формуле α = Н / L, где α – это угол наклона кровли, Н — высота конькового бруса, а L — половина пролёта между противоположными стенами дома. Полученное значение переводят в проценты по таблице.
Для каждого элемента стропильной системы существуют усреднённые данные о размерах. На них можно ориентироваться, однако лучше высчитывать параметры стоек, подкосов и иных составляющих несущей конструкции кровли в специальных программах на компьютере или с помощью сложных геометрических формул.
Мой отец - строитель. Поэтому мне есть, что рассказать домашним умельцам. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!Содержание статьи:
В предыдущей статье «Расчет стропильной системы» мы рассказывали о нагрузках, которые нужно рассчитывать для того, чтобы устройство стропильной системы крыши не превратилось в большую проблему при эксплуатации дома. В частности, мы обещали привести примерный расчет совокупных нагрузок действующих на кровлю.
Предположим, что мы строим дом во Владимирской области. Дом имеет двускатную кровлю с уклоном в 45° и мансардное помещение. Общая высота здания составляет 10 м. Кровля дома — из металлочерепицы. Мансарда будет обшита гипсокартоном, толщиной в 1,25 см и утеплена стекловатой УРСА толщиной 0,18 м. Смотрим карту районирования по снеговой нагрузке, приведенной в СНиП 2.01.07-85. Чтобы рассчитать нагрузку на полное разрушение для Владимирской области давление снежного покрова, нужно принять равным 180 кг/м², а для максимального прогиба – 126 кг/м². Коэффициент m для углов ската равных 45° составляет 0,5. По картам среднемесячной температуры января и средней скорости ветра в зимнее время получаем значение коэффициента С=1.
Таким образом:
Устройство стропильной системы мансардной крыши без расчета ветровой нагрузки невозможно, следовательно, обращаемся к картам СНиП 2.01.07-85 и определяем, что ветровое давление на крышу W0= 32 кг/м², коэффициент k = 0,65 для дома высотой в 10 м во Владимирской области. Мы не знаем, какова роза ветров в данной местности, поэтому понижающий коэффициент С примем равным 1. Таким образом, W= 32 кг/м² х 0,65 х 1= 20,8 кг/м²
Собственный вес кровельных материалов получаем из таблиц, которые мы приводили в статье «Расчет стропильной системы крыши» и технических данных производителей материалов.
Номинальный вес стропильной системы принимаем равным 10 кг/м², поскольку мы имеем мансардную крышу с 2-мя типами стропил – висячими и наслонными. После того как сечение стропил будет определено, этот усредненный показатель нужно будет заменить на расчетные данные, чтобы пересчитать нагрузку на крышу.
Итак, предварительный расчет предельных нагрузок будет следующим:
Чтобы создать запас прочности, увеличим полученные данные на 10%.
В результате получаем:
Устройство стропил крыши должно производиться с учетом полученных данных.
Данные, которые мы рассчитывали в предыдущей главе, касаются совокупных нагрузок, действующих на единицу площади крыши. Но каждый элемент стропильной системы принимает на себя давление, действующее только на него, а не на всю крышу. Поэтому нам нужно определить, какая предельная нагрузка будет действовать на единицу длины стропильных ног, прогонов и обрешетин (см. фото).
Допустим, что наш дом имеет прямоугольное сечение 6 х 4. Стропила мы будем устанавливать над стенами длиной в 6 м. Учитывая то, что стропила на расстоянии более чем в 2 м друг от друга не ставят, мы можем посчитать стропила с шагом в 2 м, 1,2 м, 1,5 м и так далее. Но есть второй момент – у нашего дома мансардная крыша, а утеплять мы его собираемся УРСой. Производитель дает для этого материала определенную ширину, следовательно, шаг стропил (b) у нас будет равен ширине утеплителя.
Примем для расчета ширину утеплителя равную 0,6 метра и пересчитаем нагрузку на поверхность крыши в нагрузку, действующую на погонный метр стропильной системы:
qр=Qр х b= 167.64 х 0,6 = 101 кг/м;qн=Qн х b=137.94 х 0,6 = 83 кг/м.
Так же определяется нагрузка на каждый элемент стропильной системы: прогон, обрешетку. Устройство стропильной системы крыши в каменном доме предполагает еще и расчет нагрузки действующей на мауэрлат и лежень, а также раскосы, подкосы, стойки и другие конструктивные элементы.
