Сечение подкоса стропильной ноги: длина, пример расчета системы стропил, как посчитать сечение, как рассчитать, определить, вычислить

Содержание

Пример расчета деревянной стойки, подкосов на сжатие

Рисунок 251.1. Данные для определения высоты опорной стойки и подкосов.

При такой стропильной схеме высота стойки составляет приблизительно h = 1.75 м (определяется через тангенс угла α, h = b1tgα — 0.05 м, где 0.05 м — приблизительная высота коньковой балки с учетом врубки). Длина подкоса приблизительно lп = 1.7 м (определяется по теореме косинусов для треугольника, так как по принципу подобия треугольников найдена одна сторона треугольника l2 = 1.4 м, то lп2 = h2 + l22 — 2hl2cosγ). Сечения стропил и обрешетки уже определены. В статье: «Двухпролетные балки» показано, как можно определить опорные реакции для стропильной ноги в данном случае являющейся двухпролетной балкой. При указанных пролетах

А =1. 0556q B = 2.6978q C = 0.2464q. Для подкосов расчетной нагрузкой будет опорная реакция В, умноженная на синус угла, образованного стропилом и подкосом. Как следует из рисунка 251.1 этот угол составляет 180 — 45 — 63 = 72о, соответственно синус этого угла составит 0.951. Тогда:

Nподкосов = 2.6978·326.1·0.951 = 836.7 кг.

Для стойки расчетной нагрузкой будет сумма опорных реакций от левой и правой стропильных ног. При определении сечения стропил мы использовали максимальное значение снеговой нагрузки:

qsлев = 180х1.25х1.2 = 270 кг/м.

Однако по принятой расчетной схеме снеговая нагрузка для противоположной стропильной ноги будет меньше:

qsправ = 180х0.75х1.2 = 162 кг/м.

тогда:

qправ = q + q

o + qш +qsправ = 3.75 + (6.25 + 16.77 +162)1.1 = 207.27 кг/м

Таким образом суммарная нагрузка на опорную стойку составит:

Nстойки = 0.2464(326.1 + 207.27) = 131.42 кг

Требуется:

Подобрать сечение опорной стойки (показана ни рисунке 251.1 оранжевым цветом) и подкосов (показаны на рисунке 251.1 фиолетовым цветом). Основные принципы расчета сжимаемых элементов изложены отдельно.

Решение:

Даже у такой, казалось бы простой задачи есть два варианта решения.

1 Вариант

Можно подобрать сечение элементов по расчетной нагрузке, однако для этого нужно знать радиус инерции сечения. Понимаю, что многие люди даже приблизительно не знают, что такое радиус инерции, ну а те кто знают, скажут, что для определения радиуса инерции нужно знать высоту и ширину сечения, а ведь именно это нам и нужно определить. Это действительно так, а еще после того, как радиус инерции известен, нужно сначала определить гибкость элемента, после этого коэффициент продольного изгиба и только потом можно определить требуемое сечение. Окончательная формула для проверки сжимаемого элемента на устойчивость достаточно проста:

σ = N/φF ≤ Rc (250.1.2)

Конечно математический аппарат позволяет решать такие задачи, однако намного проще выполнить расчет по второму варианту.

2 Вариант

Из конструктивных и технологических соображений или просто интуитивно можно сначала принять предварительно сечение элементов, а затем проверить их на устойчивость. Все равно выбор пиломатериалов по сечению сильно ограничен по сравнению с металлопрокатом и подобрать сечение так, чтобы элементы были загружены на 95-100% вряд ли получится. В данном случае, так как стропила имеют сечение 5х15 см, то сечения опорной стойки 5х5 см (если верить моей интуиции) будет вполне достаточно, а для подкосов хватит сечения 5х10 см (опять же интуиция подсказывает, но и из конструктивных соображений — для надежного соединения стропильной ноги и подкоса). Из конструктивных соображений (чтобы уменьшить количество типоразмеров при закупке делового леса) примем предварительно сечения и опорной стойки и подкосов 5х10 см.

Примечание: В принципе при столь небольших нагрузках на опорные стойки можно вообще обойтись без коньковой балки, опорная стойка может сразу подпирать стропила, но это уже вопрос удобства выполнения крыши (ведь возможно потребуется обеспечить геометрическую неизменяемость стропильной системы в плоскости, перпендикулярной показанной на рисунке 251.1, проще говоря вдоль дома), поэтому в расчетных схемах ничего менять не будем, к тому же возможные варианты стропильных систем здесь не обсуждаются.

