Подстропильная нога – Виды стропильных систем: подстропильная система

Виды стропильных систем: подстропильная система

Какими бывают виды стропильных конструкций?

Наслонные стропильные системы просты по устройству и выполнению, они долговечны, так как работают в условиях сквозного проветривания, что в значительной степени устраняет возможность их загнивания. Покрытия по наслонным стропилам состоят из следующих основных конструктивных частей: настила или обрешетки, стропильных ног и подстропильной конструкции.

Стропильная система односкатной крыши состоит из отдельных стропил, опирающихся концами на противоположные стены здания, а двухскатной крыши – из пары отдельных наклонных стропильных ног, опирающихся нижним концом на стены, а верхними на подстропильную систему – прогон, поддерживаемый стойками. Обязательное условие для наслонных стропил – опора под коньковым концом стропильной ноги.

Рисунок 87. Стропильная система односкатной крыши (Схемы и элементы наслонных несущих деревянных стропил).

Рисунок 88. Стропильная система двухскатной крыши.

С увеличением длины пролета возникает опасность прогиба или выворачивания стропил, поэтому подстропильная система усложняется: стропила подпирают дополнительными деревянными элементами, называющимися стойками и подстропильными ногами (подкосами). Подстропильные ноги, дополнительные стойки и прогоны (несущие балки) не только не дают стропильной ноге прогнуться или вывернуться, но и увеличивают ее несущую способность. Стропила одного и того же сечения, сделанные с разгружающими конструкциями, способны нести большую нагрузку, чем стропила, установленные без этих конструкций.

Мауэрлат изготавливают из досок 50×150 или бруса 100×150 (150×150) мм. Его назначение принять нагрузку от веса крыши, равномерно распределить ее и передать на стены.

Рисунок 89. Укладка мауэрлата на стену.

Обязательное условие установки наслонных стропил – обеспечение их верхней части опорой. В односкатных крышах этот вопрос решается просто: стены строятся разной высоты, на них укладываются мауэрлатные балки, на которые в свою очередь настилаются стропила. В двухскатной крыше можно поступить, также: выстроить внутреннюю стену на требуемую высоту и уложить на нее мауэрлат. Затем на низкие внешние и высокую внутреннюю стены разложить стропила. Однако это решение ограничивает варианты планировок чердачного помещения, которое все чаще используют как мансарду. Да и для обычных чердачных крыш, этот вариант не выгоден, т.к. требует значительных финансовых затрат на возведение высокой внутренней капитальной стены. Поэтому на чердаке внутреннюю стену заменяют горизонтальной балкой, установленной на подпорках или опертой на противостоящие друг другу фронтоны стен. Горизонтальную балку, уложенную на крыше, называют

прогоном.

Само название: прогон, говорит о том, что эта балка «прокинута» от стены до стены, хотя на самом деле, например, в вальмовых крышах он может быть короче. Самое простое конструкторское решение по установке конькового прогона, это уложить мощную балку на фронтоны стен без каких-либо дополнительных подпорок.

Рисунок 90. Установка прогона.

Если прогон проходит сквозь стену, то в месте опирания на стену, его тоже обматывают гидроизоляционным материалом. Балки пропускают сквозь стены из архитектурных соображений затем, чтобы обеспечить свес кровли над фронтонами, хотя его можно достичь и выносом за стену обрешетки.

Рисунок 91. Прогон с консолями.

Прогон опирают на стойки. Стойки изготавливают из деревянного бруса, который нижним концом опирают на лежень или деревянную подкладку, а их, в свою очередь, укладывают на кирпичные столбики. В зданиях со сборным железобетонным перекрытием кирпичные столбики являются частью и продолжением внутренней несущей стены, но их можно делать и прямо на железобетонных плитах перекрытия. Лежень можно укладывать и без столбиков, прямо на внутреннюю стену или на перекрытие с горизонтальным выравниванием деревянными подкладками. Выравнивание верха лежня в горизонт упрощает установку стоек и прогонов. Стойки, отпиленные на одну высоту и установленные на горизонтальный лежень, автоматически дают одинаковую высоту конька крыши. Во всех случаях под лежень: между ним и стеной, между ним и кирпичными столбиками или перекрытием, укладывается рулонная гидроизоляция.

Стойки не обязательно размещать прямо под стропилами. Обычно шаг размещения стропил составляет от 60–80 см до 1,2–1,5 м, устанавливать так часто стойки, удерживающие прогон, не имеет смысла, поэтому их обычно делают по длине досок или бруса идущего на изготовление прогона. Простейшая подстропильная конструкция выглядит, как прямоугольная рама, состоящая из верхнего пояса — прогона, нижнего пояса — лежня, вертикального заполнения — стоек и нескольких ветровых связей, которые делают из доски толщиной 40–50 мм. Например, подстропильную конструкцию длиной 9 м можно сделать из двух брусьев длиной по 4,5 м и трех стоек, стыкуя брусья по длине на средней стойке. Либо двух брусьев и одной стойки, если есть возможность опирания концов прогона на стены фронтонов. Такой прогон называется разрезным.

Рисунок 92. Варианты подстропильных конструкций.

Рисунок 93. Стойки под боковым и центральным прогоном.

Стропила, опертые на две опоры без каких-либо дополнительных упоров. Применяется для односкатных крыш пролетом 4,5 м или двухскатных пролетом до 9 м.

Рисунок 94. Наслонные стропила без подкосов.

Для придания стропильной системе устойчивости в нее вводят горизонтальную схватку.

Рисунок 95. Схватка между стропилами.

Еще одна опора стропильной ноги – подкос, другое название подстропильная нога.

Рисунок 96. Наслонные стропила с подкосами.

Устанавливается под углом к горизонту не менее 45° и превращает стропило из однопролетной балки в двухпролетную неразрезную. Что позволяет уменьшить сечение стропильной ноги при той же нагрузке, а пролет, перекрываемый двускатной крышей, увеличить до 14 м.

В зданиях, имеющих две продольные внутренние несущие стены, либо внутренние несущие стены расположены поперек здания, используют две подстропильные конструкции, состоящие из сквозных прогонов (балок уложенных вдоль крыши), опертых через брусья стоек на лежень и далее на внутренние стены.

Рисунок 97.Стропильная система для зданий с двумя внутренними несущими стенами.

Но, может быть, применено решение и без устройства прогонов, в этом случае стойки подводятся под каждую стропильную ногу.

На вальмовых крышах и крышах с ендовами необходимо устанавливать стропила направленные к углам стен (внешним или внутренним). Эти стропильные ноги называются диагональными или накосными. Диагональные стропила длиннее обычных, кроме того, на них опираются укороченные стропила скатов (стропильные полуноги), которые называются

нарожниками. Поэтому накосные стропила, как правило, несут нагрузку примерно в полтора раза большую, чем обычные стропила. Сдваивание стропил позволяет применять для устройства накосных стропил те же доски, что и для обычных стропил. Иными словами, применение досок одной высоты для изготовления всех видов стропил упрощает конструктивные решения узлов крыши.