Длина конькового прогона в нашем случае составляет 6 м, он опирается на 2 стойки и фронтоны стен. Отрезок конькового прогона между стойками по сути является неразрезной балкой, которая работает на прогиб. При этом внутри нее возникает напряжение, величина которого не должна превышать расчетное сопротивление древесины на изгиб. Это нормативное значение можно посмотреть в СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции», оно составляет R=130 кг /см².
Найдем значение максимального изгибающего момента, который будет действовать на прогон: М=qр х L х L /12, где L – длина прогона между 2-мя стойками. Для прогона шаг будет составлять 2 метра, поскольку по торцу дома у нас расстояние — 4 метра.
qр= 167,64 х 2 = 335 кг/м.
Длина отрезка прогона между стойками L = 3 м.
М = 335 х 3 x 3 / 12 = 251,25 кг/м, или 25125 кг/см.
Допустим, мы хотим использовать для прогона брус толщиной в 10 см (b) и шириной 20 см (h). Найдем допустимую ширину прогона: h равно квадратному корню из (6W/b).
W=M/R= 25125/130=193 см³H будет равно квадратному корню из (6 х 193/10) = 11 см
Проверяем прогон на допустимый прогиб.
f=5q н х L x L х L x L /384 хЕ х J, где q н = 137.94 х 2= 276 кг/м= 2,76 кг/смЕ – модуль упругости древесины. Будем считать, что устройство стропильной кровли мы производим из сосны, тогда Е = 100000 кг/см².
J – момент инерции. Для балки прямоугольного сечения он будет равенJ=b x h x h x h /12 = 10 х 20 x 20 x 20/12=6667 см в 4 степени – в нашем случае.f= 5 х 2,76 х 300 x 300 x 300 x 300/384 х 100000 х 6667 = 0,4 см
Нормативный прогиб для неразрезной балки составляет величину равную L/200= 300/200 = 1,5 см. Следовательно, выбранное нами сечение прогона удовлетворяет нормативным условиям.
Допустим, мы хотим для стоек под коньковый прогон использовать брус сечением 10 х 10 см. В таком случае посмотрим, какое давление такая стойка может выдержать: H = F x R, где F – площадь сечения стойки H= 10 х 10 х 130 = 13000 кг. Давление нашего конькового прогона на стойку будет составлять 335 кг/ м х 3 м = 1005 кг, так что мы вполне можем использовать выбранный материал.
Далеко не каждый способен заниматься вычислениями всех узлов стропильной системы, и в большинстве случаев материал на стропила для стандартных крыш выбирается по рекомендациям опытных плотников. Но если вы хотите делать сложную многощипцовую крышу, как, например, на видео, то все-таки не стоит безоговорочно полагаться только на опыт. Если вам сложно выполнять расчеты самостоятельно, закажите расчет проектировщику пусть не всех элементов, но хотя бы основных несущих. Этим вы, вполне возможно, сбережете собственное время и деньги в процессе строительства и эксплуатации собственного дома.
ukroem.ru
Сложное устройство стропильной системы вальмовой крыши отпугивает начинающих мастеров от ее создания своими руками. Однако, такой способ перекрытия прекрасно подходит для частных домов небольшого размера в европейской стилистике. Чтобы качественно выполнить монтаж вальмовой кровли своими руками следует провести подготовительную, проектную детальность: выполнить расчет, составить чертеж и нанести разметку. Для этих процессов необходимы базовые знания о строении стропильного каркаса, строительные нормы по выбору угла наклона кровельных скатов.
Содержание статьи
Модель стропильной системы вальмовой крыши
Стропила
Стропильная система выполняет функции опорного каркаса, на котором лежит основной вес кровли. Ее основной элемент – стропильные ноги, вальмовая кровля насчитывает 4 различных разновидности стропил:
Стропильная система
Правила монтажа диагональных стропил
Способы крепления стропил
Залог надежности стропильной системы – элементы одинакового сечения, изготовленные из одного и того же материала, исключение составляет лишь диагональные стропила, сечение которых должно быть толще.
Конструкция стропильных ног не позволяет им самостоятельно выдерживать вес кровли, подспорьем в этом деле им служат дополнительные опорные элементы:
Правила установки мауэрлата
Установка стоек и конькового бруса
Расчет составляющих стропильной системы основывается на весе кровли, размерах перекрываемого здания и величине сечения исходного материала.
Специальные компьютерные программы облегчают вычисления параметров стропильной системы, однако расчет достаточно прост, так как основывается на тереме Пифагора о прямоугольных треугольниках. Схема вычислений выглядит так:
Чертеж вальмовой крыши с размерами
Коэффициент длины диагональных стропил
Расчет состава стропильной системы не только позволит закупить необходимое количество строительного материала, но верно определить объем фундамента, однако, учтите, кровельный материал нужно приобретать с запасом 15-25% на нахлест и подрезку.
