Все о наслонных стропилах — устройство и порядок монтажа. Пролет стропильной ноги

Расчёт стропильной ноги с дополнительной опорой в виде подкоса

Введение.

Древесина являеться одним з древнейших стропильных материалов, имеет ряд ценных свойсв простота заготовки и обработки, высокое теплотихническое свойства, высокая стойость к большенству видов химической агрессии, возможность склеиивания маломерных досок и фанеры. Древесиа изделия из нее имеют сравнительно высоие прочностые показатели при небольшом весе. Строительны нормы "Деревянные конструкции" предусматрвают применение самых разных пород древесины в качестве несущих конструкций иих частей (береза,акация,сосна, лиственица и лр.) в условиях нашей страны чаще всего для этих целей применяют сосну, ель, лиственицу. В области деревянных конструкций отдаётся предпочтение клеенным конструкциям, которые позволяют формировать сложные сечения и формы. Так, например, клееными деревянными арочными конструкциями возможно перекрывать пролёты до 100 и более метров. В большепролётных сооружениях, например зрелищных деревянные конструкции благодаря малому весу способны конструировать с металичсекими и ж,б конструкциями. Деревянные конструкции не имеют себе равных при сооружени складов для хранения агресивных материалов.

Содержание.

1.  Введение…………………………………………………………………стр.1

2.  Исходные данные…………………………………………………………стр.2

3.  Конструктивная схема…………………………………………………..стр.2

4.  Расчётная сема………………………………………………………………стр.3

5.  Расчёт угла наклона кровли к горизонту……………………….стр.4

6.  Сбор нагрузок…………………………………………………………………стр.5

7.  Статический расчёт…………………………………………………………стр.6

8.  Определение требуемого момента сопротивления…….стр.8

9.  Определение расчётного сечения…………………………………стр.8

10.Список литературы…………….………………………………………стр.10

Список литературы

1.  СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия".

2.  В. И. Сетков, Е. П. Сербии "Строительные конструкции".

3.   СНиП II-25-80 "Деревянные конструкции"

 

Расчёт стропильной ноги

Стропильная нога с дополнительной опорой в виде подкоса.

Требуется подобрать сечение стропильной ноги.

1.  Исходные данные

Район строительства – г. Калуга.

L= 6,0 м. – расстояние между опорами (пролёт стропил).

L= 1,0 м. – расстояние между осями стропильных ног (шаг).

Задаёмся шагом обрешётки: S = 400 мм

Снеговой район – 3;

Сечение стропильной ноги прямоугольное. Стропильную ногу рассчитываем как двухпролётную неразрезную балку.

2.  Конструктивная  схема стропильной крыши с подкосами.

 

1-стропильная нога 100x150;      6-подкос 100x100;

2-мауэрлат 100x100;                           7-кобылка 40x130;

3-прогон 60x150;                                 8-обрешётка 50x50;

4-стойка 120x100;                                9-лежень 120x120;

5-затяжка 50x150;                      10-стальной оцинкованный лист;

3.  Расчётная схема и расчётное сечение.

  Стропильные ноги – это главный элемент наклонных стропил. Верхним концом стропильные ноги опираются на коньковый брус (прогон) а нижним на мауэрлат, уложенный на наружную стену. При длине более 4 м стропильные ноги подпирают подкосами и стойками для уменьшения расчётного пролёта.  для уменьшения расчётного пролёта.

Расчётное сечение принимаем как двухпролётная  нарезная балка с учётом угла наклона.

4.  Расчёт угла наклона кровли к горизонту :

 

tg а = == 0,4666 тогда угол а = 25⁰ где,

H-высота чердачного помещения (от перекрытия до мауэрлата)

Если а=25⁰, то COS а = 0,9063 ( по таблице Брадиса)

С==

5.Сбор нагрузок.

Нагрузку на стропильную ногу находят на 1 погонный метр с учётом угла наклона к горизонту (в табличной форме):

 1. Постоянные нагрузки.

№	Нагрузки	Подсчёт	Норм. Нагрузка (кПа)	Коэф. Надёжности по нагрузке	Расчёт. Нагрузка (кПа)
1	Металочерепица «Монтерей»t=183.3 мм; p=220кг/м3 (СниП 2-23-81)		0,59	1,1	0,55
2	Обрешётка: t=60мм, плотность древесины-p=550 кг/м3 S=400мм- шаг обрешётки	=	0,689	1,1	0,758
3	Стропильная нога, например сечением 100×150; p=550кг/м3 L=100см-шаг	=	0,0006	1,1	0,0007
	итого		gn=1,19		G=1,30

     2.Временные нагрузки.

1	Снеговая нагрузка для 3 снегового района (г.Калуга)	S=sg×µ=1,8×1,25 Sn=Sg×µ×0,7 = 1,8×1×0,7=1,26	Sn=1,26	-	S=1,8
	Итого:		gn=1,26		g=1,8
			gn=2,45		g=3,1(кПа)

Что бы найти расчётную нагрузку требуется сначала найти нормативную нагрузку и умножить её на коэффициент надёжности по нагрузке. Значение данного коэффициента принимают по табл. 1 СниП «Нагрузки и воздействия».

Полная нагрузка, приходящаяся на погонный метр горизонтальной проекции стропильной ноги с учётом коэффициента надёжности по ответственности     =0,95 равна:

qn=gnстроп.ноги×1×=2,45×1,0×0,95=2,32 кН/м

q= gстроп.ноги×1×=3,1×1,0×0,95=2,94 кН/м

6. Статический расчёт

Если стропильная нога имеет дополнительную пору в виде подкоса, то стропильную ногу в этом случае рассчитывают как неразрезную балку на трёх опорах. Опасным сечением стропильной ноги является сечение в месте примыкания подкоса. Изгибающий момент в этом сечении находиться по формуле:

M=== 1,65кН/м

7. Определение требуемого момента сопротивления сечния стропильной ноги  (Wтреб.):

Wтреб.=== 0,12 м3 = 120 см3

где Rи – расчётное сопротивление древесины изгибу, при определении данного значения по СНиП11-25-80 таб.3, учитывается большое количество коэффициентов  (m1…..m5)  в зависимости от влажности, температуры, и т.д.

Принимаем, например: Rи = 13 МПа = 13000 кН/м2 (сосна второго сорта)

8. Определение расчётного сечения стропильной ноги

Задаються толщиной сечения b, находят ширину сечения hтреб.

Например, толщина бруса b=10см, тогда необходимая высота сечения:

Hтреб.=

по Сортаменту пиломатериалов (Приложение 2) принимаются фактические размеры сечения стропильной ноги, по ГОСТ 244454-80 с площадью не менее 160 см2, это например:

брус сечением 100×175мм, с площадью поперечного сеения F= 175 см2

 определяем длину стропильной ноги по скату l1:

Если угол а = 25⁰, то Cos a=0,9063

l1=

9. Проверка несущей способности выбранного сечения

1.  Проверяется прочность по напряжению:

Снача опеделятся напряжение в ечении элемента

(σ):

σ =

Момент сопротивления сечения Wx =

= cм3

σ =3,3 кН/см2=3300 кН/м2

3300 кН/м2 13000 кН/м2 условие выполняется Проверяется жёсткость стропильных ног с учётом угла наклона оси:

Определяют прогиб и сравниваем его с предельным прогибом:

                          fи

f=м

где qn- нормативная нагрузка, смотри пункт 5 расчёта.

Модуль упругости древесины Е=10 000 МПа пункт 3.5.(3)

Момент инерции Jx= 8,333 см4

Если пролёт 6 метров, то предельный прогиб fи допускается не более  пролёта (таб.16 СНиП 2-25-80),

Fи= 3см

0,009 см3,0 см-условие выполняется

Прогиб балки в рпеделах нормы, жесткость стропильной ноги достаточна.

Вывод: Все условия выполнены, следовательно, несущая способность стропильной ноги обеспечена, расчёт окончен, принимаем брус сечением 100×100 мм из сосны, древесина 2 сорта.

vunivere.ru

Стропильная нога: грамотный расчет и размеры

Завершением строительства любого дома является возведение его крыши, для которой необходима стропильная система.

В данную систему входят такие составляющие, как стропильные ноги, подкосы, мауэрлат, стойки, нарожники, затяжки, обрешетка, шпренгели и иные элементы, которые дают конструкции крыши прочность и жесткость.

Из этой статьи вы узнаете именно о стропильных ногах.

Характеристики стропильных ног

В различных сооружениях стропильные ноги могут иметь названия накосных или рядовых стропил.