Опора под накосную стропильную ногу – это обычный подкос либо стойка из двух спаренных досок или бруса. Стойку опирают через деревянную подкладку и гидроизоляционный слой прямо на перекрытие, если оно из железобетонных плит, и проверено на сосредоточенную силу. Подкос устанавливают под углом к горизонту 45–53°, а низ его упирают в лежень. Угол установки подкоса не играет решающей роли, главное условие, чтобы подкос поддерживал стропило в месте максимального сосредоточения нагрузки.

Рисунок 98. Место установки дополнительных опор под диагональные стропила.

Диагональные стропила, перекрывающие пролет до 7,5 м, подпираются только подкосом в верхней части пролета. Если накосное стропило перекрывает пролет до 9 м, в нижней части (l/4) устанавливают еще одну опору: стойку (если позволяет перекрытие), либо шпренгельную ферму. Под стропило длиной более 9 м желательно ввести третью опору по центру, здесь можно установить только стойку, значит, перекрытие должно быть железобетонным и проверенным на сосредоточенную силу, либо в его конструкцию включают балку, на которую можно будет опереть стойку.

Рисунок 99. Виды шпренгелей.

Накосные стропила, расположенные в ендовах, подпереть шпренгельной фермой нельзя, так как угол стен, образующий ендову, внутренний, поэтому их подпирают стойками либо, если не позволяет перекрытие, подкосами. В этом случае, в отличие от диагонального стропила вальмы, максимальная нагрузка приходится на нижнюю часть стропильной ноги. Сюда и нужно упирать подкос (см рисунок 98).

Еще одним элементом стропильной системы являются кобылки. Кобылкапредставляет собой используемый для удлинения стропильной ноги отрезок доски, применяемый при обустройстве свеса кровли. Ее используют в случаях, когда длина досок, использованных для изготовления стропил, оказывается недостаточной. Свес кровли предназначен для отведения со стен воды и предотвращения их намокания талыми и дождевыми водами, которые стекают на них с крыши.

Если возводится такая кровля – кобылки монтируют с отступом от стены, составляющим как минимум 40 сантиметров. Доска, используемая для их изготовления, должна иметь меньшую ширину, чем доска, из которой изготовлено стропила. Так, при изготовлении стропил из досок сечением 150х50 мм для изготовления кобылок берут доску, сечение которой составляет 100х50 мм и т.д.

Применение кобылок в процессе монтажа системы стропил позволяет:

1. Использовать древесину меньшей длины при ее изготовлении;

2. Как подъем стропил, так и их монтаж на мауэрлат облегчается за счет уменьшения веса стропильной конструкции;

3. Выведение линии карнизного свеса значительно проще при использовании легких коротких кобылок, чем при помощи стропильных ног;

4. В случае повреждения или гниения кобылки ее можно безболезненно заменить, не производя разборку всей кровли.

Рисунок 100. Кобылки.

Слуховое окно – окно в кровле здания, предназначено для естественного освещения и проветривания чердачных помещений, иногда – для выхода на крышу.

В зависимости от типа крыши над слуховым окном, их подразделяют на следующие разновидности:

— слуховое окно с плоской крышей. Оно подходит для случаев, когда на чердаке необходимо побольше света и свежего воздуха. Для такого окна предусматривается водосток, поэтому его делают с наклоном кровли от 5 до 15°;

— четырехугольное слуховое окно с односкатной крышей. Очень похоже на предыдущий вид. Основное различие заключается в том, что это слуховое окно имеет угол наклона от 15° и выше. Крыша у таких окошек может быть прямоугольной, торцевой и в виде трапеции;

— слуховое окно с двухскатной крышей. Такое окно доставит наибольшее количество света вподкровельное пространство;

— треугольное слуховое окно;

— полукруглое слуховое окно. Изогнутая форма боковых стенок такого слухового окна позволяет гармонично вписать односкатную крышу в основную кровлю и придать всему зданию особенный, необычный внешний вид;

— стеклянное слуховое окно или зенитный фонарь.

Виды стропильных систем

Лучше всех пропускает свет на чердак или мансарду и смотрится как внутри, так и снаружи очень красиво.

Жестких правил проектирования слуховых окон нет, так как их расположение и размеры зависят от индивидуальных представлений проектировщика, актуальных тенденций в архитектуре и того, какую функцию будет нести это окно — декоративную или практическую. Требования здесь больше распространяются на эстетическую сторону этого элемента кровли. Слуховое окно должно гармонично смотреться в общем плане здания: не располагаться слишком близко к коньку или карнизу крыши, а также к фронтонам (боковым сторонам). Важно выдерживать минимальное расстояние между двумя слуховыми окнами — 0,8 м. Меньшее расстояние усложняет укладку кровельного покрытия и последующие профилактические осмотры кровли. Кроме этого в узких местах возможно образование снеговых мешков. Также при проектировании слуховых окон необходимо грамотно учитывать гидро- и теплоизоляцию, защиту от таянья снега, защиту деревянных конструкций.

Дата публикования: 2015-11-01; Прочитано: 3623 | Нарушение авторского права страницы

astgift.ru

конструкция, система, узлы, правила монтажа

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.

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.

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.

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.

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.

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.

krovgid.com

Стропила с подкосами | Все о ремонте и строительстве

Для подбора сечения однопролетной деревянной балки (стропильной ноги на двух опорах) определяющим часто является прогиб при неполностью используемых напряжениях изгиба. Поэтому однопролетная балка с постоянным сечением обычно бывает не самой экономичной. Неразрезные двухпролетные балки позволяют использовать более экономичные поперечные сечения, чем однопролетные балки той же длины.

Эти системы наслонных стропил тоже можно делать по распорному и безраспорному варианту. Вся разница заключается только в устройстве концевых опор, не будем больше на этом останавливаться.

рис. 39. Наслонные стропила с подкосами

Третья опора стропильной ноги — подкос, другое название подстропильная нога (рис. 39), устанавливается под углом к горизонту не менее 45° и превращает стропило из однопролетной балки в двухпролетную неразрезную. Что позволяет уменьшить сечение стропильной ноги при той же нагрузке, а пролет, перекрываемый двускатной крышей, увеличить до 14 м.

В двухпролетной неразрезной балке максимальный изгибающий момент находится над средней опорой, его и принимают для расчета сечения стропильной ноги (рис 40). Простой пример, попробуйте перегнуть палку через колено, она сломается на колене. Здесь будет максимальный изгибающий момент, по которому и нужно определять сечение всего деревянного элемента. Прогиб неразрезной двухпролетной балки будет меньше, чем обычной балки на двух опорах той же длины. Мешает средняя опора, это очевидно. Однако если вспомнить, что наша реальная расчетная схема это все-таки не горизонтальная балка, а наклонная и подперта она наклонным подкосом, то очевидным становится и то, что прогнувшееся стропило сместит и узел соединения с подкосом. Поэтому прогиб стропильной ноги для упрощения считают по обычной формуле прогиба (2) однопролетной балки для наибольшего пролета. В данном случае, для крыш с уклонами скатов до 45°, прогиб считается для нижнего пролета — от узла соединения с мауэрлатом до узла соединения с подкосом.