Результатом вычислений должен стать подробный чертеж и упрощенная схема для нанесения разметки. Четырехскатная крыша может строится по готовым проектам, если использовать стандартный угол наклона.
Опытные мастера-кровельщики говорят, что стропильная система крыши с торцевыми вальмами не сложнее двухскатной, если соблюдать «золотые» правила, которые сформировались за долгие годы работы:
Баня с вальмовой крышей
Крыша жилого дома
Четырехскатная крыша и узлы ее стропильной системы достаточно сложны в монтаже, однако, отсутствие фронтонов делает ее надежной защитой от холода, порывистого ветра и дождя.
krovlyakrishi.ru
Сооружение четырехскатной вальмовой крыши сопряжено, главным образом, с проблемой конструкции угловых (накосных, диагональных или вальмовых) стропил.
Перед возведением четырехскатной крыши потребуется рассчитать на прочность стропильную систему крыши, так что необходимо снова вернуться к программе, озвученной в статье «Стропильная система».
Итак, расчет начинается с расчетной нагрузки «Нагр.(расч.)»: ее определяют путем увеличения нормативной нагрузки для обеспечения большего запаса прочности (нагрузка может быть увеличена программой автоматически от 10 до 50% — этим не стоит пренебрегать).
В качестве мауэрлата под четырехскатную крышу лучше всего заложить брус 150*100 мм. С целью равномерного распределения нагрузки балки перекрытия лучше устанавливать на доску сечением 150*50 мм, так как часть нагрузки крыши будет приходиться на несущую перегородку.
Так как его нужно на что-то опирать, под коньковый брус нужно расположить несущую перегородку (ни в коем случае нельзя опирать коньковый брус на балки перекрытия – их сечение не рассчитано на такие нагрузки). Итак, строго посередине мауэрлата устанавливается несущая балка, состоящая из двух досок сечением 200*50 мм с зазором между ними 50 мм (см. рисунок ниже).
На рисунке видно, что между досками сделаны вставки: они изготовлены из обрезков доски 150*50 мм и пришиты к несущей балке гвоздями.
После установки несущей балки необходимо изготовить так называемую «скамью»: для этого используют в качестве стоек доски 150*50 мм, а в качестве конькового бруса 200*50 мм. Каждую стойку необходимо зафиксировать временными раскосами (см. рисунок ниже). Все соединения лучше делать на саморезы, чтобы их было проще разобрать в дальнейшем.
Высоту стоек определяют по аналогии с процедурой, описанной в статье «Ломаная мансардная крыша»: изначально делается чертеж дома и его будущей крыши (с соблюдением масштабов и собственных эстетических взглядов), и по получившейся схеме рассчитывают высоту стоек.
После этого необходимо изготовить и установить стропила, упирающиеся в коньковый брус (рядовые стропила).
Для начала нужно сделать шаблон (для этого отлично подойдет дюймовая доска 150*25 мм). Порядок разметки показан на рисунке ниже (каким должен получиться шаблон показано на последнем рисунке):
После установки всех рядовых стропил необходимо разгрузить среднюю несущую балку; для этого нужно снять стойки, на которые ставился коньковый брус (после этого вся нагрузка распределиться на стены дома). После этого стойки нужно укоротить и вставить на место (при этом они должны входить между балкой и коньком свободно с минимальным усилием).
Далее приступают к процессу изготовления и установки угловых (вальмовых) стропил. Важно учесть, что угловое стропило одновременно должно находиться в 2-х смежных плоскостях скатов (только в таком случае обрешетка и кровля будут ровными и без прогибов). Лучше всего изготавливать угловые стропила из 2-х сшитых между собой досок. Сечение досок подбирается одинаковым с сечением рядовых стропил.
Как начать установку угловых стропил, показано на рисунке ниже.
Непосредственно к мауэрлату прикрепляются по два запиленных под углом 45º обрезка доски (100*50 мм) длиной примерно 25-30 см. После этого на угол, с которого начался процесс установки, крепится обрезок доски 150*50 мм, как показано на рисунке ниже (при этом важно учесть, что брусок должен стоять в том же месте, где будет располагаться правая доска будущего углового стропила).
Теперь на рядовом стропиле с помощью угольника замеряется размер, показанный на рисунке. Этот же размер нужно отметить на установленном бруске. В полученную точку вкручивают саморез (точка1).