Их размер выбирается из расчета переменных и постоянных нагрузок, которые будут обязательно оказывать влияние на крышу.

Если этого не сделать, то стропила могут получиться непрочными, что приведет к разрушению конструкции кровли.

В крышу дома обязательно должны включаться несущие элементы, основными из которых и считаются стропила.

Их задача принимать на себя всю нагрузку от других частей кровли, а также дополнительную тяжесть в виде атмосферных осадков.

Деревянные стропила чаще всего изготовливают из древесины хвойных пород.

Заготовки обрабатываются специальными составами, которые обеспечивают дереву огнестойкость и защищают его от разных биологических факторов и явлений.

Нагрузки, которые принимают на себя стропильные ноги можно подразделить на постоянные, временные и особые нагрузки.

Постоянные представляют собой вес всей крыши строения, временные нагрузки — это вес ремонтного оборудования, рабочих, снега, ветра и т. п.

Особой нагрузкой на стропила является сейсмическое воздействие.

Конструкции стропильных ног могут быть разными, но особенно выделяют наслонные и висячие.

Основание наслонных стропил – это стены дома.

Их средней части необходимо упираться в специально сооруженные центральные опоры.

Такие стропила устанавливаются там, где имеется капитальная стенка, являющаяся несущей или же на установленные промежуточные опоры — столбы.

Для висячих стропил опорой служит мауэрлат или стены дома.

Установка данных стропил не предусматривает наличие промежуточных опор.

Подобная стропильная система подходит для «легкостенных» строений.

При сооружении кровли возможно комбинирование наслонных и висячих стропил.

Это делается тогда, когда монтируется единая конструкция крыши, состоящая из нескольких пролетов.

Если нет промежуточных опор, крепят висячие стропила, а где они есть, устанавливаются наслонные.

Расчет

Для того чтобы составить технический проект своего дома, требуется обязательный расчет стропил.

Есть несколько методов расчета подобных конструкций.

Идеально доверить процесс расчета грамотным специалистам.

Как показывает опыт, затраты на их услуги при строительстве кровли быстро окупаются.

Если вы сами обладаете такими знаниями, а еще подключите к данному процессу интернет, где есть специальные программы и калькуляторы, то без особых проблем рассчитаете стропильные ноги, т. е. их длину и размер.

Основным размером сечения стропил при возведении домов принято значение 150 х 150 мм.

Оно с успехом используется для возведения крыш любой формы.

Длина шага стропильных ног, то есть расстояние между ними, обычно принимается равным одному метру.

Учитывая вес материала для кровли на кровлю, нужно знать, что популярная ныне черепица является самой тяжелой.

Это означает, что стропила должны обладать запасом прочности, чтобы удерживать ее долгое время.

Расстояние между стропильными ногами в этом случае играет немаловажную роль.

Стропила, которые крепятся только на две опоры, известны как стропильные ноги без подкосов.

В основном они используются для крыш с одним скатом, имеющих пролет 4,5 метров или для конструкций с двумя скатами с пролетом в 9 метров.

На сечение бруса, из которого изготавливают стропила, влияет длина стропильной ноги, ее шаг, а также расчет нагрузок на нее.

Ниже представлены моменты, непосредственно влияющие на выбор сечения:

• временные и постоянные нагрузки на стропила
• материал кровли
• угол наклона ската крыши
• вид крыши
• размеры дома, сложность постройки и форма его углов
• климатические и природные особенности местности, где строится дом
• качество и надежность материала, из которого возводится дом.

Крепление стропил к мауэрлату

Мауэрлат представляет собой краеугольный элемент крыши строения.

Он равномерно распределяет немалый вес кровли по всем конструкциям.

Мауэрлат соединяется со стропильными ногами и принимает от них нагрузку.

Этот элемент бывает цельным и прокладывается по всему периметру крыши.

Также он может быть кусками по 1 метру и укладываться непосредственно под стропила.

Под мауэрлат идут только брус, доски и бревна, сечение которых 100 х 100, 100 х 150, или 150 х 150.

Если в ход идет бревно, то его бок обрезают, пока не будет плотного прилегания к стенке.

Крепеж стропил к мауэрлату – это очень важный момент при сооружении крыши.

Еще о схеме стропильной системы четырехскатной крыши.

Об устройстве слухового окна на крыше по ссылке. Конструкция, монтаж, фотографии вариантов слуховых окон.

Отзывы о мягкой кровле Шинглас здесь. Устройство, укладка, монтаж, фотографии.

От того, каким методом крепилась стропильная нога, зависит долговечность кровли при воздействии ветров, снега, мороза и жары.

Как известно, влажная древесина расширяется, а если на него воздействуют высокие температуры, то оно будет сжиматься.

Именно поэтому нельзя, чтобы все соединения были жесткими, так как обязательно будут смещения и разрывы.

Чтобы не допустить этого, следует знать правила крепежа стропил к мауэрлату.

Существует два способа соединения стропильных ног и мауэрлата – жесткий и скользящий.

Жесткое соединение исключает воздействие кручения, сгибов, сдвигов и поворотов между частями конструкции.Такой результат достигается при креплении уголками с использованием подшивных опорных брусков, а также с помощью выпиливания седла на стропиле, с последующим соединением скобами, гвоздями и проволокой.

Второй способ закрепления стропильных ног к мауэрлату более распространенный.

Он предусматривает забивание гвоздей с боков под углом, чтобы они перекрещивались внутри мауэрлата.

После этого вертикально забивают другой гвоздь, что дает достаточно жесткий узел крепления.

Обычно для обоих типов крепления используется страховка: стропила соединяются со стеной проволокой-катанкой и анкерами.

Если угол ската кровли одинаковый во всех местах, то используются однотипные стропила, изготовленные по единому шаблону.

Некоторые приемы работы

Чтобы увеличить несущие качества стропил, важно сделать усиление стропильной системы.

Для этого производится монтаж разгружающих балок, подкосов и двусторонних накладок.

По итогам практики, стропильные конструкции, выбранные с учетом прочностных характеристик, порой не подпадают под расчеты на прогиб по СНиПу «Нагрузки и другие воздействия».

Поэтому площадь поперечного сечения нужно делать больше.

Произвести усиление стропил совсем несложно: можно применить подмогу – дополнительную балку.

Этот элемент необходимо прикрепить к нижней части стропил в пролете между ними и мауэрлатом.

Усиление стропильной ноги закрепляется металлическими пластинами с зубцами или же болтовыми хомутами.

Если стропила уже была усилена с помощью подмоги, то можно увеличить ее длину и увести за край опоры на подкос.

Тут достигается две цели: мы получаем удовлетворяющий показатель прогиба и проводим усиление опорного узла.

Чтобы усилить или восстановить поврежденные конструкции, можно воспользоваться следующими способами:

• Деревянные накладки. Они применяются, если была повреждена одиночная стропила. Накладка из дерева крепится болтами или гвоздями, что приводит к усилению участка кровли.На мауэрлат накладки должны упираться всем торцом, а крепиться к нему с помощью проволочной скрутки.
• Прутковые протезы. Этот метод применяется, когда произошло массовое повреждение стропильных ног. С помощью временных опор закрепляют поврежденные стропила.Разбирают покрытие и производят выпиливание сгнившей части. После этого, элемент из нового бруса, вставляют в свободное место и делают опору на мауэрлат.
• Накладки, опирающиеся на балку. Способ подходит для замены гнилого участка на конце стропил или части мауэрлата. Устанавливаются временные опоры и прогнившие элементы вырезаются.В кладку забиваются костыли, куда укладывается метровая балка. После этого на стену или перекрытие кладут кусок лежня такой же длины.Два подкоса, предварительно закрепленные гвоздями крепят к новой балке.

Кобылки в стропильных конструкциях

Кобылка – это отрезок доски, при помощи которого удлиняют стропильную ногу.

Она используется для устройства свесов крыши.

Кобылка необходима тогда, когда длина доски, из которой изготавливают стропильную ногу, меньше чем требуется для постройки навеса.

Доски для изготовления кобылки обычно по своей ширине меньше досок, из которых делают стропила.

Это позволяет уменьшить усилия по выведению линии карниза.

Когда кобылка подвергается гниению или повреждению, ее гораздо проще заменить, чем всю стропилу, не разбирая крышу.

Сегодня, когда строительные технологии постоянно совершенствуются, появляются новые методы надежных креплений стропил к мауэрлату, крепления кобылок к стропилам и т. д.

