Приведённые ниже примеры узлов стропильной системы должны помочь застройщику выбрать нужный узел для работы с деревянными конструкциями . Приведённые примеры систематизированы по конструктивным элементам стропильной системы .
Главными частями стропил являются стропильные ноги . В зависимости от несущей способности настила и обрешётки кровли расстояние между стропильными ногами принимается 1…1,5 м .
2. Монтаж рядовых стропильных ног.
Сечение стропил зависит от размера пролёта , шага стропил и уклона крыши . Наиболее распространённый шаг стропил 100…120 см .
Таблица 1: Размеры стропильных ног.
| п/п | Длина стропильной ноги, мм | Сечение стропил, мм | |
| из брусьев | из досок | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | 3000 | 100х100 | 40х160 |
| 2 | 100х120 | 40х180 | |
| 3 | х | 60х140 | |
| 4 | х | 60х160 | |
| 5 | х | 80х120 | |
| 6 | х | 80х140 | |
| 7 | 4000 | 100х140 | 60х180 |
| 8 | 100х160 | 60х200 | |
| 9 | х | 80х160 | |
| 10 | х | 80х180 | |
| 11 | 5000 | 100х180 | 80х200 |
| 12 | 100х200 | 80х220 | |
Опорные плоскости (для опоры на мауэрлаты ) у стропильных ног должны быть горизонтальными . Наклон опорных площадок приводит к появлению распора или сползанию стропильной ноги с опоры.
Основные стропильные ноги располагаются перпендикулярно к карнизу . Они опираются одним концом на мауэрлатный брус (рис.2 п.1), а другим концом на прогон (рис.2 п.5) или, на конец противоположной стропильной ноги . В последнем случае для исключения распора в стропильной системе устанавливают ригель (рис.2 п.8).
- узел-01 - узел опирания стропильной ноги на стены;
- узел-1 - узел крепления стропильной ноги на мауэрлат;
- узел-13 - узел крепления стойки с подкосами на лежень;
- узел-13-1 - узел крепления подкосов без стойки на лежень;
- узел-36 - опорный узел нарожников на диагональную стропильную ногу с креплением на брус;
- узел-37 - опорный узел нарожников на диагональную стропильную ногу с зажимом упорным брусом;
- узел-38 - опорный узел нарожников на диагональную стропильную ногу с соединением полускворднем;
- узлы-39 - опорный узел крепления на мауэрлат диагональных стропильных ног из бруса;
- узлы-40 - опорный узел крепления на мауэрлат диагональных стропильных ног из брёвен;
- узлы-43-44 - узлы опирания стойки с подкосами из брёвен на лежень для продольных и поперечных рам;
- узел-47 - узлы опирания стойки с подкосами из брёвен на лежень и прогон;
- узел-48 - узлы опирания стойки с подкосами из бруса на лежень и прогон;
- узел-52 - опорный узел крепления диагональных стропильных ног на консоль конькового прогона из бруса;
- узел-53 - опорный узел крепления диагональных стропильных ног на консоль конькового прогона из брёвен;
- узел-54 - опорный узел крепления диагональных стропильных ног на консоль конькового прогона с опорой на подкосы для вальмового ската;
- узел-55-1 - опорный узел крепления стропил из досок на коньковом прогоне из брёвен;
- узел-67 - опорные узлы крепления стропил на коньковом прогоне из бруса;
- узлы-75-76 - присоединение балок под углом к прогону из бруса;
- узел-77 - опорные узлы крепления косынками и брусками рядовых стропильных ног на промежуточный прогон;
- узлы-79-81 - опорные коньковые узлы крепления рядовых стропильных ног к коньковому прогону для стропил из бруса и брёвен;
- узлы-84-85 - опорные узлы крепления рядовых стропильных ног врубками на промежуточный прогон;
- узел-86 - опорный узел крепления затяжек ригеля и стропильных ног для стропил из пиломатериалов;
- узлы-87-88 - опорный узел крепления затяжек ригеля и стропильных ног для стропил из брёвен;
ВНИМАНИЕ! Установку стропильных ног , опирающихся на мауэрлат и лежень , выполняют, совмещая риски , фиксирующие геометрические оси нижних поясов ферм (балок ), с рисками разбивочных осей на опорах (стенах). Установку стропильных балок в вертикальной плоскости выполняют путем выверки их геометрических осей на опорах относительно вертикали .
ВНИМАНИЕ! Особое внимание требуется при выполнении подрезки стропил на опорах . Подрезка снизу стропильных ног ведёт к уменьшению рабочей высоты сечения балки и скалыванию её вдоль волокон, которое приводит к появлению трещин и снижению прочности , особенно при наличии нагелей.
Постепенное изменение высоты сечения (на отрезке длиной с 1 и высотой а ) у опоры стропил за счёт устройства скоса (рис.3) снижает напряжение в месте подрезки .
Глубина подрезки должна быть:
при h > 18 см a ≤ 0,3h;
при h=18…12 см a ≤ 0,4h;
при h
Длина опорной площадки (с 1 ) подрезки не должна превышать высоты сечения (h ), т.е. с 1 ≤ h .
ВНИМАНИЕ! Подрезка при значительных сосредоточенных грузах возле опор ЗАПРЕЩАЕТСЯ.
Установку стыка в коньковых узлах конструкций надлежит производить после достижения плотного примыкания стыкуемых поверхностей по заданной площади.