Далее делается разметка вверху (согласно рисунку). Указанный размер равен толщине углового стропила. Важно получить сверху равнобедренный треугольник. В точку, отмеченную штрихом на рисунке, вкручиваем еще один саморез (точка 2).
Между точками 1 и 2 натягивается шнурок (на рисунке внизу изображен синим цветом). После этого упираем небольшой обрезок доски одинаковой со стропилами ширины в мауэрлат, как показано на рисунке. В точке касания карандашом делается отметка (точка 3), по которой замеряется величина опирания углового стропила.
Теперь используя малку с транспортиром необходимо замерить угол наклона углового стропила (показано на рисунке ниже):
Обозначим полученный угол как α; обрезок доски длиной около полуметра и сечением, равным сечению стропил, необходимо запилить под углом β = 90º — α. Получившуюся заготовку вверху прикладывают к точке 2 и, совмещая со шнурком, отмечают карандашом линии, параллельные рядовому стропилу справа (по этим линиям делается новый запил). В нижней части соприкосновения рядового стропила и шаблона делается еще одна отметка (точка 4), как показано на рисунке ниже.
После этого шнурок необходимо снять и замерить рулеткой расстояние между точками 3 и 4. Имея это значение можно приступать к изготовлению углового стропила.
Сначала замеряется свес рядового стропила, это значение умножается на 1,5 и к полученному результату прибавляется расстояние между точками 3 и 4. Длина углового стропила, полученная таким образом, взята с большим запасом, так что свес углового стропила необходимо будет подрезать при установке карниза.
Сшив две доски 150*50 мм, и используя шаблон, необходимо разметить и запилить верхний конец правой доски, после чего зеркально запилить конец левой доски. На получившейся заготовке откладывается расстояние между точками 3 и 4, как показано на рисунке ниже.
Выдерживая угол α и размер опирания углового стропила (11 см), делается нижний запил, после чего стропило устанавливается на место и закрепляется.
Для остальных угловых стропил запилы делаются аналогично (стоит, однако, уточнять расстояние между точками 3 и 4 – оно может отличаться на несколько миллиметров в связи с неровностями дома или мауэрлата).
Самой нагруженной частью углового стропила является точка, находящаяся на расстоянии ¼ пролета от верхней точки стропила, поэтому необходимо установить дополнительные стойки. В качестве дополнительных балок лучше всего использовать доски сечения 200*100 мм.
После этого переходят к установки так называемых «нарожников» (он будет поддерживать участок ската между накосной стропильной ногой и свесом крыши).
Для этого на мауэрлате делается разметка с необходимым шагом, а также отмечаются места расположения нарожников. Нижний запил и длина свеса нарожника одинаковы с рядовыми стропилами, поэтому изготовить крайний нарожник можно по оставшемуся шаблону. С верхним запилом придется разбираться по месту установки. Самое главное – добиться, чтобы угол между нарожником и мауэрлатом при взгляде сверху составлял 90º (см. рисунок ниже).
Используя крайний нарожник в качестве шаблона можно изготовить и все остальные: запилы на них абсолютно идентичные, различными являются только длины.
Если перекрываемый угловым стропилом пролет больше 7,5 метров, то помимо уже установленной стойки необходимо на расстоянии ¼ пролета от нижней точки опоры стойки установить дополнительную стойку (так называемый «шпренгель»), как показано на рисунке ниже.
Если пролет больше 9 метров, то стойки ставятся еще и посередине.
По окончанию установки стропильной системы можно переходить к установке карнизного свеса и обрешетки (обо всем этом Вы можете прочитать в статье «Двухскатная крыша дома»).
Что примерно должно получиться в итоге – показано на рисунках ниже.
postroyka-dom.com
Кровля Ондувилла обладает высоким декоративным потенциалом и нуждается в обрешетке соответствующего качества. Горбы, провалы и перекосы скатов заметно ухудшают внешний вид покрытия и недопустимы. Правильность геометрической формы стропильной системы зависит от конькового прогона - его расположение непосредственно влияет на прямоугольность скатов и параллельность конька и карнизов.
Коньковый прогон используется в наслонных стропильных системах и является верхней опорой стропил. При небольшой длине здания прогон изготавливается из целого бруса и закрепляется на противоположных фронтонах. С увеличением размеров здания вес прогона и изгибающие нагрузки возрастают, но усиление конструкции приводит к удорожанию, поэтому целесообразно использовать составной коньковый прогон из бруса меньшего сечения. Благодаря небольшому собственному весу кровля Ондувилла допускает использование составного прогона, а компенсация изгибающих нагрузок производится с помощью одной или нескольких стоек.