рис. 40. Конструктивные и расчетные схемы наслонных стропил с подкосами. Узел крепления подкоса

Узел крепления подкоса к стропильной ноге очень простой и не требует никакого расчета. Подкос просто заводят под стропильную ногу и фиксируют от смещения прибоинами: нижней и двумя боковыми. Расчет гвоздевого соединения не производится, оно здесь носит чисто конструктивный характер. Важно, чтобы торец подкоса был точно подпилен под угол наклона стропильной ноги так, чтобы у стропилины не было люфта на выбор зазора при приложении к ней нагрузки. Иными словами, точно подогнанный под низ стропила подкос не даст ему прогнуться в месте опирания. При полном расчете стропильной системы стропило в месте опирания подкоса проверяют на местное смятие древесины, но как правило, в таком расчете нет необходимости. Сечение подкоса определяют расчетом на сжатие и если получают слишком маленькое сечение, задают конструктивно, равным сечению стропильной ноги.

В верхней части рисунка 40 изображена распорная стропильная схема без схватки. Сжимающие усилия в ней принимают подкосы. Система, рассчитанная на распор воспринимаемый материалом стен, в схватке не нуждается. Здесь уже есть элементы, работающие на сжатие — подкосы. Схватка не снимает распор, значит в ней нет острой необходимости.

В нижней части рисунка 40 безраспорная схема стропил с затяжкой. Здесь все наоборот, затяжка необходимый элемент и она участвует в работе всей системы. Схватку нужно устанавливать ниже крепления подкосов. Иначе безраспорный узел опирания на мауэрлат — ползун при изменении нагрузок может действительно начать ползать по мауэрлату. Обычно рассчитывается только гвоздевое соединение схватки со стропильной ногой, из-за малых внутренних напряжений сечение схватки-затяжки подбирается конструктивно.

 

ostroykevse.com

Стропильная нога: система, обработка, пропитка

Понравилась статья? Следите за новыми идеями из мира дизайна интерьеров, а так же полезных советов в нашем канале. Подписывайтесь на нас в Яндекс.Дзене. Подписаться.

Стропильная система оборудуется для укладки материала покрытия кровли и обеспечивает прочность и надежность возводимой крыши. В данной статье рассказано о том, как выполняется монтаж системы стропил и какие элементы (стропильная нога, мауэрлат и т.д.) она в себя включает.

Крыша – это несущая конструкция, выполняющая целый ряд функций:

• Принимает на себя все нагрузки извне, такие как вес самой кровли и ее элементов;
• Передает нагрузку с обрешетки и уложенного на ней материала на внутренние опоры и стены здания;
• Придает зданию эстетичный внешний вид;
• Ограждает помещение чердака от внешнего мира и т.д.

К основным несущим элементам крыши можно отнести стропила, обрешетку и мауэрлат. Помимо этого несущая конструкция включает в себя целый ряд дополнительных элементов крепежа, таких как стойки, ригели, распорки, подкосы и многие другие.

На прочность и надежность кровли непосредственное влияние оказывает ее несущая конструкция — система стропил. Стропила представляют собой основную несущую часть конструкцию кровли.

Стропильная система должна выдерживать не только вес самой кровли, но и снежного покрова на ней и давление ветровых потоков, поэтому ее расчет производится с учетом таких характеристик, как материал кровли и климатические условия местности.

Конструкция стропильной системы

Пример стропильной конструкции

Жесткость кровельного каркаса обеспечивается креплением стропил между собой, в результате чего получают прочную стропильную систему. Для того чтобы крыша не была сорвана порывами ветра, каркас следует надежно связать с коробкой здания.

Наиболее часто при строительстве коттеджей и загородных домов применяются стропильные системы из древесины, отличающиеся простотой изготовления и монтажа.

Кроме того, если при строительстве стен были допущены ошибки, довольно легко выполняется дополнительная обработка стропил —  укорачивание, наращивание, подтесывание и т.д.

При монтаже системы стропил также используются дополнительные крепежные элементы, такие как:

• Шурупы;
• Болты;
• Гвозди;
• Хомуты;
• Скобы.

Помимо крепления их применяют для усиления несущей конструкции кровли. Детали кровли, связанные друг с другом, в результате чего получается стропильная ферма, основу которой составляют треугольники, являющиеся наиболее жесткой геометрической фигурой.

При выборе материала, из которого будет изготавливаться и монтироваться стропильная система, следует принимать во внимание различные архитектурные и конструктивные нюансы данного проекта.

Важную роль также играет противопожарная и антисептическая пропитка для стропил, оказывающая непосредственное влияние на длительность срока службы кровли.

Стропильная система, состоящая из стропильных ног, является основной несущей частью кровли. Монтаж стропил выполняется под углом, равным углу уклона кровельных скатов.

Нижние части стропильных ног опираются через мауэрлат, позволяющий распределить нагрузку равномерно, на внешние стены. Верхними концами ноги стропил опираются на промежуточные подгоны или брус под коньком.

Оттуда нагрузка при помощи системы стоек передается на несущие внутренние стены.

Виды стропил

Состав висячих стропил:

1. Нога стропила;
2. Ригель;
3. Перекрытие чердака.

Элементы наслонных стропил:

1. Мауэрлат;
2. Нога стропила;
3. Затяжка;
4. Бабка;
5. Подкос.

Висячие (слева) и наслонные (справа) стропила

Различают две разновидности стропил: висячие и наслонные:

1. Висячие стропила имеют только две точки крайних опор (например, на стены дома без использования промежуточных опор), при этом их ноги стропил работают на изгиб и сжатие. Конструкция висячих стропил создает серьезное распирающее усилие по горизонтали, передаваемое стенам. Для уменьшения данного усилия используется растяжка, при помощи которой выполняется соединение стропильных ног. Растяжку располагают как в основании стропил, которая становится тогда балкой перекрытия, что является наиболее распространенным вариантом для мансардных кровель, так и на большей высоте. Увеличение высоты расположения растяжки требует повышения ее мощности и надежности ее крепления к стропилам.
2. Установку наслонных стропил выполняют в зданиях с несущей средней стеной или промежуточными опорами в виде столбов, концы которых опираются на внешние стены, а середина – на опоры или внутреннюю стену. Элементы таких стропил выполняют функцию бабок, работая только на изгиб. Конструкция наслонных стропил меньше веса висячих, требует меньшего расхода материалов и, соответственно, меньших финансовых затрат. Монтаж наслонных стропил выполняется, когда опоры удалены друг от друга не более, чем на 6,5 м. При установке дополнительной опоры наслонные стропила могут перекрывать ширину до 12 м, а при двух опорах – до 15 м.

Важно: при монтаже единой конструкции кровли для нескольких пролетов допускается чередование наслонных и висячих стропильных ферм. В местах, где промежуточные опоры отсутствуют, используют висячие стропила, а в остальных местах – наслонные.

Ноги стропил обычно опирают не напрямую на стены дома, а на специальный брус, называемый мауэрлатом. Он может быть расположен по всей длине дома либо подложен только под ноги стропил.

В случае деревянных конструкций в качестве мауэрлата используется брус или бревно, являющееся верхним венцом сруба.

В случае кирпичной кладки стен маэурлат представляет собой брус, установленный вровень с внутренней поверхностью стены, ограждаясь выступом кладки снаружи. Между кирпичом и мауэрлатом необходимо уложить слой гидроизолирующего материала, например – рубероид в два слоя.