Для установки навесных стропил стропильные балки нужной конфигурации (узлы 89-92) изготавливают заранее на земле (в специально изготовленных для этого кондукторах ) и затем каждую стропильную ногу в отдельности поднимают на перекрытие и монтируют поочерёдно с соблюдением соосности и узлов временного крепления стропил подкосами и растяжками из досок.
Стропильные ноги при опирании на коньковый прогон могут упираться друг в друга скошенными торцами (узел 79), либо располагаться вразбежку рядом друг с другом (узлы 80 и 81). Подошвы опирания стропильных ног на прогон должны быть строго горизонтальными .
При упоре стропил скошенными торцами друг в друга (в стык) их концы соединяют накладками на болтах или гвоздях, в зависимости от расчётного сечения стропильных ног , (узел-79).
При монтаже стропил по коньковому прогону вразбежку концы стропильных ног соединяют болтами с дополнительным угловым креплением их к прогону угловыми скобами , (узел-80 и узел-81).
Если стропильные ноги опираются на два прогона , то в коньке прогоны не ставят . Тогда концы стропильных ног опираются друг на друга . Выше прогонов в этом случае возникает распор , который воспринимают с помощью горизонтальных ригелей .
Стык стропильных ног в коньке при отсутствии конькового прогона выполняется упором скошенных торцов стропильных ног друг в друга (узел-82 и узел-83). Стык крепиться парными накладками , прибиваемыми к ногам гвоздями или соединением с помощью болтов .
Опирание стропил на промежуточный прогон показано на рисунке (узлы 84-85). В стропильной ноге вырезается горизонтальная опорная площадка (подошва ) и стропильная нога крепится к прогону угловой скобой .
ВНИМАНИЕ! Врезку в прогоне не следует делать , чтобы не ослабить опору под стропильную ногу .
А чтобы не делать врезку в стропильной ноге (при значительных нагрузках) применяют промежуточные косынки (узел-77).
Для крепления стропильной ноги к ригелю стык выполняют при помощи боковых деревянных накладок (узел-86). Боковые деревянные накладки прибивают к ригелю и стропилам гвоздями или крепят болтами в зависимости от поперечных сечений пиломатериалов. Под ригель ставят колодку для восприятия поперечных усилий.
Крепления ригеля и стропильных ног из бревен выполняют без накладок (узлы 87-88). В конце ригеля из брёвен делается выемка в половину высоты сечения шпренгеля . Врубка ригеля в бревенчатые стропильные ноги выполняется полусковороднем . Ригель прикрепляют к стропильной ноге болтами.
Для обеспечения устойчивости системы в поперечном направлении и уменьшения пролёта стропильных ног устанавливают подкосы , которые служат также для обеспечения устойчивости системы в продольном направлении . А для уменьшения распора стропильных ног и обеспечения устойчивости стропильной системы используют ригели-затяжки .
Такие подкосы с ригелями-затяжками используют при увеличении ширины пролета между наружными несущими стенами от 8 до 14 м (узел-103).
Чтобы крыша дома имела свес , необходимый для отвода сточной воды с неё от стен, за линию стен выпускают стропильные ноги или кобылки (узел-01 п.5). Свес кровли выполняют:
- у каменных стен домов - не менее 500 мм ,
- у деревянных стен домов - не менее 550 мм .
ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы избежать смещения кровли ветром концы наслонных стропильных ног соединяют с мауэрлатом и прогоном косого изгиба прогонов по внутренним стенам РЕКОМЕНДУЕТСЯ укладывать на них стропильные ноги с разными скатами напротив друг друга (узел-01 и узел-02). Скрепляют их между собой в коньке и с прогонами .
Установку стропильных балок (п.2 рис.3), опирающихся на стены , выполняют с совмещением рисок, фиксирующие геометрические оси нижних поясов ферм (балок), с рисками разбивочных осей на опорах (стенах). Установку ферм и стропильных балок в вертикальной плоскости выполняют путем выверки их геометрических осей ("1…4" и "А…Д") на опорах относительно вертикали.
), уложенный перпендикулярно биссектрисе угла, образованного наружными стенами или быть в виде подкоса
.Шпренгель выполняют в большинстве случаев из бруса или брёвен , нагрузка на шпренгель от диагональной ноги передаётся через стойку . Шпренгели выполняют в кровле так же и роль ветровых связей - передачу горизонтальных связей в плоскости кровли . Задача устройства таких связей заключается также в том, чтобы придать конструкции общую устойчивость .
Варианты устройства горизонтальных и вертикальных связей можно посмотреть в разделе "Узлы крепления ветровых связей и связей жесткости" рис.1 и в разделе "Узлы монтажа стропильных систем 5" узлы 10-12 и "Узлы монтажа стропильных систем для схемы 6" узлы 6-9 .
Варианты крепления диагональной ноги показаны в разделе "Узлы крепления диагональных стропильных ног" , в т.ч. на консоль конькового прогона - можно посмотреть на схемах узел-52 под стык крепления .
Пример двухстороннего стыка показан выше (узел-40), для одностороннего стыка - смотрите узел-101.
При необходимости накосные ноги поддерживают подкосами и разгрузочными ригелями в углах крыши здания.
При устройстве рядовых стропильных ног их выполняют из досок , обычно поставленных на ребро. Диагональные стропильные ноги делаются усиленного поперечного сечения - из бруса или бревен .