Для установки конькового прогона в противоположных фронтонах подготавливаются ниши. Концы прогона обрабатывают антисептиком, оборачивают рубероидом и укладывают на деревянные подкладки, окрашенные расплавленным битумом. Торцы бруса срезают под углом 60 градусов и оставляют открытыми, это позволяет древесине дышать и предотвращает загнивание. Торцы прогона касаться стен не должны.
Уложенный в ниши коньковый прогон тщательно выставляют с помощью обычного или лазерного строительного уровня:
- чтобы выровнять прогон по продольной оси строения, измеряется расстояние до стен в каждом из 4-х углов;
- горизонтальное положение прогона выравнивается с помощью деревянных подкладок.
После выравнивания прогона ниши замуровываются.
Легкая кровля Ондувилла позволяет увеличить фронтонные свесы и делает крышу более функциональной, при этом стены хорошо укрываются от косого дождя, и появляется возможность устройства балкона. Пропущенные сквозь стены концы конькового прогона образуют противовесы и снижают изгибающую нагрузку. Как и в предыдущем случае, в месте контакта со стеной прогон обрабатывается антисептиком, оборачивается рубероидом и устанавливается на деревянную подкладку, окрашенную расплавленным битумом. После выравнивания прогона отверстия в стенах замуровываются.
При наличии внутренних несущих стен, или при невозможности опереться на фронтоны, коньковый прогон устанавливается на стойки. Опорные стойки изготавливаются из бруса и устанавливаются на лежень, расположенный над несущей стеной. Для гидроизоляции лежня используется рубероид. Такой способ позволяет уменьшить сечение конькового прогона, и использовать брусья длиной 4-6 м. Брусья сращиваются прямым стыком или косым прирубом, под стык подводится стойка, и узел скрепляется накладками гвоздевым боем.
Кровля Ондувилла не создает большой нагрузки на стропильную систему, но если возникает необходимость усилить коньковый прогон, устанавливаются дополнительные разгрузочные балки. Они монтируются в непосредственной близости от основного прогона, или равномерно распределяются по скатам. Использование большого количества дополнительных балок позволяет полностью отказаться от стропил и смонтировать обрешетку на прогонах, однако такая конструкция возможна лишь на холодных кровлях, т.к. вентиляция кровельного пирога становится невозможной.
www.onduvilla.ru
Здравствуйте, уважаемый Доктор!
Большое спасибо за Ваш сайт - источник крайне полезной информации, изложенной в яркой и доступной форме.
Я разрабатываю проект загородного дома для себя. Строительного образования не имею, поэтому повышаю свой уровень с помощью информации из Интернета, и в значительной степени из Ваших статей. Многое уже уяснил, но некоторые вопросы остались. Буду рад, если вы прольёте свет и на эту тему, которая, как мне кажется, может быть интересна и другим посетителям Вашего сайта
Во многих домах с наслонными стропилами свес кровли над фронтонами поддерживается консольными выносами мауэрлата и конькового бруса, на которые опираются одна или несколько пар стропил.
Рисунок 553.1.
В случае, когда консольный вынос образуется одним брусом, расчёт подобной конструкции вопросов не вызывает. Налицо консольная балка, к которой приложено несколько сосредоточенных нагрузок.
Даже в этом на первый взгляд простом случае все намного сложнее, чем вы предполагаете. Т.е. в первом приближении действительно верхний брус можно рассматривать как консольную балку, с жестким защемлением на опоре. Кроме того нагрузку, приложенную практически на опоре для упрощения расчетов можно не учитывать, а нагрузка на конце консоли может быть в 1.5-2 раза меньше в зависимости от конструкции кровли. Впрочем, если для еще большего упрощения расчетов это не учитывать, то расчетная схема будет выглядеть примерно так:
Рисунок 553.2. Возможная расчетная схема для консольной балки - мауэрлата
Примечание: Сосредоточенные нагрузки я обозначил заглавными литерами, исходя из общепринятых положений. Длина консоли k - это расстояние от начала верхнего бруса до начала нижележащего бруса.
И тогда для расчета такой балки можно воспользоваться готовыми формулами, т.е. сначала рассчитать балку при действии первой нагрузки, потом второй, а затем полученные результаты сложить с учетом знака.
Однако сосредоточенные нагрузки, действующие на мауэрлат слева от опоры, не обеспечивают условий жесткого защемления на опоре, так как по условию равны сосредоточенным нагрузкам, действующим справа от опоры. Соответственно в данном случае более правильно рассматривать не просто консольную балку согласно расчетной схемы, показанной на рисунке 553.2, а некоторую балку, часть которой лежит на упругом основании - нижележащем брусе, далее следует пролет l и косоль k. Тогда расчетная схема будет выглядеть примерно так:
Рисунок 553.3. Более точная расчетная схема для консольной балки-мауэрлата.