Чтобы быть в курсе подобных новинок, изучайте новости в области строительства и не бойтесь внедрять инновационные разработки.

Видео о стропильной системе.

Что еще почитать по теме?

Автор статьи:

Сергей Новожилов - эксперт по кровельным материалам с 9-летним опытом практической работы в области инженерных решений в строительстве.

Понравилась статья? Поделись с друзьями в социальных сетях:

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

proroofer.ru

Расчет стропильной ноги с учетом кобылки

Воспользуемся уже имеющимся рисунком и определенной ранее расчетной равномерно распределенной нагрузкой 326.1 кг/м, точнее только ее вертикальной составляющей qв = qcosα = 326.1·0.891 = 290.55 кг/м, но для упрощения расчетов округлим это значение до 290 кг/м.

Рисунок 228.2. Определение длины стропильной ноги - балки.

Шаг стропил мы принимали равным 1 м. Мауэрлат, в данном случае рассматриваемый как одна из опор балки, имеет вполне определенную ширину - около 10 см и теоретически для более точного расчета эту ширину следует учесть. Однако с учетом того, что ширина эта относительно небольшая, примерно 1/40 длины пролета и 1/10 длины консоли, а также влияния деформаций и погрешностей при изготовлении конструкции, опирание стропильной ноги на мауэрлат будет не по всей ширине мауэрлата, а, условно говоря, в некоторой точке, расположенной в зависимости от вышеперечисленных факторов ближе к одному из краев мауэрлата. Другими словами даже при упрощенном расчете возможны 2 расчетные схемы консольной балки:

1 вариант: консольная балка с длиной консоли k = 1 м и пролетом l = 4 м.

2 вариант: консольная балка с длиной консоли k = 0.9 м и пролетом l = 4.1 м

Однако мы упростим расчет еще больше, для удобства расчетов рассмотрев только первый вариант. При наличии консоли появится изгибающий момент на приконсольной опоре, которую обозначим, как опору В, а опору на коньковую балку, как опору А:

МВ = qk2/2 = 290·12/2 = 145 кгс·м или 14500 кгс·см

Примечание: теоретически можно еще учесть появление дополнительного момента на опоре из-за внецентренного приложения горизонтальной составляющей нагрузки. Однако значение этого момента как правило не превышает 1-2% от значения момента для вертикальной составляющей нагрузки, а потому этим моментом для упрощения расчетов можно пренебречь.

В свою очередь момент в пролете уменьшится, при этом максимальное значение момента в пролете будет не посредине пролета, а ближе к опоре А. Чтобы более точно определить положение поперечного сечения, в котором действует максимальный изгибающий момент, сначала определим опорные реакции (хотя бы одну). Это достаточно просто сделать, воспользовавшись расчетной схемой 2.3 из таблицы 3.

А = q(l2 - k2)/2l = 290(42 -12)/8 = 543.75 кг

Так как максимальный момент будет в сечении, где поперечные силы равны нулю, т.е.:

А - qx = 0

то

х = А/q = 543.75/290 = 1.875 м

соответственно максимальный момент в пролете составит

М = Ах - qx2/2 = 543.75·1.875 - 290·1.8752/2 = 1019.53 - 509.76 = 509.76 кгс·м или ~51000 кгс·см

Напомню, максимальный момент в пролете при расчете без учета кобылки составлял 58110 кгс·см. Таким образом более точный расчет позволил уменьшить значение максимального момента, на 12.2%.

А теперь посмотрим, как влияет наличие кобылки на расчет двухпролетной балки - стропильной ноги с подкосом

Рисунок 228.3. Определение пролетов балки - стропильной ноги.

Появление у двухпролетной балки консоли не является причиной для полного пересчета балки, достаточно определить моменты на опорах и опорные реакции при загруженной консоли, а затем сложить имеющиеся значения. Более того, значение момента на опоре С (опора А у нас остается на коньковой балке) будет постоянным хоть для однопролетной, хоть для 2, хоть для 5 пролетной балки - такова интересная особенность балок.

Более того, даже для 2 пролетной балки значение момента на опоре В будет в разы меньше, чем на опоре С и в итоге значение суммарного момента на опоре В уменьшится. Так что более точный расчет имеет смысл только в том случае, если для двухпролетной балки, расчитаной без консоли, подобрано такое поперечное сечение стропила, которому не хватает 2-3% для обеспечения условия прочности. Однако в таких случаях коэффициент надежности по нагрузке 1.1-1.2 с лихвой перекрывает недостающие 2-3%, так что принимать такое сечение можно и без пересчета.

Если же у вас после всего вышесказанного еще осталось желание заняться расчетом двухпролетной балки с консолью и не равными по длине пролетами, то добро пожаловать в увлекательный мир расчета статически неопределимых конструкций.

А вот если кобылка не является естественным продолжением стропильной ноги, а изготавливается отдельно и будет крепиться к стропильной ноге например гвоздями, то параметры такого соединения рассчитать важно. Этой теме посвящена отдельная статья.

doctorlom.com

4. Расчет стропил

В тех случаях, когда панели ферм имеют значительную длину (более двух метров) и расстояние между прогонами велико (это бывает как в треугольных, так и в полигональных фермах), в состав покрытия вводят дополнительный конструктивный элемент – стропильные ноги (стропила).

Рис. 7. Расчетная схема стропильной ноги

Стропила укладывают по прогонам на расстоянии от 0,7 до 1,5 м, причем в каждом пролете прогона должно быть не менее 4-5 стропил (шаг стропил, назначаемый проектировщиком, обозначен на рис. 8. буквой «с»). Поперечное сечение стропил – брус.

Непосредственно по стропильным ногам укладывают настил, расчетный пролет которого существенно сокращается, так как он делается равным расстоянию между стропильными ногами.

Расчетная схема стропильной ноги.Стропила рассчитывают как наклонные, свободно лежащие однопролетные балки (рис. 7.). Расчетный пролет принимают равным расстоянию между прогонами, измеренному по скату кровли (влиянием неразрезности стропильных ног можно пренебречь).

Расчетная вертикальная нагрузка должна быть разложена на две составляющие: нормальную к оси стропильной ноги и параллельную скату кровли, Этой последней составляющей при углах наклона кровли менее 30о пренебрегают.

Для нахождения погонной нагрузки на стропильную ногу вводят понятие ее грузовой площади. Грузовая площадь – участок общей площади кровли с которого нагрузка считается действующей только на рассчитываемую стропильную ногу (рис. 8.)

Рис. 8. Фрагмент плана покрытия здания, определение

грузовой площади стропильной ноги

Определим погонную нагрузку на стропильную ногу, с учетом того обстоятельства, что ширина грузовой площади (как это видно из рис. 8.) равна шагу стропильных ног – с.

Тогда нормативная погонная нагрузка на стропильную ногу от действия собственного веса:

,

где - собственный вес одного погонного метра стропильной ноги,

- нормативная нагрузка на 1 м2от собственного веса кровли (таблица 1).

Расчетная погонная нагрузка от действия собственного веса:

,

где - расчетная нагрузка на 1 м2от собственного веса кровли (таблица 1).

Расчетная погонная нагрузка от веса снега:

,

Нормативная погонная нагрузка от веса снега:

,

Расчет по прочности стропильной ноги, работающей на поперечный изгиб, проводят по формуле:

,

где - изгибающие напряжения ,

- максимальный изгибающий момент от действия

расчетных нагрузок,

- момент сопротивления поперечного сечения .

Максимальный изгибающий момент для расчетной схемы, приведенной на рис. 7. легко определить как:

,

где q иp– соответствующие расчетные погонные нагрузки на стропильную ногу,

– пролет стропильной ноги.

Расчет по деформациям (на прогиб)проводят на действие нормативных погонных нагрузок по формуле:

,

где - момент инерции поперечного сечения стропильной ноги, а предельное значениепринимается равным 1/200 от.

5.Расчет прогонов

Различные варианты конструкций прогонов приведены в [1]. В настоящем пособие подробно рассматривается расчет неразрезного прогона. Неразрезные прогоны являются основным решением многопролетных прогонов в покрытиях по несущим деревянным конструкциям (фермам). Выполняются они из двух досок, которые для обеспечения совместной работы ставятся рядом и скрепляются между собой по всей длине гвоздями.

Верхние пояса ферм, на которые непосредственно опираются прогоны, расположены не горизонтально, а под некоторым углом к горизонту. Поэтому поперечное сечение прогона, если не принять соответствующих конструктивных мер, будет расположено под тем же углом к вертикальной плоскости, в которой действуют все нагрузки. В этом случае прогон будет испытывать косой изгиб (рис. 9.), что вызовет резкое увеличение необходимых размеров поперечного сечения.