ВНИМАНИЕ! Изготовление диагональных стропильных ног из пакета досок НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ!
При наличии конькового прогона диагональные стропильные ноги опираются на его консоль (узлы 36-38).
.В противном случае
стропильные конструкции
будут действовать на опрокидывание
опоры.Уменьшение сечения элементов стропильной системы , увеличение шага стропильных ног и пролётов приводит к соответствующему снижению прочности конструкций крыши . Наиболее часто допускается неправильное выполнение узлов сопряжения элементов друг с другом.
Способы соединения деревянных элементов стальными нагелями при монтаже крыши будут рассмотрены в следующих разделах сайта.
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.
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 100 x 100;
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 |
Коэф. Надёжности по нагрузке |
||||
|
Металочерепица «Монтерей»t=183.3 мм; p=220кг/м3 (СниП 2-23-81) |
|
||||
|
Обрешётка: t=60мм, плотность древесины-p=550 кг/м 3 S=400мм- шаг обрешётки |
|
||||
|
Стропильная нога, например сечением 100×150; p=550кг/м 3 L=100см-шаг |
|
||||
=
=
2 .Временные нагрузки.
|
Снеговая нагрузка для 3 снегового района (г.Калуга) |
S=s g ×µ=1,8×1,25 S n =S g ×µ×0,7 = 1,8×1×0,7=1,26 |
||||
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:
q n =g n строп.ноги ×1×=2,45×1,0×0,95=2,32 кН/м
q= g строп.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 (W треб. ):
W треб. === 0,12 м 3 = 120 см 3
где Rи – расчётное сопротивление древесины изгибу, при определении данного значения по СНиП11-25-80 таб.3, учитывается большое количество коэффициентов (m 1 …..m 5) в зависимости от влажности, температуры, и т.д.
Принимаем, например: R и = 13 МПа = 13000 кН/м2 (сосна второго сорта)
8. Определение расчётного сечения стропильной ноги
Задаються толщиной сечения b, находят ширину сечения h треб.
Например, толщина бруса b=10см, тогда необходимая высота сечения:
H треб. =
по Сортаменту пиломатериалов (Приложение 2) принимаются фактические размеры сечения стропильной ноги, по ГОСТ 244454-80 с площадью не менее 160 см 2 , это например:
брус сечением 100×175мм, с площадью поперечного сеения F= 175 см 2
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
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.
Домо строительство постоянно оканчивается построением кровли, которая подразумевает необходимое устройство системы стропил.
Система эта в себя включает стропильные ноги, мауэрлат, затяжки, подкосы, нарожники, шпренгели, стойки, каркасная рама и другие компоненты, обеспечивающие крепость и прочность всей конструкции.
В различных крышных конструкциях стропильная нога может именоваться рядовым стропилиной или диагональной (накосной) стропильной ногой т просит расчета на крепость. Расчет системы стропил базируется на сборе постоянных и не постоянных нагрузок, какие будут действовать на кровлю.
Постоянные нагрузки:
- вес всех компонентов конструкции стропил;
- вес паро- и водоизоляционных материалов;
- вес материала для кровельных работ;
- вес материалов для отделки потолка, если есть наличие мансардных помещений.
Не постоянные нагрузки:
Свойства стропильных ног
На основе полученного значения нагрузок изготавливается расчет стропильной ноги, её длина и поперечное сечение, в зависимости от материала который для него выбран, вида кровли и типа стропилин – наслонных или висячих. Отдельные виды трудных кровель содержат и те и иные.
А в вальмовых крышах, помимо стропильных ног применяются так же и короткие стропилины, какие именуются нарожниками и настаивают так же собственного расчета. Плюс ко всему в расчете нуждаются все добавочные детали системы стропил, такие, как затяжки, подкосы, стойки и ригели, потому как на них доводится конкретная нагрузка, передающаяся от стропилин.
подбор сечения и длины стропильной ноги
Длина стропильной ноги подчиняется, в первую очередь, от размера строения, а еще от уклона скатов крыши, который выходит от выбраной формы кровли. В большинстве случаев, длину стропилины пытаются делать не больше 6 м, так весь пиломатериал, поступающий в реализацию, имеет собственно эту самую большую длину. Но бывает, что размеры дома настаивают стропилин большой длины, в этом варианте их увеличивают. По большей части длинные стропильные ноги могут быть у накосных (диагональных) стропилин, при сооружении вальмовых или полувальмовых кровель.
На подбор сечения стропильной ноги влияют бесчисленные моменты:
- нагрузки многократные и не постоянные;
- вид материала для кровельных работ;
- уклон скатов;
- вид кровли;
- размеры дома;
- условия климата;
- качество материала для производства стропильных ног.
Для устройства кровли применяют дерево хвойных пород. Но, при подборе нужно смотреть, чтоб не попадались дощечки или бруски с синевой, большим количеством больших сучков.
Влага дерева обязана составить не больше 20-22%, потому как через чур мокрое дерево, по мере засыхания будет меняться в размерах, а это со своей стороны приводит к нарушению непроницаемости крыши и другим плохим результатам.
Прекраснее всего, если расчет системы стропил будет делать мастер. Сейчас достаточно компаний, какие рекомендуют подобные услуги.