Полезно: в случае небольшой ширины стропильных ног со временем может произойти их провисание. Во избежание этого применяют специальную состоящую из ригеля, стойки и подкосов решетку.

В верхней части конструкции стропил независимо от типа кровли производят укладку прогона, соединяющего между собой фермы или стропила.

На данном прогоне впоследствии обустраивают конек кровли.  В тех местах, где несущие стены отсутствуют, пятки ног стропил опирают на продольные балки достаточной мощности – прогоны боковые.

Их размеры зависят от действующей нагрузки.

Крепление стропил к мауэрлату

Углы наклона скатов кровли задаются застройщиком с учетом типа здания и назначения пространства чердака.

При этом следует также помнить о том, что на угол наклона влияет также выбранный для покрытия кровли материал:

• При рулонном покрытии рекомендуемый угол уклона составляет от 8 до 18º;
• При покрытии листами асбоцемента или стали кровельной – от 14 до 60º;
• При покрытии кровли черепицей – от 30 до 60º.

После того, как возведены несущие стены дома, начинают монтаж системы стропил. Чаще всего система стропил рубленого деревянного дома существенно отличается от стропильных систем домов из кирпича, блоков пеногазобетона и панельных или каркасных деревянных домов. Эти отличия довольно значительны даже при одинаковых форме, виду и типу крыши.

Основными элементами несущей конструкции являются обрешетка и стропильные фермы. Сама кровля является только наружной частью крыши, укладываемой на несущей конструкции, которая состоит из обрешетки и балок стропил.

Для изготовления стропил независимо от типа конструкции рекомендуется использовать материал сечением 200х50 или 150х50 мм.

Для изготовления обрешетки большинства покрытий применяются доски и бруски, размеры которых составляют 50х50 (40х40) или 150х25 (100х25) мм. Расстояние между ногами стропил составляет в среднем 90 см.

При уклоне крыши, превышающем 45º, данное расстояние увеличивают до 100-130 см, а при строительстве в местности с большим количеством выпадающего снега – уменьшают до 60-80 см.

Укладка обрешетки на стропила

Для более точного расчета шага стропильных ног следует учитывать их сечение и расстояние между соседними опорами (стойками, прогоном конька, подкосами) несущей конструкции, а также тип материала, используемого для покрытия кровли.

В случае, если жесткость в плоскости ног стропил обеспечивается непосредственно фермами, противостояние нагрузкам ветра, возникающим со стороны фронтона (щипца) обеспечивается установкой требуемого количества диагональных связей.

В качестве таких связей могут использоваться доски толщиной 3-4 см, которые прибиваются в основании крайней ноги стропила и в средней части соседней ноги.

Стропильные ноги являются основным элементом системы стропил, поскольку именно на них ложится основная нагрузка кровли.

Поэтому рассчитывать и монтировать, как саму стропильную систему следует тщательно и грамотно, чтобы крыша служила как можно дольше и эффективнее.

krovlyakryshi.ru

Накосная нога и диагональные накосные стропила вальмовой крыши

При возведении вальмовых крыш и крыш с ендовами устанавливаются стропила, которые направлены к внешним и внутренним углам стен. Такие стропильные ноги принято называть диагональными либо накосными. Накосные стропила по длине больше обычных, к тому же они служат опорой для укороченных стропил скатов, носящих название нарожники. Именно поэтому накосные стропила в большинстве случаев принимают нагрузку приблизительно в полтора раза большую, чем стандартный тип подобных изделий.

Особенности накосных стропил

Длина накосных стропил превышает обычную длину досок, поэтому их делают спаренными. Это решает сразу несколько задач:

• Удвоенное сечение способно выдерживать увеличенную нагрузку;
• Наращивание досок позволяет создать длинную неразрезную балку;
• Спаривание досок приводит детали к одному размеру.

Важно! Сдваивание стропил позволяет использовать для устройства накосного типа такие же доски, которые применяются и для обычных стропил. Проще говоря, применение досок равной высоты для создания всех элементов стропильного устройства значительно упрощает варианты конструкций узлов вальмовой крыши.

Для устройства многопролетности вальмовой крыши под диагональную ногу устанавливается одна или две опоры. Данный вид стропил можно представить в виде раздвоившегося и наклонившегося конькового прогона. По длине доски сращиваются таким образом, чтобы стыки были на расстоянии от центра опор, равном 15 процентам от длины пролета, над которым находится стык. То есть длину досок для создания накосного стропила необходимо подбирать, учитывая длину пролета и количество опор.

Опора под накосные стропила

Рекомендуем к прочтению:

Опора под диагональную стропильную ногу — это стандартный подкос, также это может быть стойка из бруса или двух спаренных досок. Опирается стойка через деревянную подкладку и слой гидроизоляции прямиком на перекрытие, выполненное из железобетонных плит. Подкос устанавливается под углом 45–53°, а его низ упирается в лежень.

Важно! Угол установки подкоса не так важен, главным условием является поддержание подкосом стропила в месте максимальной нагрузки.

Сделанные из двух сечений обычных стропильных ног накосные стропила выдерживают нагрузку, рассчитанную для рядовых изделий. Если они перекрывают пролет до 7,5 метров, то подпираться подкосом должны лишь в верхней его части. Когда накосное стропило длиннее и перекрывает до 9 метров пролета, в нижней части его устанавливается еще одна опора в виде стойки либо шпренгельной фермы. Под стропило более 9 метров длиной желательно установить третью опору по центру, тут можно ввести только стойку. Железобетонное перекрытие должно это выдерживать, в противном случае в его конструкцию включается балка, на которую могла бы опереться стойка.

Шпренгельная ферма представляет собой балку из бруса, прокинутую по пересекающимся наружным стенам на угол. Чтобы балка сильно не прогибалась, в нее врезается стойка (шпренгель) и устанавливаются два подкоса. Чаще всего при строительстве загородных домов небольших размеров эту ферму не надо рассчитывать, потому что ее составляющие принимаются стандартно из спаренных досок либо бруса при общем сечении 100 х 100 – для стоек, 50 х 100 –для подкосов и 100 х 150 – для балок.

То, как накосная стропильная нога опирается в коньке, будет зависеть от количества и расположения промежуточных опор и устройства основных наслонных стропил:

• В варианте с одним прогоном по середине вальмовой крыши, накосная стропильная нога опирается на консоли прогона. Консоли выпускаются на 10–15 сантиметров за подстропильную раму, потому что лишнее потом гораздо проще отпилить, нежели наращивать в процессе недостающее;
• В случае с двумя прогонами и стропильной системой из досок устанавливается шпренгельная конструкция на прогоны. Она состоит из стойки, с крепящимися на нее вверху диагональными стропилами, и горизонтальной балки;
• В случае с двумя прогонами и конструкцией из брусьев, к стропилам в коньке пришивается прибоина (короткая доска толщиной не меньше 5 см), на которую и опираются накосные ноги.

Важно! Низ накосных стропил при установке на шпренгель, прибоину или консоль прогона должен подрубаться в горизонт и крепиться гвоздями. Если нужно, такие стропила дополнительно прикрепляются к опорам тугими проволочными скрутками или металлическими хомутами.