Рис. 9. Косой изгиб прогона

Чтобы избежать перерасхода древесины, применяют:

а) установку прогонов в вертикальной плоскости;

б) специальные конструктивные элементы, воспринимающие составляющие нагрузок, направленные вдоль ската кровли (скатные составляющие).

Установка прогонов в вертикальной плоскости дает возможность полно использовать древесину. Такая установка достигается в треугольных фермах, где угол наклона верхнего пояса велик (обычно tga=0.4 иa=22о ), при помощи специальных прокладок (рис. 10,а) и в полигональных фермах, где угол наклона верхнего пояса мал (обычноtga=0.1 иa=6о ), подрезкой верхнего пояса (рис. 10,б).

Рис. 10. Установка прогонов в вертикальной плоскости:

а - для треугольной фермы, б – для полигональной

фермы

При наклонной установке прогонов для восприятия скатных составляющих используется настил кровли. В этом случае особое значение приобретает косой защитный настил, значительно увеличивающий жесткость кровли. Оба настила пришиваются гвоздями к прогонам, и все усилия, действующие вдоль ската, передаются на коньковый прогон, который выполняется парным (рис. 11.) и специально рассчитывается или связывается с таким же прогоном с другой стороны конька.

Каждый ряд досок (всего в поперечном сечении два ряда) представляет собой консольно-балочную систему с шарнирами в каждом пролете. Стыки каждой из досок (полупрогонов) располагаются вразбежку в зонах наименьших изгибающих моментов неразрезной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, т.е. на расстоянии 0,20-0,21вправо и влево от опоры.

Рис. 11. Соединение стропильных ног, препятствующее косому

изгибу прогонов

Рис. 12. Неразрезной прогон

Стыки осуществляются простой приторцовкой элементов и постановкой в непосредственной близости от стыка (по обе его стороны) специального гвоздевого забоя. Такой прогон показан на рис. 12.

Для спаренного неразрезного прогона наиболее выгодной является схема, при которой крайние пролеты имеют меньшую длину, равную 0,79.

Рис. 13. Расчетная схема прогона

Расчетная схема прогона.Прогон рассчитывают как многопролетную неразрезную балку (рис. 13.), в этом случае наибольшие значения изгибающие моменты будут иметь на опорах. Их величина будет одинаковой и составит:

.

Величины прогибов во всех пролетах также будут одинаковы и равны:

.

В случае применения неразрезного прогона с равными пролетами в крайних пролетах значения момента и прогиба возрастают и будут соответственно равны:

,

.

В этом случае в пределах крайнего пролета и второй опоры (до первого шарнира во втором пролете) сечение прогона следует усилить постановкой дополнительной третьей доски.

Определение нагрузок на прогон, следует начинать с выделения грузовой пощади прогона. Из рис. 14. ясно, что ширина полосы грузовой площади прогона равнаd, в случае если верхний пояс фермы горизонтален.

Рис. 14. Грузовая площадь прогона при горизонтальном верхнем

поясе фермы

При наклонном верхнем поясе ширина грузовой полосы прогона очевидно будет равна d/cosa, гдеa- угол наклона кровли к горизонту.

Тогда нормативная погонная нагрузка на прогон от действия собственного веса (прогон установлен на верхнем поясе по схеме рис. 9. и скатную составляющую нагрузки воспринимает жесткий косой настил):

,

где - собственный вес одного погонного метра прогона,

на предварительном этапе расчетов можно

принимать равным 15-25 кг/м,

- нормативная нагрузка на 1 м2от собственного веса

кровли (таблица 1).

Расчетная погонная нагрузка от действия собственного веса:

,

где - расчетная нагрузка на 1 м2от собственного веса кровли (таблица 1).

Расчетная погонная нагрузка от веса снега:

,

Нормативная погонная нагрузка от веса снега:

.

Расчет по прочности прогона, работающего на поперечный изгиб, проводят по формуле:

,

где - изгибающие напряжения ,

- максимальный изгибающий момент от действия

расчетных нагрузок,

- момент сопротивления поперечного сечения.

Максимальный изгибающий момент для расчетной схемы, приведенной на рис. 13., возникает на опорах и определяется как:

,

где q иp– соответствующие расчетные погонные нагрузки на

прогон, – пролет прогона.

Расчет по деформациям (на прогиб)проводят на действие нормативных погонных нагрузок по формуле:

,

где - момент инерции поперечного сечения прогона, а предельное значениепринимается равным 1/200 от пролета прогона.

Место стыка досок усиливается специально забиваемыми гвоздями (так называемый гвоздевой забой – рис. 15.).

Расчет гвоздевого забоясводится к определению количества гвоздей и назначению их диаметра.

Рис. 15. Схема к расчету гвоздевого забоя

Поперечную силу Qприходящуюся на ось гвоздевого забоя можно найти как:

.

С другой стороны поперечную силу должны воспринимать гвозди забоя, работающие на срез:

.

Приравнивая эти две силы, относительно количества гвоздей можно получить формулу:

,

где - несущая способность одного гвоздя на срез. Соединение односрезное несимметричное, поэтому рассматриваются три возможных несущих способности одного среза [1], из которых выбирается минимальное значение.

,

,

, но не более,

где: с – толщина доски (см), а2– длина защемленной части гвоздя (см),kн– коэффициент, принимаемый по приложению 6,d– диаметр гвоздя (см). Длина а2 подсчитывается как:

,

где: - длина гвоздя.

studfiles.net

конструкция, узлы, расчет и установка (+ видео)

Основой любой стропильной системы являются стропила, которые принято подразделять на наслонный тип, висячие стропила, а также висячие фермы, оснащённые шпалами. Наслонные стропила относятся к числу самых надёжных конструкционных элементов и обладают характерным отличием в виде промежуточных опорных стоек, которые могут быть возведены в условиях внутренних стен, сводов или потолочных балок.

[contents]

Отличия висячих и наслонных стропил

Наслонная стропильная система чаще всего находит применение в зданиях, которые обладают дополнительными рядами стен. Такие стены используются в качестве дополнительных опор под стропильную систему. При этом, параметры здания могут достигать восемнадцать метров при условии наличия двух дополнительных элементов опорного характера.

Основным требованием является не более восьми метров пролётного пространства между двумя опорами. Стропильный шаг зависит от особенностей расчётов и может составлять 80-120 сантиметров. Нижние сегменты наслонной стропильной системы имеют опору в виде специальных подстропильных брусьев, а также мауэрлата.

Опорные стойки и прогоны разделяются при помощи подкосов, которые разгружают прогоны и придают всей конструкции необходимую степень жёсткости. Кроме того, подкосы служат в качестве разгрузочных элементов для ног стропильной системы и позволяют увеличить параметры перекрываемой ширины помещения. Стропильные ноги, имеющие более длинный размер чем стандартные показатели используемого пиломатериала, могут иметь составную конструкцию.

Отличие висячих и наслонных стропил

Висячий тип стропильной системы имеет характерные отличия от наслонного типа. В качестве опоры для нижних концов стропил выступают исключительно опорные стены, а стропильные ноги такой конструкции обладают нагрузкой в обоих направлениях монтируемой стропильной системы.

Кроме того, висячая конструкция имеет значительную степень нагрузок, которые распирают стены опорного характера. Такие нагрузки нивелируются посредством специальных затяжек, которые объединяют ноги в висячей стропильной системе. В качестве материала для затяжек может быть использована древесина или металл, а для расположения всегда выбирается горизонталь на удобной высоте. Следует учитывать, что чем выше расположены затяжки, тем более прочным должно быть крепление к стропильной системе.

Наиболее часто наслонный тип стропил используется для обустройства двускатных кровель над сооружениями, имеющими длину стены не более шести метров.

Устройство конструкции стропильной системы

Основными элементами наслонной стропильной системы служит наклонный тип балок, которые необходимо располагать вдоль кровельного ската. Поэлементный состав правильной наслонной стропильной системы выглядит следующим образом:

• стропильные ноги, являющиеся элементом, к которому монтируется конструкция обрешётки;

• прогоны, являющиеся элементами стропильной системы, которые укладываются не только на капитальные стены, но и столбы промежуточного характера;

• стойки, подкосы, лежни, мауэрлаты, которые применяются с целью усиления всей конструкции и позволяют более равномерно распределить всю стропильную нагрузку на прогоны и опорный тип конструкций.