Можно лично высчитать стропильные ноги, размеры и длину, если воспользоваться готовыми калькуляторами на просторах интернета. Стоит только ввести в программу необходимые размеры, а программа сама уже выдаст готовенький эффект сечения, длины и шага стропилин.
шаг между стропилинами
В строительных работах приватных домов для жилья, в основном, применяются дощечки сечением 50х150 мм при производстве стропилин кровель любой формы. Шаг стропильных ног равняется приблизительно 1 метру, в зависимости от подобранного вида материала для кровельных работ, количества снега в зимнее время и уклона кровли.
Так, для кровель, уклон которых формирует более 45 градусов, шаг стропилин подбирается в границах 1,2-1,4 м, а для регионов с большими снежными нагрузками это расстояние будет 0,6-0,8 м.
Также необходимо смотреть на вид материала для кровельных работ. Самым тяжёлым считается настоящая черепица. Сечение стропильных ног естественно будет становиться больше, если будет не маленькая длина стропильных ног и их шаг.
Особенности монтажных работ стропильных ног
Крепление стропильных ног к мауэрлату самый серьезный момент во всей постройке кровли. От правильности сделанного соединения стропилин и мауэрлата подчиняется крепость всей кровелной конструкции.
Есть два варианта крепежи – скользящее и жёсткое, каждое из каких подойдет под конкретный вид стропилин – висячих или наслонных.
Жёсткое крепление ликвидирует любые подвижки, повороты или изгибы стропилин. Это можно достигнуть производством запилов на самом стропилине и дальнейшем закреплении стропильной ноги с мауэрлатом с помощью железных скобок, проволки или длинных гвоздей, а еще с применением уголков из металла.
Скользящее соединение, или как его очень часто называют «шарнирное», как правило имеет две стадии свободы. Подобное соединение часто применяется при сооружении домов из дерева, чтоб дать кровле свободу потихоньку оседать на сруб, который на протяжении пару лет может давать усадку. В этом варианте соединение стропильных ног на коньке не изготавливается твёрдым. Сама стропильная нога при скользящем сопряжении совмещается с мауэрлатом при помощи запила и упрочнением с боков 2-мя гвоздками, забиваемых наискось, в отношении друг к другу или путем забивания одного гвоздя сверху вниз в стропильную ногу с попаданием в мауэрлат.
Другие варианты – применение пластин из металла, в каких есть отверстия для гвоздей или соединение стропилины и мауэрлата металлическими скобками.
При сооружении вальмовой кровли диагональная стропильная нога часто выходит больше 6 метров в длину, и поэтому просит наращивания.
спаренное стропилоЭто достигается спариванием 2-ух дощечек, какие используются при устройстве обыкновенных стропилин. Диагональные стропилины абсолютно всегда длиннее рядовых, они также испытуют нагрузку в 1,5 раза превосходящую ту, которая доводится на обыкновенные стропилины, потому что на них опираются так же и накосные ноги.
Чтоб выполнить усиление стропильных ног, для них организовывают подкосы, имеющие вид стоек установленнных вертикально. В большинстве случаев ставят меньше 2-ух стоек. Для усиления накосных стропильных ног так же ставят стойку или подкос. Стойка обязана опираться на на древесную подкладку, которая размещается конкретно на перекрытие, если это железобетонная панель, или на затяжку, какая может сразу являться потолочной балкой перекрытия.
Подкосы опираются на лежень и ставят под угол 45-50 градусов. Угол установки подкоса может меняться, основная задача подкосов – это самая большая возможность принят на себя нагрузку от стропилины.
Наслонная стропильная система – конструкция, применяемая при сооружении крыш зданий с промежуточными несущими стенами, опорными столбами или колоннами. Опирается она не только на стены снаружи, но и на внутреннюю центральную опору (в некоторых случаях — на две).
Если говорить про использование, то наслонные стропила – самые распространенные для жилых частных домов, которые, как правило, имеют внутренние стены-перегородки.
Составные элементы наслонной системы: две стропильные ноги, нижние края которых опираются и закрепляются на наружных стенах (мауэрлате), а верхние – на горизонтальном коньковом прогоне. Прогон, в свою очередь, удерживается вертикальными стойками, упертыми в промежуточную стену.
Это классическая схема устройства наслонной системы, подходящая для двухскатной крыши. С односкатной крышей прослеживаются те же правила, но с иной реализацией. Стропила, входящие в стропильную систему, укладывают с опорой на противоположные несущие стены (выходит, что только на две опоры). Внутренняя перегородка здесь не нужна. По сути, ее функцию выполняет более высокая стена.
Для повышения несущей способности стропильной конструкции, в систему внедряют подкосы. Их наличие позволяет увеличить длину перекрываемых пролетов.
Для односкатных крыш возможно применение наслонных стропил без внедрения подкосов при пролетах до 4,5 м. Наличие подкоса увеличивает эту возможную длину до 6 м. Похожая тенденция прослеживается с двухскатными крышами. Двухскатная конструкция с одной промежуточной опорой используется для пролетов до 9 м. Установка подкосов увеличивает максимальную длину пролета до 10 м. А комбинация подкосов со схваткой (горизонтальной балкой, соединяющей пару стропильных ног) – до 14 м.
Существует несколько вариантов реализации наслонных систем, среди которых различают безраспорные и распорные конструкции с дополнительными поддерживающими подкосами, схватками, подстропильными балками.