Так как нагрузка на подкосы почти в 7 раз больше, чем нагрузка на стойки, то при принятых одинаковых сечениях стоек и подкосов и при приблизительно одинаковой расчетной длине достаточно проверить на устойчивость только подкосы.

Расчетная длина подкосов равна реальной длине lп = lo = 170 см. При ширине подкоса 5 см радиус инерции составит:

iy = (Iy/F)1/2 = (b2/12)1/2 = (52/12)1/2 = 1.44 см

теперь можно определить гибкость стропильной ноги относительно оси z:

λ = lo/iy = 170/ 1.44 = 117.78 (250.1.5)

Проверим допустимость такого значения гибкости. СНиП II-25-80 (1988) рекомендует принимать для рассчитываемых деревянных элементов такие значения гибкости, которые не превышают значения, приведенные в таблице

Таблица 1. Предельные значения гибкости (согласно СНиП II-25-80 (1988))

В нашем случае конструкцию сложно назвать фермой, согласно таблицы 1 это скорее другая сквозная конструкция и тогда предельно допустимая гибкость для нашей стойки λ = 150. Тем не менее при выполнении непрофессиональных расчетов я все-таки рекомендую использовать более строгие ограничения и принимать предельно допустимую гибкость для деревянных стоек и подкосов конструкций кровли λ ≤ 120. Полученное нами значение меньше предельно допустимого (117.78 < 120), а потому можно продолжать расчет.

так как λ > 70, то φ = А/λ2

где А = 3000 для древесины (А = 2500 для фанеры), то

φ = 3000/117.782 = 0.2163

Расчетное сопротивление древесины (2 сорт) сжатию вдоль волокон — Rс = 130 кгс/см2 (согласно СНиП II-25-80 (1988)). Площадь выбранного нами сечения F = 5х10 = 50 см2.

Теперь по формуле (250.1.2) мы можем определить достаточно ли выбранного нами сечения:

836.7/(0.2163·50) = 77.36 < 130 кг/см2.

Как видим, такого сечения подкосов вполне достаточно и даже с запасом на возможные случайные эксцентриситеты приложения нагрузки. Можно даже использовать брус сечением 5х7 см для подкосов (но в этом случае расчет желательно выполнить с учетом случайного эксцентриситета), а уж для опорных стоек так тем более. Но из соображений удобства монтажа лучше оставить выбранное сечение.

Примечание: при значении гибкости λ < 70 коэффициент изгиба определяется по формуле:

φ = 1 — а(λ/100)2

где а = 0.8 — для древесины, а = 1 — для фанеры

Все необходимые формальности нами соблюдены, но желательно также проверить стропильную ногу на смятие в месте контакта с подкосом.

Расчетное сопротивление древесины смятию в опорных частях конструкций, лобовых врубках и узловых примыканиях элементов (смятие поперек волокон) — 

Rсм90 = 30 кгс/см2  (согласно СНиП II-25-80 (1988)).

σ = N/F ≤ Rcм90 = 836.7/50 = 16.7 < 30 кгс/см2 (1.1)

Вот, в общем-то и весь расчет. 

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.

 

Расчёт стропильной ноги с дополнительной опорой в виде подкоса

Введение.

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

Содержание.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


Список литературы

1.  СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».

2.  В. И. Сетков, Е. П. Сербии «Строительные конструкции».

3.   СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»


 

Расчёт стропильной ноги

Стропильная нога с дополнительной опорой в виде подкоса.

Требуется подобрать сечение стропильной ноги.

1.  Исходные данные

Район строительства – г. Калуга.

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

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

Задаёмся шагом обрешётки: S = 400 мм

Снеговой район – 3;

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

2.  Конструктивная  схема стропильной крыши с подкосами.

 

1-стропильная нога 100×150;      6-подкос 100x100;

2-мауэрлат 100×100;                           7-кобылка 40×130;

3-прогон 60×150;                                 8-обрешётка 50×50;

4-стойка 120×100;                                9-лежень 120×120;

5-затяжка 50×150;                      10-стальной оцинкованный лист;

3.  Расчётная схема и расчётное сечение.