Рекомендуем к прочтению:

Накосные стропила, которые расположены в ендовах, подпирать шпренгельной фермой нельзя, потому что образующий ендову угол стен является внутренним, так что их подпирают подкосами либо стойками. В данном случае, в отличие от накосной системы вальмы, максимум нагрузки приходится на нижнюю часть ноги. Именно здесь и необходимо упереть подкос. Но угол наклона подкоса, который уперт низом в лежень, получается слишком острым, из-за чего подкос либо опирают в угол стен, либо устанавливают два подкоса (один от угла стен, другой от лежня) упирая их верхней частью друг в друга. Еще иногда игнорируют точку максимальной нагрузки и устанавливают от лежня один подкос под углом 45–53 градуса к горизонту.

Последний вариант может показаться неверным, ведь тут подкос подпирает стропило, казалось бы, совсем не в том месте, где нужно. Однако не стоит забывать, что при введении под балку третьей опоры она становится неразрезной и двухпролетной, из-за чего увеличивается ее несущая способность. Поэтому установка подкоса по последнему варианту довольно часто бывает вполне достаточной для обеспечения необходимой несущей способности всего диагонального стропила удвоенного сечения, что особенно удобно при планируемой повышенной нагрузке со стороны кровли.

Важно! Нарожники пристыковывают к наслонному стропилу обычным запилом — подпиливают верхнюю часть нарожника в одну плоскость к детали, стыкуют и пришивают двумя или тремя гвоздями.

В зависимости от выбранной расчетной схемы: распорной или безраспорной, низ накосных стропильных ног находит упор непосредственно в мауэрлате или в балке, уложенной на угол стен, либо опирается на них. Этим данная стропильная система схожа с обычной – как и стандартные стропильные ноги, выполненные с двумя или тремя степенями свободы, они могут передавать либо не передавать распор на стены.
Угол наклона накосной стропильной ноги, как принято считать, меняется относительно угла наклона обычных стропил. Это верно, если рассматривать данную стропильную ногу как обособленный элемент. Но если спроецировать ее на стропила объединенных ей скатов по очереди, можно увидеть, что образуемые проекциями углы равны углам скатов.

Важно! При необходимости верхняя плоскость накосного стропила, уложенного на ребре вальмовой крыши, может стесываться под углом, а находящиеся в ендове стропилы— желобком, на них укладывается обрешётка.

Установкой между стандартными стропилами прибоины можно создать «датскую крышу». Если нужно, места креплений прибоины к ним должны подпираться подкосами (подстропильными ногами), нижняя часть которых упирается в стойку или лежень. Или же вместо обычных устанавливается усиленная (спаренная) пара стропильных ног. В тех местах, где прибоина пересекается со одной или двумя стойками, к ним она крепится гвоздями и подпирается обрезками досок. Полученная в результате вертикальная плоскость на вальмовой крыше обшивается листовым или погонажным материалом и, в большинстве случаев, используются для обустройства на чердаке под коньком окна.

build-experts.ru

Стропила без подкосов | Все о ремонте и строительстве

Стропила, опертые на две опоры без каких-либо дополнительных упоров, применяется для односкатных крыш пролетом 4,5 м или двухскатных пролетом до 9 м (рис. 30). Стропильная система может быть использована с передачей распора на мауэрлат (стены) и без передачи распора.

рис. 30. Наслонные стропила без подкосов

Безраспорные наслонные стропила

Работающее на изгиб стропило, не передающее распора на стены, должно иметь одну опору закрепленной, но свободно вращающейся, другую свободно вращающейся и подвижной.

Таким условиям отвечают три варианта закреплений стропил:

1. Низ стропильной ноги подшивается опорным бруском или на нем делается врубка (запил) зубом и упирается в мауэрлат, а вверху стропила выполняется увеличенная горизонтальная врубка (запил) со скосом (рис. 31). Глубина врубки (запила) в верхней части стропила не должна превышать а = 0,25h. Длина подрезки (площадка опирания) делается не более высоты сечения стропила (h). Подрезку рекомендуется скашивать, чтобы она не препятствовала изгибу стропила, иначе врубка боковой щекой упрется в прогон и получим распорную стропильную систему. Длина скошенной подрезки делается не менее двух глубин а. Если подрезку верха стропильной ноги сделать невозможно, его подшивают обрезком стропила с двухсторонним креплением монтажными пластинами или деревянными прибоинами. Верхние концы стропильных ног свободно укладываются на прогон. В двускатных крышах их крепят к прогону по типу скользящей опоры, а между собой не скрепляют. Двускатную крышу, в данном случае, рассматриваем как две односкатных, примкнутых друг к другу высокой стороной. Обратите внимание на чрезвычайно важное условие: верхняя опорная врубка или подшивка верха стропилины прибоинами делаются горизонтально. Стоит только изменить схему опирания на прогон, как стропило тут же показывает распор. Эта асчетная схема установки стропил из-за жесткости условий изготовления верхнего узла (любая неточность в исполнении узла тут же превращает безраспорную схему в распорную) практически не применяется для двухскатных крыш, поэтому ее чаще используют в односкатных крышах. Кроме того, в двухскатных крышах за отсутствие распора на мауэрлате при прогибе стропил под действием нагрузки, приходится расплачиваться раскрыванием конькового узла кровли.

Эта схема на первый взгляд вообще парадоксальна. Мы же отчетливо видим в нижней части стропильной ноги упор в мауэрлат и система вроде бы должна оказывать на него горизонтальное усилие. Тем не менее, она не показывает распора. Если кому-то хочется узнать почему, то доказательство читайте в курсе лекций профессора Залесского В. Г. на страницах 414–415.

рис. 31. Опирание низа стропила врубкой в мауэрлат, а верха стропила на прогон горизонтальной врубкой, со скошенной щекой, не дает распора на стены

2. Самый распространенный способ установки стропил относящийся к двухскатным крышам. Низ стропильной ноги делают на ползуне, а верх закрепляют (рис. 32): связывают гвоздевым боем или болтом, либо упирают друг в друга и связывают деревянными прибоинами или металлическими зубчатыми пластинами (МЗП).

рис. 32. Опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с закреплением верха стропил, не дает распора на стены

На что необходимо обратить особое внимание так это на крепление стропильной ноги к мауэрлату Оно сводится только к закреплению стропил в проектное положение обеспечивающее шаг их установки. Для этого достаточно вбить с двух сторон по одному гвоздю наискосок в боковую поверхность стропила или один длинный гвоздь сверху либо поставить гибкую стальную пластину. Если будут применены модные крепежные уголки, то для закрепления низа стропилины достаточно будет одного гвоздя либо нужно прижать стропилину уголками с двух сторон вообще без гвоздей. Не вкручивайте в уголки столько шурупов и не забивайте в них столько гвоздей, сколько имеется отверстий в уголке. Иначе вы превратите ползун в несовершенный шарнир и получите на мауэрлат распор. От ветрового опрокидывания крышу держат гибкие проволочные скрутки не нужно эту функцию перекладывать на уголки либо стропильная система должна расчитываться как распорная.