Рассмотрим основные конструкции наслонных стропил.
Безраспорные стропила без подкосов
Данный вид наслонных стропил не дает распор на внешние стены. Нивелирование распирающих нагрузок происходит, благодаря особому сочетанию креплений. Один край стропилины всегда закрепляют жестко, а второй – на скользящей опоре. Это дает отсутствие распора.
Жесткое крепление может означать, что узел закреплен, но допускается поворот балки в шарнире (одна степень свободы). Также существует жесткое защемление стропильной балки, при котором любые смещения невозможны (нулевая степень свободы).
Больше свободы дает скользящее крепление, которое позволяет стропильной ноге не только поворачиваться, но и смещаться горизонтально (две степени свободы).
Безраспорная конструкция характеризуется тем, что в ней всегда присутствует и жесткое, и скользящее крепление. Благодаря этому, под влиянием нагрузки, стропила изгибаются, не передавая распор на стены.
Варианты закрепления стропильных ног
Низ стропилины закрепляют жестко, верх – свободно (скользящая опора)
Нижний край стропилины крепят жестко к мауэрлату (одна степень свободы), путем врубки зубом. В другом случае применяют запил с фиксацией опорным бруском.
На верхнем конце стропилины делают горизонтальный пропил со скосом. Если врубка невозможна, то край стропильной ноги подшивают снизу обрезком балки и скрепляют с двух сторон монтажными пластинами. Крепление верхнего края стропилины к прогону выполняют по типу скользящей опоры. При этом противоположные стропилины укладывают на конек поочередно, без скреплений между собой. Поэтому двускатную крышу, выполненную по этой схеме можно воспринимать, как две односкатные крыши, прилегающие друг к другу.
Сложность схемы в том, что любая погрешность в реализации конькового узла, превращает безраспорную конструкцию в распорную. Поэтому данный вариант редко используют для двухскатных крыш, чаще – для односкатных.
Низ стропильной ноги закрепляют свободно, верх – жестко
Самая распространенная схема для частных домов.
Нижний край стропилины закрепляют к мауэрлату на ползуне (металлической скобе), благодаря чему она может сдвигаться и изгибаться под нагрузкой. Чтобы стропилина не могла «уйти» в боковом направлении, с двух сторон ее фиксируют металлическими уголками или брусками.
Верх стропильных ног закрепляют на шарнире с допуском поворота (одна степень свободы). При этом коньковые узлы наслонных стропил данного типа выполняют так: края стропилин схлестывают между собой и соединяют болтом или гвоздями. Или же стыкуют предварительно срезанные под углом концы, а затем связывают их металлическими или деревянными накладками.
Низ стропильной ноги закрепляют свободно, верх – жестко защемляют
Эта схема отличается от предыдущей тем, что соединение стропил в коньковом узле выполняется с жестким защемлением. Стропила скошенными торцами опирают друг в друга, а затем связывают их между собой и коньковым прогоном двумя ригелями-затяжками. Получается узел с защемлением.
Низ стропильных ног соединяют с мауэрлатом свободно, на ползуне.
Данный вариант креплений отличается повышенной несущей способностью, позволяющей применять его в регионах с повышенным уровнем снеговых осадков.
Способы повышения устойчивости безраспорных систем
Все три рассмотренные стропильные системы показывают себя, как устойчивые при неравномерных нагрузках только в случае жесткой фиксации конькового прогона. То есть, когда его концы выводят на фронтоны или подпирают дополнительными накосными стропилами.
Если же коньковый прогон опирается только на стойки, крыша может потерять устойчивость. В рассмотренных втором и третьем вариантах (низ стропильной ноги на ползуне, верх – жестко закреплен) при увеличении нагрузки на один из скатов крыша будет смещаться в сторону увеличившейся нагрузки. Первый вариант сохранит форму, но только при идеально вертикальных стойках (под прогоном).
Чтобы, несмотря на нежесткую фиксацию прогона и неравномерные нагрузки, система стропил наслонная осталась устойчивой, ее дополняют горизонтальной схваткой. Схватка – это балка, обычно с тем же сечением, что и у стропил.
Она скрепляется со стропилами гвоздями или болтами. Пересечение схваток и стоек фиксируется гвоздевым боем. Работу схватки можно охарактеризовать, как аварийную. В случае неравномерной большой нагрузки на скаты, схватка включается в работу и предохраняет систему от перекоса.
Укрепить систему с жестко закрепленным верхом и свободным низом (второй и третий варианты) можно с помощью небольшой трансформации нижнего узла. Стропильные ноги выводят за край стен. При этом само крепление остается скользящим, по типу ползуна.
Еще один вариант повышения устойчивости – жесткое крепление низа стоек, на которых удерживается горизонтальный коньковый прогон. Для этого их врубают в лежень и фиксируют к перекрытиям, например, используя накладки из досок или брусков.
Распорные стропила без подкосов
В этом случае стропила опираются на несущие стены и передают им распор. Поэтому такие системы нельзя применять для домов, стены которых выстроены из газобетона. Газобетонные блоки совершенно не противостоят изгибу и разрушаются при распорных нагрузках. А другие материалы, например, кирпич или бетонные панели, легко выдерживают такие нагрузки и не деформируются.
Распорная система стропил требует наличия жестко закрепленного мауэрлата. Причем, чтобы выдержать распор, прочность стен должна быть высокой. Или же по верху стен должен идти неразрывный железобетонный пояс.