Конструкция и узлы наслонной стропильной системы

Необходимость применения

Наслонная стропильная конструкция необходима в случаях, когда требуется перекрыть пролёты с максимальной длиной от шести метров до шести с половиной метров, с соблюдением условия по наличию дополнительных несущих конструкций в виде колон или стен, способных удерживать стойки.

Наиболее целесообразной конструкционной особенностью является использование скользящей опоры для стропильной системы, которая допускает крепление разных промежуточных стропил к мауэрлату.

Крепление стропил к мауэрлату

Пролёты, имеющие максимальные значения протяжённости в условиях частного домостроительства, встречаются крайне редко. Именно поэтому при возведении индивидуальных построек рекомендуется применять наслонный тип стропил.

В основе технологии лежит опора стропильных ног на мауэрлат, но в случае с деревянными постройками функцию мауэрлата берёт на себя верхний стеновой ряд. Такой соединительный узел является наиболее важным в наслонной стропильной системе. Использование ригеля, которым стягиваются стропильные ноги, позволяет увеличить длину пролёта до восьми метров, в условиях одной опоры – до двенадцати метров, а при использовании двух опор – до шестнадцати метров.

Расчёт элементов крыши

Любая конфигурация и конструкционные особенности кровельной системы решаются ещё на этапе проектирования здания. Конструкция крыши коренным образом влияет на набор материалов, используемых в процессе монтажа и конструкцию несущих стен. Именно поэтому стропильная конструкция, которая будет служить опорой кровле, а также каркас обрешётки являются основными предметами расчетов крыши.

Для грамотного расчёта сечения стропильных ног за основу берётся показатель их длины.

Если пролёт между стропилами составляет 100 сантиметров:

• длина менее трёх метров – бруски 8х10 см. или брёвна 10 см.;
• длина 3-3,6 метра – бруски 8х13 см. или брёвна 13 см.;
• длина 3,6-4,3 метра – бруски 8х16 см. или брёвна 16 см.;
• длина 4,3-5 метров – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
• длина 5-5,8 метра – бруски 8х20 см. или брёвна 20 см.;
• длина 5,8-6,3 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 20 см.

Если пролёт между стропилами составляет 140 сантиметров:

• длина менее трёх метров – бруски 8х13 см. или брёвна 13 см.;
• длина 3-3,6 метра – бруски 8х16 см. или брёвна 16 см.;
• длина 3,6-4,3 метра – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
• длина 4,3-5 метров – бруски 8х20 см. или брёвна 20 см.;
• длина 5-5,8 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 22 см.;
• длина 5,8-6,3 метра – бруски 12х22 см. или брёвна 24 см.

Если пролёт между стропилами составляет 175 сантиметров:

• длина менее трёх метров – бруски 9х10 см. или брёвна 15 см.;
• длина 3-3,6 метра – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
• длина 3,6-4,3 метра – бруски 9х18 см. или брёвна 18 см.;
• длина 4,3-5 метров – бруски 10х20 см. или брёвна 20 см.

Если пролёт между стропилами составляет 213 сантиметров:

• длина менее трёх метров – бруски 9х16 см. или брёвна 16 см.;
• длина 3-3,6 метра – бруски 9х18 см. или брёвна 18 см.;
• длина 3,6-4,3 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 18 см.

Узнайте больше о конструкциях стропильных систем:

Особенности монтажа и крепления

Весь технологический процесс по устройству стропильной наслонной системы состоит из нескольких основных этапов:

• подготовка пиломатериалов согласно произведённых расчётов;

• при необходимости, сращивание недостающих по длине элементов посредством саморезов или гвоздей;

• изготовление шаблонов стропил, стоек и подкосов;

• подъём подготовленного пиломатериал на крышу;

• установка стоек и прогона конькового бруса, предусмотренных конструкцией крыши и крепление стоек на несущие конструкции для предотвращения нежелательных сдвигов;

• установка стропил к крепежам и закрепление их предпочтительным способом на мауэрлате;

• верхние соединения стропил следует закрепить к коньковому брусу или друг к другу;

• если запроектированы горизонтальные схватки, то необходимо их закрепить;

• установка опорных конструкций, включая подкосы и шпренгели;

• если на отвесы могут повлиять конструкционные особенности крыши и стропильные ноги, то возникает необходимость их предварительной установки;

• в случае упора стропильных ног в мауэрлат посредством зуба или шипа, необходимо выполнить удлинение кобылками, которые обшиваются по всему периметру сплошным типом обрешётки.

Далее, выполненная стропильная конструкция с использованием стропил наслонного типа, обшивается обрешёткой, на которую монтируется кровельный пирог с пароизоляцией и гидроизоляцией, а далее выполняется утепление и покрытие кровли.

Подробнее о монтаже стропил смотрите в видео.

Усадка дома

Усадка дома

Стандартный коэффициент усадки сруба, высота которого составляет порядка трёх метров, равен порядка пяти процентов. Таким образом, усадка дома за один год может составлять около двадцати сантиметров, что негативно сказывается на несущих элементах крыши. Грамотные строители при проектировании составляют два варианта – первоначальный и с учётом усадки.

Таких проблем лишены висячие стропильные системы. Для наслонного типа стропил будет необходимо применить один из нескольких возможных вариантов:

• дождаться окончательную усадку строения;

• применить стропильную систему с скользящими опорами;

• выполнить укрепление всех опорных конструкций при помощи компенсаторов, в качестве которых допускается использование винтовых домкратов.

Подводим итоги

При монтаже деревянных стропил на каменные опоры следует выполнить грамотную изоляцию при помощи двух слоёв рубероида или любого другого гидроизолирующего материала.

При использовании наслонных стропил для обустройства крыш мансардного типа необходимо устанавливать внутренний брусовый каркас под нижними стропилинами, а верхние стропильные ноги упирать в коньковый прогон, монтируемый на стойках.

Для выполнения соединения стропильной ноги с мауэрлатом рекомендуется использовать ползун или жёсткое защемление.

Для наслонного типа стропил допускается соединение встык, которое выполняется посредством металлических пластин. Для такого соединения требуется оставлять значительный торцевой угол, который в процессе схождения позволяет стропилам делать упор друг в друга.

Наслонная стропильная система может быть выполнена с соединением внакладку, что подразумевает просверливание специальных отверстий под крепёжные болты.

netosadkam.ru

устройство конструкции, узлы, схема, шаг стропил

Крыша должна выдерживать большие нагрузки. Для придания ей крепости устраивается специальная конструкция, которая состоит из стропильных ферм и обрешетки. Ее предназначение — передать нагрузку от веса кровли и снежного покрова на внутренние опоры сооружения. Наслонные стропила используются в зданиях с небольшими пролетами или в сооружениях со средней несущей стеной или промежуточными опорами. Если таковые отсутствуют, то применяется конструкция из висячих стропил.

Правила и тонкости устройства наслонных стропил

Наслонной стропильной конструкцией можно перекрыть пролет, максимальная длина которого составляет от 6  до 6,5 метров. При условии, что внутри здания могут быть такие несущие конструкции, как колоны или стены, то появляется дополнительная возможность устанавливать на них стойки.

Схема наслонных стропил

Поскольку большие пролеты встречаются в частном строительстве довольно редко, то в индивидуальных постройках в основном применяются наслонные стропила.

По технологии  стропильная нога  опирается на мауэрлат (в случае с деревянной постройкой его функция передается верхнему ряду стены). Это узловое соединение считается особенно важным.

Если стропильные ноги стянуть при помощи ригеля, то величина пролета может быть увеличена до 8 м, при одной опоре – до 12 м, с использованием двух опор – до 16 метров.

Нельзя укладывать деревянные стропила на каменные стены. На них постоянно образовывается конденсат, который будет разрушать дерево. Чтобы оно не гнило, мауэрлат нужно заизолировать. То же нужно делать во всех местах, где дерево примыкает к конструкциям из камня или металла. В качестве изолирующего материала используется рубероид в 2 слоя или похожий материал.

Во время монтажа наслонной кровельной системы особого внимания заслуживает правильное закрепление стропил  на подстропильном бруске.

Схема креплений стропил

В первую очередь, нужно надежно закрепить мауэрлат. Он представляет собой  брус  со сторонами размером 140-160 мм. Делается это с помощью металлических штырей, которые бетонируют в стену не менее чем на 40 см. Таким же образом можно закрепить и болты.

С этой целью могут использоваться проволочные скрутки диаметром не меньше 6 мм. Они закладываются при возведении стен не выше, чем в третьем ряду кладки, считая с верхнего края.