3. Не дает распора и жесткое защемление конькового узла, когда низ стропильной ноги делают на ползуне, а верх жестко закрепляют (рис. 33). Однако в коньковом узле появляется изгибающий момент, стремящийся его разрушить. Максимальный изгибающий момент в такой конструкции возникает на коньковой опоре, а сами стропильные ноги получают меньший прогиб. Рассчитать такой узел, а потом точно изготовить его на стройплощадке достаточно трудно, поэтому лучше принимать формулы для вычисления изгибающего момента и прогиба как для обыкновенных однопролетных балок.

рис. 33. Опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с защемлением конькового узла, не дает распора на стены

Во всех трех вариантах соблюдается правило: один конец стропильной ноги делается на скользящей опоре, позволяющей поворот, другой на шарнире, допускающим только поворот. Крепление стропил на ползунах и неподвижных шарнирах делаются самых разных конструкций. Сейчас их часто выполняют на крепежных пластинах. Можно крепить и по старинке: скобами, гвоздевым боем или использованием коротышей брусков и досок. Нужно только правильно подобрать вид крепежа, чтобы он допускал или препятствовал скольжению стропила в опоре.

При расчете стропильной системы принимается «идеализированная» расчетная схема. Считается, что на крышу давит равномерно распределенная нагрузка, т.е. одинаковая и ровная сила, действующая равномерно по всем плоскостям скатов. На самом деле равномерно распределенной нагрузки на скатах крыши практически никогда не бывает. Ветер, наметающий снеговые мешки на один из скатов и сдувающий снег с другого, солнце растапливающее снег на южных скатах, сползающий весной снег — делают нагрузку на скатах неравномерной. При действии неравномерной нагрузки все три выше представленных варианта стропильных систем статически устойчивы, но только при условии жесткого закрепления конькового прогона. Который концами вводят во фронтоны стен либо подпирают накосными стропилами вальмовых крыш. То есть стропильная система будет устойчивой только в том случае, если коньковый прогон на который опирается верх стропил, надежно закреплен от горизонтального смещения.

При изготовлении щипцовых крыш и опирании прогона только на стойки (без опирания их концов на стены фронтонов) ситуация меняется в худшую сторону (рис. 34). Во втором и третьем варианте при значительном снижении нагрузки на одном из скатов, против расчетной на другом скате, крыша будет пытаться «уехать» в сторону более высокой нагрузки. Первый вариант, в котором низ стропильной ноги сделан с врубкой зубом либо с подшивкой опорного бруска, а верх горизонтальной врубкой уложен на прогон, хорошо держит неравномерную нагрузку, но только при условии абсолютной вертикальности стоек, удерживающих коньковый прогон.

рис. 34. Потеря устойчивости стропильной системой

Для придания стропильной системе устойчивости в нее вводят горизонтальную схватку (рис. 35). Она повышает устойчивость системы, но незначительно. Поэтому во всех местах, где схватка пересекается со стойками, поддерживающими коньковый прогон, ее прикрепляют к стойкам гвоздевым боем. Существует устойчивое заблуждение, что схватка всегда работает на растяжение, это не так. Схватка многофункциональный элемент: в безраспорных конструкциях стропил она вообще не работает при отсутствии на крыше снега либо работает на сжатие при появлении на скатах незначительной равномерной нагрузки. На растяжение она работает только в предаварийной ситуации при просадке либо прогибе конькового прогона от действия максимальных нагрузок. По-сути, схватка это аварийный элемент стропильной системы, вступающий в работу, когда крышу завалит максимально возможным количеством снега и коньковый прогон прогнется на всю расчетную величину либо когда произойдут непредвиденные и неравномерные просадки фундаментов и, как следствие, неравномерная осадка стен и конькового прогона. Чем ниже установлены схватки, тем лучше. Обычно их устанавливают на высоте не менее 1,8–2 м от поверхности перекрытия, чтобы они не мешали человеку при прохождении по чердаку.

Если во втором и третьем варианте нижний узел опирания стропильной ноги (ползун) заменить на ползун немного другой конструкции (рис. 35, в) — с выносом конца стропилины за стену, то это еще более укрепит всю систему, делая ее статически устойчивой конструкцией при любом сочетании нагрузок.

рис. 35. Схватка между стропилами увеличивает устойчивость стропильной системы

Еще одним мероприятием повышения устойчивости всей системы является жесткое (что не всегда возможно) закрепление низа стоек поддерживающих прогон. Их врубают в лежень и прикрепляют к перекрытиям любым возможным способом, превращая нижний узел опирания стойки из шарнирного (в плоскости стропил) в узел с жестким защемлением (рис. 36).

рис. 36. Пример закрепления узла опирания стойки

Сечение схваток ввиду развития в них малых напряжений не рассчитывают, их принимают конструктивно. Для того, чтобы уменьшить типоразмер деталей использующихся при строительстве стропильной системы, сечение схватки используют тех же размеров, что и стропила, но могут быть применены и более тонкие доски. Схватки устанавливаются с одной или двух сторон стропил и прикрепляются к ним гвоздевым боем и/или болтами (рис. 37). При расчете сечения стропил, схватки не считаются дополнительными опорами, т.е. стропильную систему рассчитывают так, словно схваток в ней вообще нет. Однако, если схватки прикручиваются к стропилам болтами, то несущую способность древесины из-за ослабления отверстиями под болты, уменьшают использованием коэффициента 0,8. Иными словами, если в стропилине будут сверлиться отверстия под установку болтов схваток, то ее расчетное сопротивление применяют равным 0,8R. При креплении схватки к стропилам только гвоздевым боем ослабления расчетного сопротивления древесины стропильной ноги не происходит, но нужно сделать расчет на количество забиваемых гвоздей. Производится расчет на срез (изгиб) гвоздей. За расчетную силу среза принимают распор, который может возникнуть при аварийном состоянии стропильной системы. В общем, в расчет гвоздевого соединения схватки со стропилом вводят распор (H), которого нет, при нормальной работе стропил.

рис. 37. Узел крепления схватки

Еще раз напомним, статическая неустойчивость безраспорной стропильной системы проявляется только в крышах, где нет возможности закрепить коньковый прогон от горизонтального смещения. В домах с вальмовыми крышами и в домах с фронтонами из кирпича и камня, безраспорные стропильные системы вполне устойчивы и в мероприятиях по обеспечению устойчивости нет никакой необходимости. Однако «противоаварийные» конструкции — схватки, устанавливать все же надо.

При введении в расчёт стропильной системы распора (даже если его нет) изменяется расчёт сжимающей силы S. Теперь она рассчитывается делением равнодействующей распределённой нагрузки на синус угла наклона стропилины S=(qL/2)/sinα. Не вдаваясь в подробности разложения векторов сил, поясним это на небольшом примере. Предположим, имеем стропильную систему с крутым углом наклона скатов. При действии на неё нагрузки в аварийном состоянии, например, при просадке, ухода от вертикали или разрушении конькового прогона, в схватке появятся растягивающие напряжения, нейтрализующие так называемый распор. При неизменной внешней нагрузке, чем меньше будет угол наклона скатов, тем больше будет расти распор и тем больше будут сжаты стропильные ноги. И наоборот, если стропильные ноги не будут связаны схватками, то они работают, как обычные балки, уложенные в наклонном положении. В этом случае уменьшение угла наклона, при неизменной нагрузке, уменьшает сжимающие напряжения в стропилине и увеличивает нормальную (перпендикулярную) силу, направленную на изгиб балки. Поэтому сжимающая сила в стропильных системах без схваток считается как S=(qL/2)×sinα а со схватками S=(qL/2)/sinα. Так как двухскатные стропильные системы практически никогда не строятся без схваток, а расчёт всегда ведётся на самые плохие условия работы, то далее на всех схемах сжимающие напряжения будут записаны, как S=(qL/2)/sinα вне зависимости будет в этих схемах распор или нет.