Для распорных стропил используют те же, рассмотренные выше для безраспорных систем, варианты креплений. Но с одним нюансом: все имеющиеся скользящие крепления (ползуны) заменяют на шарнирные с возможностью поворота. Для этого к низу стропилины прибивают опорный брус или делают врубку зубом в мауэрлат. Шарнирное крепление в коньковом узле выполняют, наложив стропила друг на друга и скрепив их гвоздевым боем или болтом.
Распорная конструкция – это нечто среднее между наслонными безраспорными и висячими системами. Коньковый прогон в них еще используется, но он уже не играет значительной роли. Ведь стропила уперты нижними краями в стены, а верхними краями – друг в друга. При просадке стен или прогибе конькового прогона под собственным весом, прогон перестает работать вообще. По своей сути такие стропила становятся висячими.
Для повышения устойчивости системы в нее включается схватка, которая работает на сжатие. Она частично, хоть и в небольшой степени, снимает распор на стены. Для того, чтобы схватка сняла распор полностью, она должна соединить нижние края стропильных ног. Но тогда она станет уже не схваткой, а затяжкой.
Также уменьшает распор установка жестко зафиксированного конькового прогона.
Стропила с подкосами
Такие системы могут устраиваться как по распорным, так и по безраспорным схемам. Их отличие от уже рассмотренных вариантов состоит в наличие третьей опорной части под стропильной ногой – подкоса (подстропильной ноги).
Подкос меняет систему. Стропилина из однопролетной балки превращается в двухпролетную неразрезную. Это позволяет увеличить перекрываемый пролет, вплоть до 14 м. А также – уменьшить сечение стропил.
Подкос соединяют со стропилиной таким образом, чтобы не допустить ее смещения. Делается это следующим образом: подкос заводят под стропило и фиксируют деревянными накладками по бокам и снизу.
Наслонная система с подстропильными балками
Эта конструкция наслонных стропил подходит для построек с двумя продольными несущими стенами или промежуточными поперечными стенами. Стойки в этом случае расположены не под коньком, а под стропилами. Коньковый прогон отсутствует.
Стропильные ноги в схеме опираются на две подстропильные балки (сквозные прогоны), которые, в свою очередь, уложены вдоль скатов крыши и опираются на вертикальные стойки. Стойки закреплены к несущим промежуточным стенам через лежни.
Сквозные прогоны можно и не включать в схему. Тогда стойки придется подводить непосредственно под каждую стропилину и закреплять с затяжкой гвоздевым боем.
Сверху стропильные ноги стыкуют между собой и связывают накладками из металла или дерева с двух сторон.
Отсутствие конькового прогона автоматически означает, что стропильная система образует распор. Чтобы его нейтрализовать в безраспорном варианте системы, ниже сквозных прогонов закрепляют затяжку. При нагрузках она будет растягиваться и устранит нежелательный распор. Для сохранения устойчивости в системе используется схватка, закрепленная в нижней части сторопильных ног. Также от складывания конструкцию уберегут специальные расшивки, которые закрепляют крест-накрест между стойками.
В распорной системе схватку устанавливают выше сквозных прогонов. Тогда схватка под нагрузкой будет сжиматься и, по сути, превратится в ригель.
Установка стоек под стропильными ногами или сквозных прогонов (и отсутствие центральных стоек!) дает возможность использовать наслонные стропила данного типа для устройства просторных мансардных помещений. Другие схемы подходят только для чердачных помещений и мансард с перегородками.
Ключевые моменты монтажа наслонных стропил
Имея на руках рассчитанную схему устройства, можно приступать к монтажу стропильной системы. Установка выполняется в несколько этапов, основные из них такие:
1. По верху наружных стен укладывают мауэрлат – доску или брус. Чтобы предупредить загнивание мауэрлата, между ним и стеной прокладывают гидроизолирующий материал – рубероид, толь и т.п.
2. По верху промежуточной стены укладывают лежень, который необходим для крепления вертикальных стоек.
3. На лежне закрепляют стойки с шагом 3-6м.
4. Сверху, на стойки, устанавливают коньковый прогон.
5. Выставляют стропила с шагом 0,6-1,2 м. Снизу стропильная нога крепится к мауэрлату в соответствии с выбранной схемой креплений (на шарнире или на ползуне). Сверху стропильные ноги либо выкладывают отдельно на коньковый прогон, либо соединяют верхние края между собой, опирая на конек.
6. Если схема предусматривает, стропильные ноги соединяют горизонтальными схватками.
7. Опять же, по требованию схемы, выставляют подкосы, опорные элементы.
Выполняя работы по установке стропил нельзя допускать оплошностей. Следует помнить, что стропильная система – это каркас крыши, который должен выдерживать все возможные нагрузки. Неправильно рассчитанная или смонтированная система может запросто привести к перекосу и даже разрушению всей крыши.
Возведение кровли – процесс непростой, требующий определенных знаний и навыков. Сегодня в нашей статье мы постараемся ответить на большинство вопросов, которые, несомненно, интересуют начинающих застройщиков. А начнем, пожалуй, с самого главного – с типов существующих крыш и стропильных систем, что используются при их возведении.