Сам по себе расчет подобной балки - достаточно сложная задача, при этом дело осложняется тем, что координаты точки А изначально не известны. Известно лишь, что прогиб и опорная реакция в этой точке равны нулю, а вот значения угла поворота и момента в этой точке неизвестны.
Впрочем в таком достаточно сложном расчете как правило нет необходимости, так как значение момента на опоре В не изменится, изменится только угол поворота поперечного сечения на этой опоре, соответственно увеличится прогиб консоли.
При рассмотрении консольного выноса мауэрлата как простой консольной балки согласно расчетной схемы, показанной на рисунке 553.2, начальный угол поворота на опоре равен нулю. Расчет по расчетной схеме показанной на рисунке 553.3 позволит определить значение угла поворота поперечного сечения на опоре В и соответственно более точно определить значение прогиба. Если такой расчет не проводить, то значение прогиба на конце консоли, определенное по расчетной схеме 553.2 следует увеличить в 1.5-2 раза.
И еще, достаточно важный момент. В данном случае сечение мауэрлата будет ослаблено в месте пересечения с перпендикулярной стеной. Конечно же величина ослабления зависит от технологии выполнения сруба, тем не менее высота сечения бруса уменьшится примерно на h/4. Так как, судя по рисунку 553.1 сруб очень близок к условной опоре В, то изгибающий момент, действующий в этих сечениях, будет примерно равен моменту, действующему на опоре В. Соответственно ослабленное сечение должно выдерживать этот момент.
Не знаю, насколько понятно объяснил, но вы, если что, переспрашивайте.
Сложнее становится, когда балка образована несколькими брусьями.
Рисунок 553.4.
Если бы брусья были связаны между собой, например, склеены, то их можно было бы рассматривать как составную балку и рассчитывать в соответствии с рекомендациями из соответствующей статьи. Но при отсутствии связей, вероятно, следует рассчитывать эту конструкцию как две отдельные балки, на каждую из которых приходится половина от каждой приложенной нагрузки. Или я ошибаюсь?
Нет в данном случае вы не ошибаетесь. В том смысле, что для упрощения расчетов можно не обращать внимания на частичное распределение нагрузки верхним брусом при передаче нагрузки на нижний брус и тогда достаточно просто рассчитать одну балку, нагрузка на которую уменьшится в 2 раза. При этом сечение нижележащего бруса будет ослаблено примерно в 2 раза.
Ещё сложнее, если балка образована брусьями различной длины.
Рисунок 553.5.
В этом случае более-менее точный расчет будет действительно очень сложным по той причине, что следует отдельно рассматривать 3 балки различной длины, с разными консолями и разными приложенными нагрузками, в том числе и неравномерно распределенными.
Если максимально упростить, то наиболее нагруженным выглядит средний брус, который можно рассматривать как консольную балку на конце которой действует сосредоточенная нагрузка примерно 3Q. при этом длина консоли примерно равна расстоянию между началом 2-го бруса и началом 3-го бруса.
В целом с точки зрения распределения напряжений в балках данный вариант (три консоли разной длины) будет наиболее оптимальным.
Несущую способность консольного выноса можно повысить с помощью наклонных связей, например, стальных шпилек.
Рисунок 553.6.
Разъясните, пожалуйста, как рассчитать прогиб и напряжение консольных балок в описанных выше случаях.
Подобное размещение шпилек конечно же немного изменит общую работу соединяемых балок, но на мой взгляд очень незначительно, так как для воспрития касательных напряжений их потребуется достаточно много. А кроме того шпильки будут ослаблять сечение балок.
Т.е. использовать шпильки конечно же можно, но я бы в этом случае все равно воспользовался простым вариантом расчета, как для балок, показанных на рисунке 553.4.
При использовании подобных конструкций также возникает вопрос о расчетной нагрузке на стены.
Рисунок 553.7.
Предположительно, вследствие своего изгиба, консольная балка будет создавать нагрузку в основном на край расположенной под ней несущей стены, а также на соответствующую часть перпендикулярной стены. Вероятно, такую нагрузку можно считать сосредоточенной.
Существует ли способ рассчитать, или, хотя бы, приблизительно оценить эту нагрузку в точке её максимальной величины?