При установке шпилек или болтов для крепления схваток обратите особое внимание на диаметр отверстия под них. Он должен быть равным диаметру шпилек (болтов) или даже меньше его на 1 мм. В аварийной ситуации схватка не будет работать до тех пор, пока не выберет зазор между шпилькой и стенкой отверстия в это время низ стропильных ног «разъедется» на несколько миллиметров или сантиметров (зависит от высоты установки схватки), что может подвинуть или выкрутить мауэрлат и разрушить карниз стен, а в распорных стропильных системах, где мауэрлат жестко закреплен — «раздвинуть» легкие стены.

Распорные наслонные стропила

Работающее на изгиб стропило, передающее распор на стены, должно иметь две закрепленные опоры.

Берем те же варианты стропильных схем и заменяем в них нижние опоры с двумя степенями свободы (ползуны) на опоры с одной степенью свободы (шарниры). Просто, где их нет, прибиваем к низу стропильной ноги опорные бруски. Обычно используется брусок длиной около метра и сечением 50×50(60) мм с расчетом гвоздевого соединения. Либо делаем опору на мауэрлат в виде зуба. В первом варианте расчетной схемы, в коньке там где стропила горизонтально оперты на прогон, сшиваем верхние концы стропильных ног гвоздевым боем или скрепляем болтом и получаем, таким образом, шарнирную опору.

рис. 38. Стропила упертые обоими концами в мауэрлат и друг в друга показывают распор

Расчетные схемы стропильных систем меняются незначительно (рис. 38), все внутренние напряжения сжатия и изгиба остаются прежними, но в нижних опорах стропил появляется распор равный H = (qL/2)×ctg α, (кг). В верхних узлах распор в одной стропильной ноге уничтожается противоположно направленным распором от конца другой стропильной ноги, поэтому здесь он не приносит особых хлопот. Однако концы стропильных ног, упертые непосредственно друг в друга или через прогон, могут быть проверены на смятие древесины, хотя в большинстве случаев этого не требуется.

По сути, распорные наслонные стропила это переходная схема между безраспорными наслонными и висячими стропилами. В них уже просматривается схема висячих стропил, но рудимент в виде конькового прогона еще остается. Когда стропила низом уперты в стены, а верхом друг в друга, то прогон здесь как пятое колесо в телеге. С одной стороны вроде и не помешает, а с другой — можно и без него обойтись. Стропильная система проявляет двойственность своей работы, которая зависит от плотности прилегания верха стропил к прогону и друг к другу. Вектор силы давящий на коньковый узел распределяется и на стропильные ноги, и на прогон. При просадке, в результате усадки стен или прогибе от собственного веса, прогон уходит из работы и векторы сил полностью распределяются по стропилам, а сами стропила при этом превращаются в висячие.

В распорных стропильных системах назначение у схватки несколько иное — она в аварийных ситуациях работает на сжатие. Вступая в работу, она снижает распор на стены низа стропильных ног, но полностью его не снимает. Она сможет его снять полностью, если будет расположена в самом низу закрепленная между концами стропильных ног, но это уже другая конструктивная схема и схватка в ней называется затяжкой.

Что же изменяется с включением в схему схватки? Не будем нагружать вас раскладкой векторов сил, просто представьте предаварийную ситуацию, когда на крышу действуют максимальные нагрузки. Там где под коньковым прогоном нет стоек происходит прогиб прогона и наслонные стропила, стянутые схваткой, моментально превращаются в схему висячих стропил со сжатым ригелем, а низ стропильных ног получает распор по соответствующей расчетной схеме. Там где под коньковым прогоном есть стойки либо прогон жесткий, схватка то же работает на сжатие и низ стропильных ног тоже передает распор, но более слабый так, как верх стропил держит коньковый прогон. Однако расчет производится по наихудшему сценарию.

Применение распорных наслонных стропильных систем требует учета влияния распора на стены. Снизить распор можно установкой жестких коньковых прогонов. Для этих стропильных схем будет лучше, если расчетный прогиб конькового прогона получится намного меньше нормированного СНиПом. Старайтесь увеличивать жесткость прогона установкой стоек, подкосов или консольных балок (изменение высоты сечения) либо делайте на нем строительный подъем. Особенно это актуально для домов из легких бетонов, брусовых и рубленных из бревна. Массивные кирпичные, бетонные и панельные дома легче переносят распор на стены.

Следует заметить, что под распором понимается горизонтальное усилие, возникающее от скатывающегося по стропильной ноге сжимающего напряжения S. Иными словами, распор — это горизонтальный вектор сил появляющийся от действия вертикальной нагрузки. Не нужно путать его с распором от прогиба стропил. В расчетной схеме стропила считаются стержневыми элементами, не имеющими высоты, поэтому распор от прогиба не учитывается. На это и направлено нормирование прогиба в строительных конструкциях. СНиП, вводя нормированные величины прогиба, приближает идеализированные расчетные схемы к реальным. Другим словами если прогиб строительной конструкции не превышает нормируемого, то и задумываться о распоре от прогиба не следует, его как бы нет. Хотя на самом деле он есть и в распорной схеме он проявляет себя в большей степени, чем в безраспорной. На распор от прогиба нужно обращать внимание при строительстве стен дома из газобетонов. Это блоки абсолютно не держат изгиб и могут быть разрушены распором даже от прогиба стропил. Не делайте на этих стенах систем распорных стропил. В других случаях распор от прогиба не наносит особого вреда, например, в кирпичных стенах его воспринимает упругость мауэрлата и стального крепежа.

Стропильная система, сделанная по распорному варианту, статически устойчивая система при любых сочетаниях нагрузок и требует жесткого закрепления мауэрлата на стене. Для удержания распора, стены должны быть достаточно массивными либо снабжены неразрывным монолитным железобетонным поясом по всему периметру, как обруч на деревянной бочке. В аварийных ситуациях, в отличие от безраспорных систем, в распорной системе работающая на сжатие схватка не спасает положения, она лишь частично уменьшает распор, передающийся на стены (рис. 38.1). Для того чтобы аварийных ситуаций не произошло мы и собираем по максимуму, нагрузки действующие на крышу.