Стропила (стропильные ноги) это основные несущие элементы любой скатной крыши. Именно они принимают на себя основные нагрузки и воздействия окружающей среды, такие как снеговые и ветровые нагрузки, а также несут на себе весь кровельный пирог. Стропила это составляющие стропильной системы, куда входят еще многие элементы, такие как стойки, подкосы, прогоны, мауэлат и т.д..
Есть три типа стропил наслонные, висячие и скользящие.
Скользящие стропила применяются в основном только в деревянных бревенчатых домах. Их способ крепления позволят им перемещаться (скользить) вперед и назад на определенное расстояние. Это связано с особенностью деревянных домов.
Висячие стропила используются только в тех домах, где расстояния между стенами не превышает 6,5 м, так как опираются концами на противоположные стены здания.
Наслонные стропила опираются не только на стены здания, но и имеют промежуточную опору, при этом пролет между опорами должен быть 4,5 и более. Благодаря дополнительным опорам можно перекрыть пролет до 15 метров.
Опорой для стропил служит:
- верхний венец в рубленых и брусчатых домах;
- верхняя обвязка в каркасных домах;
- мауэтлат (брус толщиной 100-150 мм) в каменных домах. Мауэрлат может укладываться по всему периметру здания или же только по стене, где опираются стропильные ноги.
Стропила, при необходимости, могут усилятся дополнительными элементами, такими как затяжками (ригелями) и подкосами. Это позволит избежать их провисания в процессе эксплуатации.
Стропила для разных видов крыш
В зависимости от вида крыши применяются разные несущие элементы кровли, какие именно мы сейчас и рассмотрим.
Односкатная крыша – наиболее распространенный вид кровли. Используется он в основном при строительстве сравнительно небольших построек, например, дачных домиков, гаражей, бань и прочих построек.
Стропильная система односкатной крыши состоит из отдельных элементов, точками опоры которым служат противоположные стены здания. Чаще всего в этом случае используются стропила для крыши длиной около 4,5 метров. Если производится перекрытие относительно большой площади необходимо использовать подстропильные ноги и стойки.
Стропила, предназначенные для двухскатной крыши, представляют собой конструкцию, сложенную в виде домика. Процесс ее обустройства более сложен, нежели в односкатной кровли. Чаще всего этого вида стропила применяются при возведении небольших построек. Они подразделяются на два основных типа – наслонные и висячие.
Вальмовая крыша отличается наличием дополнительных скатов, что создаются при помощи стропильной системы вальмовой кровли. Конструкция этой кровли состоит из двухскатной крыши, которая по длине не полностью закрывает боковую часть строения, а также вальма, покрывающего боковую, не закрытую часть кровли.
Примером такого вида кровли может послужить известные всем «хрущевки», где нашли свое применение вальмовые стропила.
Особенности стропил четырехскатной крыши
К четырехскатным крышам можно отнести и вальмовые и шатровые кровли. Их очевидным преимуществом является отсутствие фронтонов, что подразумевает изрядную экономию стройматериалов, а значит и денежных средств. К тому же эти дома отличает замечательный внешний вид, выглядят они на редкость эффектно.
Состоит четырехскатная крыша из мауэрлата, подкосов и раскосов, коньковых и боковых прогонов.
Применение ломаной крыши способствует значительному увеличению площади чердака, которая, в ряде случаев используется в качестве мансарды. При возведении такой стропильной системы применяются два коротких стропила, в месте перегиба которых применяется стойка. Вследствие этого уклон нижней части крыши составит 80 градусов, а уклон верхней части лишь 25-30 градусов.
Разновидности стропил для крыши
При строительстве любой кровли находят свое применение стропила всего лишь двух видов – наслонные и висячие. Висячие стропила имеют две точки опоры, которые находятся у основания, к примеру, опора на несущие стены здания, наслонные помимо этого могут опираться на столбчатые опоры, либо внутренние стены.
Материал для изготовления стропил
Дерево и металл – вот основной материал, из которого чаще всего изготавливаются стропила.
При возведении кровельных перекрытий жилых домов, хозяйственных построек применяются деревянные стропила, реже металлические. Металлические (железобетонные) стропила в основном используются при строительстве кровель с большими пролетами и нагрузками на кровлю, в основном для перекрытия производственных зданий. Цена данных стропильных конструкций довольно высока, так все ее элементы выполняются из металла, в основном используется швеллер.
Стропила из дерева
В свою очередь деревянные стропила подразделяются на три вида:
- Самым популярным и широко использованным видом стропил являются конструкции выполнены из обрезной доски, обычно это доска сечением 150х50 мм или 200х50 мм. Популярности данный вид стропил приобрел благодаря своей дешевизны и простоты изготовления.
- Стропила для крыши, изготовленные из бревен. В качестве исходного материала используют стволы деревьев диаметром 10-20 см, зачищенные и обработанные.
- Стропила, сделанные из клееного бруса. Клееные стропила производятся из брусков древесины и досок, склеенных при помощи специальным составом. Такие стропила более удобны в работе, брус имеет в сечение квадрат или прямоугольник. Вследствие чего, он легко укладывается на обрешетку, к тому же упрощается их крепление к мауэрлату, а также процесс наращивания. Данный вид стропил намного прочнее обычных деревянных.
До того как начать расчет стропил крыши, необходимо четко осознавать какие типы нагрузок и с какой силой они будут действовать в течение всего года на кровлю нашего дома.