Наслонные  стропила могут крепиться к мауэрлату с помощью скоб. К брусу, который кладут поверх внутренних наружных конструкций и называют «лежнем» предъявляют аналогичные требования.

При строительстве домов  используются наслонные стропильные системы, изготовленные из дерева. Использование таких элементов из металла или железобетона себя не оправдывает и, вообще, трудно реализуемо.

Для соединения и крепления деревянных стопил, опорных брусьев и других деталей удобно использовать соединения в виде шипов, зубьев и сковородень, которые широко применяются в плотницком деле.

Наслонная система, конструкция которой  выдерживает давление кровельного пирога и самой себя, должна быть хорошо рассчитана еще до того, как начнут укладывать стропила.

Когда срубы домов еще хорошо не высохли, и не произошла  их полная усадка, монтаж несущих конструкций кровли необходимо производить особенно внимательно.

Помните, что при коэффициенте усадки сруба дома (изготовленного из бревен или брусьев и имеющего высоту 3 метра), который составляет 4-6%, дом может за год усесть на 10-20 см. При этом могут пострадать несущие элементы крыши и вставленные столярные изделия. Вот почему размеры дома принято закладывать в проекте в двух вариантах – первоначальном и после усадки.

Одним из решений проблемы может быть использование висячих стропильных систем. В противном случае придется

• ожидать окончательной усадки дома,
• использовать стропила, которые имеют скользящие опоры,
• укрепить все опорные конструкции, подставив под них в качестве компенсаторов усадки  винтовые домкраты.

В первом случае,  недостаток состоит в длительном ожидании, в последнем – требует высоких профессиональных навыков и точности во время проведения работ ручным способом.  А вот использование скользящих  креплений, которые можно считать саморегулирующими, дает дополнительные преимущества.

Например, скользящая конструкция прекрасно компенсирует свойство древесины давать усадку и способность «дышать» и деформироваться (хотя и незначительно) на протяжении всего срока службы.

Эту конструкцию делают следующим образом: на мауэрлат под нужным углом набивают брусок или делают вырубку нужной формы. Затем на него крепят уголок, одна полка которого загибается. Под загиб продевают рабочую рельефную пластину.

Пластина на стропиле закрепляется так, чтобы по направлению к коньку дома оставалось значительное расстояние для свободного скольжения, которое происходит в наружную сторону.

Приобретая соединение для скольжения, необходимо знать, что оно может быть разного рабочего размера (опорные площадки пластин находятся  на разном расстоянии). Выбирать его нужно, учитывая планируемую степень усадки здания. При этом обращают внимание, что распределение размера усадки будет происходить на стропила двух скатов.

Упор стропил на подстропильный брус является не единственным подвижным узлом стропильной конструкции. Конек также нуждается в устройстве шарнирного соединения какого-либо типа. Наслонные стропила можно соединять встык, используя металлические пластины. С торца оставляют значительный угол. Он не позволяет стропилам во время схождения упираться друг в друга. Можно использовать и другой вариант, когда стропила соединяются внакладку. В этом случае в обеих ногах делаются отверстия, через которые проходит болт.

 Конструкция наслонных стропил

Стропильную систему, в которой крепление верхнего узла осуществляется при помощи шарнира, а нижнего – при помощи шарнира и плавающего соединения (выше описывался вариант ползуна), принято называть  безраспорной. В такой системе не происходит передача нагрузок на мауэрлат , а через него – на стены.

В отличие от них, в распорной системе жестко выполняется коньковое соединение, а опора на мауэрлат происходит с помощью шарнира (как вариант, соединение «зубом»). В этом случае,на стены передаются раздвигающие усилия.

Такую систему, которая объединяет наслонные и висячие стропила, можно считать гибридной.

В этом случае происходит перераспределение нагрузки. Вес кровли принимают на себя исключительно стропильные ноги, которые соединены встык и работают на изгиб. Коньковый брус в этом случае перестает быть обязательным элементом стропильной системы, поскольку, практически, бездействует.

При распорной схеме особенно важно учитывать качество выполнения болтовых соединений. Их производят с помощью предварительно просверленных отверстий , диаметр которых должен быть на 1 миллиметр меньше диаметра шпильки или болта. В том случае, если они будут излишне большими, в процессе выбора деталью свободного хода может произойти повреждение мауэрлата.

Работа стропил будет отличаться   в зависимости от того, какие из соединений стропил будут работать в жестком режиме, а какие будут шарнирными.

Когда эксплуатация кровли происходит в нормальных условиях, без перегрузок, то вся нагрузка, которую испытывает стропильная система, равномерно распределяется на все ее элементы. Но с приходом зимы и выпадением снега на каждый скат приходится разная нагрузка. В случае плохо закрепленных или неправильно смонтированных стоек может произойти сдвиг кровли в сторону перегруженного ската. Возможность такого смещения наиболее вероятна,когда речь идет о безраспорной схеме. Проблему можно предотвратить, если надежно закрепить коньковый брус, исключая его продольные сдвиги.

В каком порядке производится устройство стропил

Технологический процесс устройства кровли состоит из следующих этапов:

1. Приведенная таблица дает возможность рассчитать сечение стропильных ног, отталкиваясь от их длины;

   Сечение стропильных ног

2. В случае, когда в наличии нет пиломатериалов, которые имели бы требуемую по проекту длину и толщину, их можно получить путем сращивания при помощи саморезов или гвоздей;
3. Необходимо изготовить шаблон стропил, а если конструкция состоит из стоек и подкосов, было бы неплохо сделать шаблоны и для них;

   Помните, что при устройстве вальмовых крыш, которые в основном имеют 4 ската, важно принять во внимание некоторую особенность. Длина стропил, которые располагаются в месте, где происходит смыкание скатов, должна уменьшаться по мере спуска от конька в сторону мауэрлата. Ее называют диагональной стропильной ногой или накосной ногой. Поскольку вальмовая кровля имеет сложную конструкцию, шаблоны в этом случае изготавливаются для элементов скатов, которые являются основными. Все остальные элементы приходится собирать и подгонять непосредственно на месте.

4. Подготовленные и подогнанные материалы поднимаются на кровлю;
5. Монтаж начинают со стоек и конькового бруса (прогона)– это делается, когда они предусмотрены проектом. Для большей уверенности было бы неплохо дополнительно прикрепить стойки к несущим конструкциям сооружения. Такие меры предотвратят возможные, но нежелательные сдвиги;
6. Учитывая вышеприведенныеправила, в дальнейшем  стропила устанавливают к крепежу и закрепляют наиболее подходящим способом к мауэрлату. В местах верхнего соединения их крепят к коньковому брусу  или закрепляют друг с другом;
7. В случае, когда проектом предусмотрено применение горизонтальных схваток  (что в некоторой степени объединяет наслонные и висячие стропила), то на этом этапе происходит их крепление;
8. В дальнейшем происходит установка подкосов, шпренгелей и других опорных элементов;
9. Затем производят устройство отвесов, на которые влияет конструкция крыши и длина стропильных ног; Всевозможные осадки могут попадать на нижнюю часть ограждающих конструкций дома (стен). Чтобы это не произошло, кровля сооружается так, что в большинстве зданий выходит за пределы наружных стен на расстояние не менее 50 см. Если упор стропил на мауэрлат осуществляется при помощи зуба или шипа, к их нижнему краю, расположенному с боковой стороны, с целью удлинения прибивается специальный элемент – кобылка.
10. В случае, когда проектом предусмотрено устройство кобылок, их необходимо обшить по всему периметру дома деревянной сплошной обрешеткой.

Следующий этап, когда наслонные  стропила, конструкция которых рассматривалась выше, обшиваются обрешеткой,  является последним перед производством кровельного пирога. В него входит устройство пароизоляции, гидроизоляции, а также работы по утеплению и покрытию кровли.

Здравствуйте! Меня зовут Виктор Каплоухой. По образованию я инженер, окончил технический университет. Увлечения: IT, техника и технологии. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

roof-tops.ru

ПРАВИЛЬНАЯ стропильная конструкция | Своими руками

Реклама

Стропильная система – важнейший элемент здания, от которого зависит как надежность и долговечность дома так и его архитектурный облик. Задача стропил – выдерживать нагрузку от кровельного материала, снега, ветра и передавать ее на стены и внутренние опоры строения. справиться с этой задачей по силам только правильно спроектированной и смонтированной стропильной конструкции.