рис. 38.1. Работающая на сжатие схватка частично снимает распор со стен

Расчет стропильной системы с введенной в нее сжатой схваткой делается по двум сочетаниям нагрузок. Сечение стропильной ноги подбирается по максимальному изгибающему моменту и прогибу без учета работы сжатой схватки. Представьте, что на крыше действуют неравномерная нагрузка: на одной стороне ската снег лежит, а на другой он стаял или сполз. Изгибающаяся стропильная нога просто толкнет сжатую схватку и будет работать как обычная однопролетная балка. Подбор сечения сжатой схватки и определение распора на стены, наоборот, будем производить для равномерно распределенной нагрузки по обоим скатам. В этом случае схватка будет сжата с обеих сторон и получит максимальное напряжение сжатия, низ стропильной ноги будет отдавать пониженный распор на стену, а сама стропильная нога превратится в неразрезную балку на трех опорах.

 

ostroykevse.com

типы узлов опирания, способы установки

Стропильная система – это важнейшая конструкция дома как инженерного сооружения. Через нее нагрузки, воспринимаемые крышей, передаются на внутренние и внешние опоры, обеспечивая тем самым ее надежность и прочность. И если количество материалов для возведения стен переваливает за десяток, то для стропил все намного проще – дерево и металл или, возможно, их сочетание.

Основных видов стропильных конструкций – два: наслонные и висячие. Последние опираются разнесенными окончаниями брусьев на две точки, а первые – еще одну опору по центру.

Схемы ↑

Наипростейшая схема каркаса – у односкатной крыши. Для этой крыши в конструкцию несущего каркаса входят отдельные брусья, точками опоры для которых служат противолежащие стены строения.

Для двухскатной – она компонуется уже из отдельных спаренных наклонных ног. Нижними концами они опираются на стены, а верхними – на прогон, который представляет собой подстропильную систему, опирающуюся на стойки.

Главным отличительным признаком наслонных конструкций является наличие опоры под верхним коньковым окончанием стропильной ноги.

С ростом длины пролета повышается вероятность деформации брусьев: их прогиба или изгиба, иначе говоря, выворачивания. По этой причине для широких пролетов появляется необходимость в усилении подстропильной системы. Естественно, ее конструкция усложняется, добавляются вспомогательные элементы. К примеру, стойки и подкосы, подпирающие стропильные ноги. Аналогичные деревянные конструкции используют при соединении нескольких брусьев и отдельных досок. Стало быть, в подобной конструкции наслонные стропила опираются как на несущие стены, так и на подстропильные ноги и добавочные стойки. С одной стороны, это не дает брусу деформироваться, прогнуться либо вывернуться, а с другой – способствует росту несущей способности.

Расчетные данные получили свое подтверждение на практике: стропила одинакового сечения более устойчивы и воспринимают повышенные нагрузки, если установлены с вспомогательными разгружающими конструкциями.

Виды и тип узлов опирания ↑

Система наслонных стропил может быть двух типов: распорной или безраспорной. Это зависит от двух факторов, типа узлов опирания и сочленения стропил. Всем известно, что такое степень свободы крепежа поэтому понятно, что если крепеж балки имеет их три, то подобное строение становится неустойчивым, то есть оно зачастую может мгновенно измениться. Полное отсутствие таковой, то есть нулевая степень, наоборот, исключает как любое смещение в вертикальной и горизонтальной плоскостях, так и поворот в пространстве. В этом случае конец бруса оказывается жестко защемлен.

Как видим, проект наслонных стропил имеет два возможных типа узлов опирания:

• две степени свободы, позволяющий поворот – следствие изгиба балки, и сдвиг в горизонтальной плоскости;
• одна степень свободы позволяет исключительно поворот балки.

Обычно сдвиг нижнего или верхнего окончания брусьев обеспечивают за счет врубок в горизонтальном направлении. Сдвиг ограничивают в двух вариантах: упирают стропила друг в друга или/и упирают стропила в стыкуемый элемент типа мауэрлата или прогона.

Способы установки ↑

В зависимости от того будет ли подобная конструкция запроектирована как распорная или нет, мауэрлат либо будет принимать и отдавать распор на стены либо вовсе не будет его принимать, поскольку распора просто нет. В одном из случаев, безраспорном, мауэрлат может быть закреплен к стенам нежестко, однако, тогда стропильная система потребует добавочного закрепления, так как при воздействии неравномерной нагрузки она теряет свою статическую устойчивость. В другом, при наличии распора, система получается статически устойчивой, но придется закреплять мауэрлат.

Устройство наслонных стропил без распора ↑

Чтобы при установке брусьев не было распора, реакция в точках опоры по обоим концам брусьев: на прогон и мауэрлат, должна быть вертикальной. Такого можно добиться двумя путями:

• Низ стропильной ноги без каких-либо вспомогательных упоров сверху опирают на мауэрлат, а верх упором стыкуют в верхний конец противоположного бруса и надежно закрепляют. Допускается также возможность жесткого защемления.
• Низ стропильной ноги упирают в обвязку мауэрлата через запил или подшитую опорную планку, а верхние концы не упирают друг друга, как в предыдущем случае, а кладут с помощью горизонтальной врубки рядом на прогон и крепят к коньковому прогону соответственно особенностям конкретной конструкции.

Мауэрлат в данном случае рекомендуется устраивать ближе к внутренней стороне стены, но с расчетом, что он должен быть защищен снаружи, скажем, невысоким выступом.

  ↑Устройство с распором

В отличие от безраспорной системы, где наслонные стропила фактически опирают, в распорных – они, наоборот, упирают. Чтобы мауэрлат смог принимать и передавать распор на несущие стены в горизонтальной плоскости, необходимо, чтобы стропильные ноги нижними концами упирались в мауэрлат, а верхними – друг в друга. Для этого верхнее и нижнее окончание стропильных ног должны иметь одну степень узлового соединения, или концы необходимо вообще защемить. Таким образом оба конца бруса теряют возможность скользить и возникает усилие распора.

Устойчивость стропильной конструкции обеспечивают также установкой горизонтальных схваток. В обычных условиях при отсутствии распора они работают знакопеременно, а в аварийных – целенаправленно. Допустим, проявилась просадка прогона,тогда принцип работы стяжки в следующем: при просадке в конькового прогона возникает распор, и его усилие направлено на раздвижение брусьев. В результате коньковый узел может раскрыться, тогда стяжки начинают работать на растяжение и перехватывают образовавшийся распор. В распорных системах они работают на сжатие и просто понижают распор на стены. Если стяжки установить по низу брусьев, то они могут полностью снять распор.

Что необходимо знать для изготовления стропил ↑

Изготовление стропильной системы связано с выбором материала, способом крепления стропил к мауэрлату и т. д.

Материалы

Для изготовления стропил используют металл и дерево. Однако, в силу доступности наибольшая популярность у пиломатериалов, особенно хвойный, сосны и ели. Важным условием при выборе древесины является качество его сушки – хорошо высушенным брусьям не грозит коробление.

Способы соединения

Детали стропильной системы когда-то крепили друг к другу только посредством врубки или скоб. Сегодня такую технику чаще заменяют на накладные крепежные детали из металла, которые фиксируют при помощи гвоздей, обычных саморезов и глухарей с шестигранной головкой. При расчете узловых нагрузок подсчитывают также количество необходимых крепежных деталей, которые обеспечат прочность соединения.

В любом случае выбор схемы стропил обусловлен конфигурацией крыши и ее размерами и в основе его лежат грамотный проект и правильный расчет.

© 2019 stylekrov.ru

stylekrov.ru