Да, примерное значение этой нагрузки будет В = 5Q, согласно расчетной схеме 553.3. Формально, на первом этапе расчета эту нагрузку можно рассматривать как сосредоточенную, но в действительности она будет распределяться по некоторой площади опорного участка нижележащего бруса и чем ниже, тем больше будет площадь распределения этой нагрузки.
При переходе к фундаменту эту нагрузку, а также нагрузки от других стропил можно рассматривать как равномерно распределенную нагрузку по длине стены.
И наконец, последний вопрос, связанный с передачей нагрузки от консольной балки через несущую стену на фундамент.
Рисунок 553.8.
Очевидно, максимальная нагрузка на фундамент будет под краем несущей стены. Однако эта нагрузка будет частично распределена по длине стены, и максимальное значение будет меньше, чем сосредоточенная нагрузка, приложенная в верхней части стены (не считая нагрузку от веса самой стены, перекрытия и т. п.).
Как рассчитать значение нагрузки в этой точке?
И, раз уж зашла речь о нагрузке на стены, разъясните, пожалуйста, методику расчёта несущей способности стены из бруса.
По вашему рисунку можно предположить, что вы изобразили внутреннюю несущую стену, под которую фундамент не предусмотрен. Тем не менее, исходя из общего контекста вопросов, полагаю, что имеется в виду все-таки дополнительная нагрузка от консольных свесов, а фундамента под несущую стену на рисунке просто не видно. В этом случае, как я уже говорил выше, нагрузку от кровли на фундамент можно считать равномерно распределенной.
Если стены из бруса полностью опираются на фундамент, то при качественной перевязке с перпендикулярными стенами, при стандартных деревянных перекрытиях и относительно небольших оконных и дверных проемах такие стены в дополнительных расчетах на прочность и устойчивость как правило не нуждаются.
В целом расчет будет сильно зависеть от того, как именно обеспечивается сцепление нижележащего и вышележащего брусьев, за счет профиля, нагелей и т.д.
В моём проекте свес кровли по всему периметру дома составляет 1.8 м и расчётная нагрузка на стену в точке опирания на неё мауэрлатов и конькового бруса составляет от 5000 до 6500 кг. Много это или мало? Стены предполагаются из профилированного бруса 140 мм, высота стен 6 м (два этажа).
Надеюсь, что вопросов не слишком много и заранее благодарен за ответы.
С уважением,
Михаил
Без знания снеговой нагрузки, конструкции кровли, общих размеров дома мне трудно оценить значение полученной вами нагрузки. Тем не менее оно кажется мне завышенным. Например, при размерах дома 10х10 м, снеговой нагрузке 200 кг/м2 и кровле с наслонными стропилами без подкосов нагрузка в точке опирания конькового бруса будет около 3.5-4 тонн, при расчете по расчетной схеме 553.3.
doctorlom.com
Четырехскатная крыша – это несколько вариантов, которые отличаются между собой наличием или отсутствием конька. Но основное их отличие от других видов крыш – это отсутствие фронтонов, поэтому чердачные окна устанавливаются на скатах.
Существует два основных вида четырехскатных крыш:
Есть подвид вальмовой крыши, в которой присутствуют фронтоны, только на них сверху устанавливаются вальмы. Сложный вариант, который используется не так часто, как два остальных.
Как и все разновидности крыш, четырехскатная начинается с установки мауэрлата. Это деревянный брус сечением или 100х100, или 150х150, или 200х200 мм, который укладывается по всему периметру здания и становится основой стропильной системы четырехскатной крыши.
Если сооружается кровля для каркасного дома, то в качестве мауэрлата используется верхняя обвязка каркаса. Если дом деревянный, то верхний венец сруба. Во всех остальных случаях (кирпичный, блочный или бетонный дом) укладывается брус указанных размеров. Он крепится к несущим стеновым конструкциям через сейсмопояс, в который при заливке закладываются крепежные изделия – анкера.
Внимание! Идеальный вариант, если мауэрлат будет изготовлен из одного бруса по каждой стороне периметра. При этом стыковать смежные брусы надо или встык, или внахлест, как показано на чертеже ниже.
Если длины одного бруса не хватает, чтобы покрыть сторону периметра, то соединение соседних производится внахлест с большим количеством соединительных и крепежных элементов.
Установка стропил требует определенного подхода, потому что схема кровли в данном случае непростая.
В качестве стропил используются доски сечением 50х100 мм. Но в стропильной конструкции четырехскатной крыши есть так называемые накосные стропила. Они соединяют угол здания с коньковым брусом. На них ложатся самые большие нагрузки, потому что эти элементы держат на себе и укороченные стропильные ноги двух скатов одновременно. Поэтому их сечение выбирается большим. Так вот сборка стропильной системы начинается с установки и крепления накосных ног.