Стропильная система – атрибут скатной крыши, как неутепленной (с холодным чердаком), так и утепленной (мансардной). Стропила являются несущей конструкцией, и потому так важно не допустить их деформации или разрушения в процессе эксплуатации. Принципиальное условие их надежности – возведение на основании проекта, выполненного квалифицированным инженером-конструктором.

В проекте учитывают все возможные нагрузки на систему (собственный вес кровли, снеговая и ветровая, характерные для климатической зоны, где ведется строительство), а также целый ряд других факторов: геометрия, размер, уклон кровли; величина безопорных пролетов стропил; возможность установки внутренних опор и пр. К слову, о форме крыши. Специалисты единодушны во мнении: неоправданное усложнение геометрии крыши (в угоду внешнему виду здания) снижает ее надежность и чревато появлением протечек и других проблем.

Читайте также: Стропильная система крыши

СТРОПИЛЬНЫЕ НОГИ

В большинстве случаев стропильную систему выполняют из древесины, используя пиломатериалы хвойных пород не ниже 2 сорта, без пороков, с влажностью 18-22%. Древесину обязательно обрабатывают био- и огнезащитными составами, по возможности дважды – до и после установки стропил. Вторая обработка нужна, чтобы не осталось незащищенных участков, возникших в результате спилов, зарубов и т.п. Когда проект крыши предусматривает безопорные пролеты значительной длины, стропильную систему могут изготавливать полностью или частично из стальных элементов (двутавра, швеллера, уголка и др.), соединяемых сваркой.

Чаще всего поверх металлического каркаса устанавливают деревянные стропила, между которыми укладывают теплоизоляцию, чтобы исключить промерзание металлоконструкции. Слой утепления должен быть выполнен очень качественно, иначе возможно появление конденсата на каркасе, из-за чего металл начнет ржаветь. Во избежание тех же проблем нежелательно устанавливать металлический элемент так, чтобы он проходил из теплого жилого помещения на улицу. К недостаткам металлической стропильной системы можно отнести серьезный вес и сложность монтажа.

Еще один вариант устройства длинных безопорных пролетов – с помощью клееного бруса, LVL-бруса и других пиломатериалов, которые обладают высокой несущей способностью. Их минус – немалая цена.

Рассмотрим подробнее традиционную стропильную систему – из обычной древесины. Основной элемент системы – стропильные ноги (стропила), устанавливаемые вдоль ската. Нижняя часть ноги опирается на мауэрлат – деревянный брус (или бревно в случае срубовых сооружений), который устанавливают поверх наружной стены здания. Верхняя часть стропила опирается либо на коньковый прогон (брус), либо на конец стропильной ноги с противоположного ската. Если крыша неутепленная, поверх стропил набивают сплошную или шаговую обрешетку, а к ней крепят кровельный материал. Если же крыша утепленная, то к стропилам сначала фиксируют контробрешетку, и только затем обрешетку.

Стропильные системы бывают висячими или наслонными. В первом случае конструкция опирается только на две наружные стены, без промежуточных опор. При этом возникает значительное распирающее давление на стены, для уменьшения которого обычно предусматривают горизонтальные затяжки (ригели) – деревянные балки, соединяющие стропила с соседних скатов.

Затяжки устанавливают на расчетной высоте. Висячие стропила довольно сложно монтировать, поэтому проектировщики по возможности предусматривают наслонные системы. Для их устройства необходима одна или несколько внутренних несущих стен или опор. Тогда нижними концами стропильные ноги опираются на наружные стены, а в средней части – на внутренние стены или опоры, благодаря чему распирающее давление на наружные стены уменьшается. Нагрузка от средней части стропил передается на основание за счет вертикальных стоек и наклонных балок (подкосов), установленных поверх мощной горизонтальной балки, называемой лежнем.

Для усиления наслонной системы могут также применяться горизонтальные затяжки.

Самый распространенный материал для изготовления стропильной ноги длиной до 4 м – это доска сечением 50×200 мм.

Высота 200 мм выбрана во многом из соображений удобства сооружения мансардной крыши, ведь в средней полосе России требуемая толщина теплоизоляционного слоя, укладываемого в пространство между стропил, – как раз 200 мм. Стропильную ногу длиной более 4 м, как правило, выполняют из доски сечением 100×200 мм. В ендовах и хребтах, где происходит схождение двух скатов, устанавливают диагональную (накосную) стропильную ногу (к которой будут под углом примыкать основные стропила).

Накосной ноге приходится выдерживать серьезную нагрузку, поэтому обычно ее делают из доски увеличенного сечения (например, 150×250 мм), а также предусматривают под ней подпорную стойку. На рынке представлены доски длиной до 6 м. Если же нужны стропила большей длины, то чаще всего приходится сращивать две доски в единую балку.

Существуют разные способы сделать это. Часто практикуется метод «косого прируба»: концы стыкуемых досок подрезают под определенным углом, затем накладывают один на другой и жестко скрепляют болтом (диаметром, как правило, 12 мм) или дощатыми накладками по бокам от стропила, которые фиксируются гвоздями и 2-4 болтами (в результате каждый болт стягивает три элемента: две доски и находящуюся между ними ногу). Стропила монтируют с расчетным шагом. Обычно он составляет 580-590 мм, что обусловлено не только несущей способностью такой конструкции крыши, но и необходимостью жестко фиксировать между стропилами теплоизоляционные плиты, стандартная ширина которых – 600 мм. Чтобы плиты жестко держались, шаг стропил должен быть чуть меньше их ширины.

ЧЕМ ПИЛИТЬ СТРОПИЛА?

Чаще всего деревянные элементы стропильной системы пилят цепной пилой -бензиновой или электрической. Бензиновая более востребована кровельщиками в силу своей независимости от электросети. Ведь стропильную систему нередко возводят на этапе, когда электричество к дому еще не подведено. Кроме того, бензиновые пилы более мощные (например, модель RD-GC38-14 от Redverg), и потому ими проще и быстрее пилить толстые балки (бывает, что сечение стропильных ног достигает 200×200 мм).

Вместе с тем электрические цепные пилы меньше шумят и вибрируют, и потому успешно используются на объектах, где есть возможность подключить их к электросети. Недостаточная точность реза цепной пилы, являющаяся минусом этого инструмента, в данном случае не играет большой роли, поскольку зазор между элементами стропильной системы может достигать 3-5 мм (в зависимости от узла конструкции). Тем не менее оператору нужно обладать серьезным опытом работы с пилой, так как некоторые узлы стропильной системы все же требуют очень точной подгонки элементов.

Речь идет прежде всего о местах примыкания стропил к балке ендовы или хребта. Здесь понадобится делать косые пропилы, и оператор должен иметь навыки по качественному выполнению этой работы. Для косых пропилов рекомендуют использовать только новую или хорошо заточенную цепь, иначе она уходит в сторону от нужной траектории, и рез выходит неточным. По утверждению кровельщиков, в среднем одной цепи хватает не более чем на одну крышу средней площади. Дальше ее приходится либо менять на новую, либо затачивать. Добавим, что альтернативой электрической цепной пиле может выступать двойная столярная ножовка (пила-аллигатор), но это менее распространенный инструмент.

Ссылка по теме: Устройство стропил, обрешетки и кровли

СБОРКА СТРОПИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В ЕДИНОЕ ЦЕЛОЕ

Для соединения деревянных элементов стропильной системы используют разнообразный металлический крепеж. Первоначально конструкцию закрепляют («наживляют») гвоздями длиной 100-200 мм. Однако жесткое соединение несущих элементов крыши осуществляют с помощью шпилек (болтов) в сочетании с гайками и широкими шайбами. Чаще всего применяют шпильки диаметром 12 мм. Чтобы установить шпильку, необходимо просверлить отверстие в деревянных балках. Обычно сверлят мощной дрелью или легким перфоратором, у которого в патрон SDS-plus через переходник

установлен патрон для обычных хвостовиков: у сверл по дереву не бывает хвостовиков для системы SDS. Отверстия выполняют спиральными (винтовыми) сверлами большого диаметра (под 12-ю шпильку – диаметром соответственно 12 мм) с шестигранными хвостовиками во избежание их проворачивания в патроне. Длина сверл, необходимых для монтажа стропильной системы, – как правило, от 100 до 250 мм, но может понадобиться и более длинная оснастка. После затяжки болтов гайками выступающие части шпилек срезают- обычно углошлифовальной машиной с диском по металлу. Еще один крепежный элемент- фасонные детали (пластины, уголки и пр.) из оцинкованной листовой стали толщиной, как правило, 2 мм. Так, для некоторых соединений деревянных балок под углом 90° друг к другу используют Т-образные пластины. Другой вариант для таких соединений – уголки.