Факторы, которые влияют на кровлю, принято классифицировать в зависимости от интенсивности:
- Постоянные нагрузки. Данная категория объединяет нагрузки, постоянно воздействующие на конструкцию строения. К ним относятся как вес самой кровли, так и гидроизоляция, тепло и пароизоляция, обрешетка, а также другие конструкционные элементы двускатных или , создающих постоянное значение веса.
- Нагрузки переменного типа. Данный тип объединяет все типы климатического воздействия, в том числе осадки, потоки ветра и пр.
- Нагрузки особого типа. В данной группе учитываются климатические воздействия, обладающие высокой силой. Данную характеристику требуется принимать во внимание в сейсмически активных зонах и в зонах, в которых возможны проявления штормовых ветров или ураганов.
Постоянные нагрузки
Размер стропил для крыши нужно начинать рассчитывать с общего веса «пирога» кровли. Чтобы получить конечное значение требуется вычислять вес квадратного метра каждого из используемых материалов. В большинстве случаев кровля будет состоять из следующих компонентов:
- внутренняя отделка (в случаи устройства мансардной кровли, учитывается материал отделки и элементы креплений);
- стропила (вес стандартного стропила размером 150х50 мм, в дальнейшем этот параметр может корректироваться);
- утеплитель;
- гидро-ветроизоляция (учитывается вес пленок и мембран);
- обрешетка, смонтированная из досок малой толщины (чаще всего 25 мм).
- контобрешетка (зачастую брусок 30х50, 40х50 или 50х50 мм);
- покрытие кровли (вес квадратного метра кровли можно найти на сайте производителя).
При переходе к сложению всех рассчитанных данных, рекомендуется добавлять к полученному результату еще 10%, то есть умножать конечный результат на постоянный коэффициент 1,1. Такой подход позволяет оставлять запас по прочности для кровли.
Снеговые нагрузки
Учитывать снеговые нагрузки необходимо обязательно, поскольку во многих регионах возможно длительное влияние осадков в виде снега. Чтобы предостеречь владельцев от перелома крыши под массой снега, требуется заранее рассчитывать возможную нагрузку.
Чтобы повысить удобство расчетов, была выведена формула, для подставления коэффициентов из строительных норм и правил. Формула имеет следующий вид:
где F – это значение полной снеговой нагрузки, P – нагрузка, приходящаяся на квадратный метр, k – корректирующий коэффициент, зависящий от наклона ската крыши.
Вес снега на 1 квадратном метре крыши необходимо определять непосредственно на месте возведения сооружения. Каждый регион имеет среднее значение интенсивности осадков, данные можно узнать со строительных норм СНиП 2.01.07-85*.
Данный тип нагрузок имеет очень высокий уровень критичности, потому что она может влиять на кровлю интенсивными ветрами, вне зависимости от угла крыши. Даже маленький угол наклона делает возможной ситуацию со срывом крыши под воздействием аэродинамических нагрузок. Слишком большой уклон способен привести к тому, что вся крыша будет испытывать на поверхности сильное ветровое давление.
Для расчета влияния силы ветра на крышу также существует специальная формула, в которой существует зависимость от поправочных коэффициентов:
где V – ветровая нагрузка, R- показатель, выбираемый исходя из регионального положения дома, k – корректировочный коэффициент, который зависит от высоты сооружения.
После суммирования всех нагрузок, получиться общая нагрузка на 1 квадратный метр крыши.
Шаг стропил - это расстояние между стропильных ног. Среднее значение данного параметра при частном строительство, обычно составляет один метр, однако точная цифра выбирается исходя из полного расчета несущих способностей выбранной системы кровли.
Чтобы самостоятельно вычислить расстояния между стропил, необходимо следовать следующему алгоритму:
- Нужно определиться будет ли утеплено междустропильное пространство. Если да, то шаг стропил будет равен ширине утеплителя за вычетом 2 см. Если нет, то шаг принимается произвольный в пределах 1 метра.
- Исходя из конструктивной схемы стропильной системы, определяем длину стропилы.
- Далее воспользуемся программой «Расчет деревянных балок» и подставим в нее данные: суммарную нагрузку, шаг и размер поперечного сечения (исходное значение 150х50 мм). Смотрим на результаты, если в программе указано, что данного сечения недостаточно, то изменяем высоту балки (ширина незначительно влияет на результат), например до 200х50 мм. Также можно изменять расстояние между стропил, если нет утеплителя или используется рулонный материал.
На первый взгляд расчет стропил крыши кажется сложным и не понятным, но потратив всего несколько часов можно во всем разобраться, тем самым точно подобрать нужный размер стропильных ног.
Размеры стропил
Минимальный размер стропила для крыши дома должен быть 50х150 мм (40х150 мм), обычно применяют стропила 50х200 мм. При больших пролетах кровли могут использоваться стропила 50х250 мм или же сдвоенные, то есть две доски соединяются вместе с помощью гвоздей. Также возможен вариант использования брусков с размерами 100х150 мм. Чтобы точно знать какой размер стропил нужно выполнить расчет. Для этого собирается вся нагрузка (см. выше), которая воздействует на стропило и вычисляется нужное сечение.
Если же делать расчет нет желания, то можно воспользоваться табличными значениями, по крайней мере это лучше, чем принимать размеры наугад.
Задавшись шагом стропил и зная длину можно определить размер сечения стропилы. Данный вариант является не точным и желательно его подтвердить расчетом!