Далее производится установка стропил, которые формируют трапециевидные скаты кровли. Их устанавливают одновременно по одной с каждой стороны от конька, чтобы вся конструкция не завалилась на одну сторону. Расстояние между стропилами определяет кровельный материал, который будет использоваться для покрытия крыши. Чем тяжелее он, тем меньше расстояние между стропильными ногами, диапазон которого равен 0,8-5 м.
После этого окончательно формируется трапециевидный скат. То есть, устанавливаются укороченные стропильные ноги, которые одним концом упираются в мауэрлат, а другим в накосную стропилу. При этом предварительно каждую ногу подрезают под необходимый размер по длине.
Следующий этап – формирование стропильной конструкции вальмового ската. Первой устанавливается самая длинная стропила – центровая. Затем по бокам укороченные, их количество определяется размерами вальм.
В принципе, вот так можно построить каркас стропильной системы. На самом деле это долгосрочный процесс, потому что требования к конструкции очень жесткие. И здесь важную роль играют крепежные узлы и элементы, которые и обеспечивают надежность всего сооружения.
Иногда, когда расстояние между стенами зданий очень большое, во-первых, стропила наращивают до необходимого размера, во-вторых, сооружается еще два продольных бруса по одному на каждом скате, которые будут поддерживать стропильную систему. Эта дополнительная конструкция, состоящая из стоек и горизонтально уложенного бруса. Она предназначена не только для поддержки, но и для создания условий, при которых стропила не будут провисать под своей тяжестью и весом остальных элементов.
Требований к стропильной системе много, все они основаны на правильной укладке элементов и правильном и грамотном креплении. Поэтому стоит рассмотреть каждый крепежный узел по отдельности. С мауэрлатом более или менее все понятно. Единственное, на что необходимо обратить внимание, это анкера, которые закладываются в сейсмопояс.
По сути, это обычные шпильки с резьбой на конце, которые с противоположного конца загнуты. Их устанавливают в опалубку и крепят к армирующему каркасу, который изготавливается из арматуры. Крепление производится электросваркой. После чего в опалубку заливается бетонный раствор. Расстояние между анкерами – 50-100 см.
Что касается крепления стоек под коньковый брус, то необходимо обозначить, что это один из самых нагружаемых узлов во всей конструкции крыши. Поэтому стойки, как уже упоминалось выше, крепятся к нижнему брусу укосинами. При этом саму опору к брусу дополнительно закрепляют металлическими уголками на саморезы с двух сторон. Для усиления можно еще добавить металлические полосы, которые крепят между собой стойку и горизонтальный нижний брус.
Коньковый же брус крепится к опорным стойкамтеми же уголками или хомутами из металлической полосы толщиною 2-3 мм. Чаще оба крепежных изделия используются одновременно. По сути, такой каркас под стропила будет сам по себе надежным, потому что он с двух сторон будет подпираться стропильными ногами.
Каркас шатровой крыши, ее устройство – это четыре ската, одинаковых по размерам и форме – треугольной равнобедренной. По сути, простроенный каркас – это четыре накосных стропил, которые соединяются в одной точке, плюс четыре полноценные, соединяющиеся в той же верхней точке, и несколько нарожников.
Используют обычно такую конструкцию, чтобы закрыть небольшое здание, веранды, беседки. Поэтому очень часто кровлю полностью собирают на земле, а затем поднимают наверх подъемным краном или другими подъемными приспособлениями, где закрепляют к мауэрлату. Если сборка производится на здании, то технология такая.
Все крепежные элементы здесь точно такие же, как и в случае монтажа вальмовой крыши. Если шатровая конструкция имеет большие размеры, то под каждый стропильный элемент придется установить дополнительную промежуточную подпорку из доски, что и сама стропила. Обычно подпорку ставят посередине длины ноги. Если стропил много, то можно уменьшить количество подпорок, установив на них горизонтальные брусы, как показано на рисунке ниже.
Построенный таким способом скатный каркас дает возможность сократить объем используемых материалов. Здесь нет конькового бруса, нет стоек под него, уменьшается количество сложных соединяемых узлов, что гарантирует уменьшение крепежных изделий.
Но на самом деле строительство четырехскатной крыши – дело не самое простое. Здесь постулат – сто раз замерь и всего один раз отпили – подтверждает сложность строящейся конструкции. Поэтому самостоятельно, если вы в этом деле не специалист, делать такую крышу не стоит.
bouw.ru