Скрепить две детали в одной плоскости (например, балку, ребром уложенную на торец стойки) можно с помощью прямых пластин. Крепление самих металлических деталей к древесине осуществляют гвоздями или саморезами (обычно длиной 40-50 мм), – в последнем случае используют шуруповерт (дрелью с большими оборотами аккуратно прикрутить саморезы сложно). Поскольку завинчивать саморезы приходится и на большой высоте, и в труднодоступных местах, намного удобнее работать аккумуляторными моделями инструмента. Количество гвоздей/саморезов на одну пластину зависит от ее размера и формы. Например, уголок привинчивают 10-14 саморезами, по 5-7 на каждую его сторону. Некоторые специалисты не рекомендуют использовать саморезы с конусообразной потайной шляпкой, поскольку у них сравнительно небольшая площадь опоры, и крепеж оказывается недостаточно надежным. По мнению этих экспертов, лучше применять саморезы с прессшайбой (то есть с головкой в виде полусферы, под которой находится прессшайба).

МАУЭРЛАТ. КОНЕК, КАРНИЗНЫЙ СВЕС

Нижний конец стропильной ноги опирают на мауэрлат, уложенный поверх ограждающей стены. Его сечение определяют на основании расчета, но чаще всего используют брус сечением 100×150 или 150×150 мм. Основание под мауэрлатом должно обладать высокой прочностью. Если же стены здания выполнены из материалов со сравнительно невысокой несущей способностью (блоки из пено- или газобетона, поризованной керамики), необходимо их усиливать с помощью железобетонного пояса (армопояса). Между поясом и мауэрлатом обязательно предусматривают отсечную гидроизоляцию – обычно рулонную битумную или полимерно-битумную: это защита от проникновения в древесину влаги из конструкции стены. Технология крепления мауэрлата к стене бывает разной.

Иногда его фиксируют анкерными болтами (шпильками) диаметром 12-18 мм, которые закладывают в армопояс на этапе заливки бетона. Затем в мауэрлате просверливают отверстия, насаживают его на шпильки, притягивая к основанию гайками с широкими шайбами. Но чаще всего при фиксации мауэрлата обходятся без закладных деталей, осуществляя крепление по месту. Для этого в каменной (кирпичной, пено-, газобетонной) стене перфоратором с буром по бетону просверливают отверстие, куда загоняют либо двухраспорный анкерный болт (диаметром 14-18 мм), либо цанговую бобышку (диаметром 16-18 мм) со шпилькой. На них нанизывают мауэрлат с заранее выполненными отверстиями и притягивают его к стене гайками с шайбами.

Шаг шпилек, анкерных болтов или бобышек определяют расчетом, но обычно он составляет 60-100 см. Технология опирания стропил на мауэрлат также бывает разной. Часто в стропильной ноге вырезают так называемую «пятку» -угол (не более 1/3 от высоты ноги), за счет которого стропило насаживается на мауэрлат. Можно выполнять паз в самом мауэрлате и устанавливать в него стропильную ногу.

Есть и другие способы.

Чтобы жестко притянуть стропило к мауэрлату, обычно используют металлические уголки, закрепляемые гвоздями или саморезами. Специалисты рекомендуют фиксировать уголок к стропильной ноге ершеными гвоздями, а к мауэрлату – болтами с шестигранной шляпкой, имеющими резьбу по дереву.

Кроме того, стропильные ноги необходимо дополнительно «привязать» к конструкции здания. Для этого предусматривают проволочную обвязку: под мауэрлатом в стене перфоратором сверлят отверстие, туда забивают кувалдой арматурный прут диаметром 12-14 мм, привязывая к нему проволочной скруткой стропило. Добавим, что в бревенчатых и брусовых домах мауэрлатом служат брусья или бревна верхнего венца. Учитывая осадку срубовых конструкций, предусматривают «плавающий» крепеж стропила к мауэрлату: их соединяют при помощи специальных металлических пластин, способных смещаться одна относительно другой в плоскости ската.

Верхний конец стропильных ног чаще всего опирают на коньковый прогон – это очень мощный брус (или две спаренные доски), сечение которого доходит до 200×250 мм. Если же и у такого бруса не хватает расчетной прочности, тогда прогон выполняют из клееного бруса или металлической балки. Прогон устанавливают на фронтонные и – по возможности – на внутренние несущие стены здания.

Стропило механически фиксируют к прогону (притом нередко в ноге выпиливают небольшой угол, высотой не более 50 мм, для более жесткого ее опирания). В ряде случаев верхний конец стропил соединяют с верхними концами стропил с противоположного ската (например, если у крыши вальмовая форма, то есть отсутствуют фронтоны). При этом для усиления конструкции оба стропила дополнительно соединяют тем или иным способом, в частности, горизонтальными деревянными накладками, фиксируемыми шпильками.

Важная часть крыши – карнизный свес, защищающий фасад здания от осадков. Стандартная величина его вылета за пределы наружной стены – 600 мм. Предпочтительнее устраивать свес за счет выпуска стропильных ног. Это позволит сохранить целостность стропил и тем самым не снизить несущую способность конструкции.

Однако такое решение зачастую невозможно: например, при большом уклоне крыши, толстых наружных стенах и пр. Тогда стропило торцом опирают на мауэрлат, а свес устраивают с помощью кобылок – досок сечением, как правило, 50×100 мм, прибитых к верхней части стропила – по одну или по обе стороны от него (второй вариант предпочтительнее). Обычно к каждой кобылке крепят еще две доски – горизонтальную и вертикальную, упирающуюся в фасадную стену (все вместе они образуют треугольник), а к торцам кобылок прибивают лобовую доску, которая жестко связывает их в единую конструкцию, – все это обеспечивает жесткость конструкции.

Ссылка по теме: Скатные крыши – виды формы и конструкции

КОММЕНТАРИЙ СПЕЦИАЛИСТА-КРОВЕЛЬЩИКА

Чем сложнее форма мансардной крыши, тем больше трудностей возникает при проектировании и устройстве стропильной конструкции для нее. Как следствие – больше затрат на возведение здания. Ведь сооружение такой крыши предполагает либо применение очень мощных, дорогостоящих и трудновыполнимых несущих элементов (например, длинных безопорных балок из клееной древесины или металла).

Либо установку большого числа стоек и других опор, а это затрудняет размещение под крышей полноценного жилого помещения. Поэтому предпочтительнее, чтобы мансардная крыша обладала простой формой. – тогда многих проблем удастся избежать.

Если же заказчик настаивает на возведении крыши сложной геометрии, то желательно усилить перекрытие мансардного этажа, выполнив его из железобетонных плит или монолитного железобетона. В этом случае на любое место перекрытия можно установить так называемый лежень – брус, на который будут опираться стойки, поддерживающие те или иные элементы крыши, например, диагональные хребтовые или ендовные стропильные ноги. Перекрытия по деревянным балкам зачастую не позволяют разместить такой лежень в нужном месте.

Стропильная система – видео

© Автор: А.Левенко

Реклама

Ниже другие записи по теме "Как сделать своими руками - домохозяину!"

Навес над крыльцом своими руками Как сделать навес над крыльцом Если...

Дом по технологии ТИСЭ своими руками – часть 3 Строительство дома по технологии ТИСЭВ...

Мансарда своими руками – Устройство и крепление мауэрлата стене Продолжаем разговор о строительстве мансарды...

Защита деревянных свесов крыши Чем и как защитить свесы...

Вальмовая крыша своими руками-разметка, расчет и возведение конструкции Как построить четырехскатную вальмовую крышу...

Красивый павильон на даче своими руками – каркасный вариант Дачный павильон своими руками -...

Игрушечный домик своими руками – пошаговое описание и фото Как сделать кукольный домик своими...

Подпишитесь на обновления в наших группах.

Будем друзьями!

kak-svoimi-rukami.com

---

• 
  Несущая способность балки деревянной
• 
  Коньковый брус сечение
• 
  Укосины в стропильной системе
• 
  Конструкция скатной крыши с деревянными стропилами
• 
  Балки перекрытия деревянные расчет таблица
• 
  Монтаж вальмовой крыши
• 
  Пошаговое строительство печи для дома
• 
  Как обделать пластиковые окна внутри дома
• 
  Установка обсадных коробок в деревянных домах
• 
  Калькулятор расчет деревянных перекрытий
• 
  Ступеней лестницы отделка