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

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

4.  Расчёт угла наклона кровли к горизонту :

 

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

H-высота чердачного помещения (от перекрытия до мауэрлата)

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

С==

5.Сбор нагрузок.

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

 1. Постоянные нагрузки.

Нагрузки

Подсчёт

Норм. Нагрузка

(кПа)

Коэф. Надёжности по нагрузке

Расчёт. Нагрузка

(кПа)

1

Металочерепица «Монтерей»t=183.3 мм; p=220кг/м3

(СниП 2-23-81)

0,59

1,1

0,55

2

Обрешётка: t=60мм, плотность древесины-p=550 кг/м3

S=400мм- шаг обрешётки

=

0,689

1,1

0,758

3

Стропильная нога, например сечением 100×150; p=550кг/м3

L=100см-шаг

=

0,0006

1,1

0,0007

итого

gn=1,19

G=1,30

     2.Временные нагрузки.

1

Снеговая нагрузка для 3 снегового района (г.Калуга)

S=sg×µ=1,8×1,25

Sn=Sg×µ×0,7 = 1,8×1×0,7=1,26

Sn=1,26

          —

S=1,8

Итого:

gn=1,26

g=1,8

gn=2,45

g=3,1(кПа)

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

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

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

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

6. Статический расчёт

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

M=== 1,65кН/м

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

Wтреб.=== 0,12 м3 = 120 см3

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

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

8. Определение расчётного сечения стропильной ноги

Задаються толщиной сечения b, находят ширину сечения hтреб.

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

Hтреб.=

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

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

 определяем длину стропильной ноги по скату l1:

Если угол а = 25⁰, то Cos a=0,9063

l1=

9. Проверка несущей способности выбранного сечения

1.  Проверяется прочность по напряжению:

Снача опеделятся напряжение в ечении элемента

(σ):

σ =

Момент сопротивления сечения Wx = = cм3

σ =3,3 кН/см2=3300 кН/м2

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

Определяют прогиб и сравниваем его с предельным прогибом:

                          fи

f=м

где qn— нормативная нагрузка, смотри пункт 5 расчёта.

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

Момент инерции Jx= 8,333 см4

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

= 3см

0,009 см3,0 см-условие выполняется

Прогиб балки в рпеделах нормы, жесткость стропильной ноги достаточна.

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

Сечение стропил в зависимости от пролета

Сечение стропил и обрешетки: оптимальные размеры для кровли

Вы можете выполнить расчет сечения стропил с помощью онлайн-калькуляторов на нашем сайте – перейдите на страницу соответствующего инструмента и заполните поля.

В качестве исходных величин необходимо ввести данные некоторых параметров стропильной системы:

  • шаг стропил (расстояние между ними) – шагом регулируют нагрузку на систему стропил,
  • размеры стропил (сечение стропил) – толщина × ширина доски/бруса.

Стоит отметить, что доска – более доступный вариант для устройства системы кровли, так как она выдерживает значительные нагрузки, и что немаловажно – стоит в разы бюджетнее.

В таблицах ниже, мы собрали оптимальные размеры сечения стропильных ног и обрешетки, в зависимости от типа кровельного покрытия, угла наклона крыши и расстояния между ними элементами. Все параметры приведены согласно СНИП.

Таблица сечения стропил

Тип кровли

Оптимальный уклон кровли, градусов

Шаг стропил, см

Сечение стропил, см

Асбестоцементные листы обыкновенного профиля

Асбестоцементные листы унифицированного профиля

Следующая таблица содержит данные по обрешетке, контробрешетке и материалу кровли:

Чтобы самостоятельно определить размерность всей системы стропил необходимо произвести расчеты основного влияния ветра, снеговых масс, а также веса кровельных материалов и конструктивных несущих элементов крыши в совокупности.

Ознакомиться с порядком расчета нагрузок можно в статье «Расчет нагрузки на стропильную систему».

Опять же напоминаем, что расчет приведен для ознакомления в значительно упрощенном формате, так как для точного расчета необходимо учитывать вертикальные и горизонтальные нагрузки на стропильные ноги, рассчитывать дополнительно сопротивление стропил изгибу, сжатию и растяжению, проверить конструкции на способность противостоять скалыванию и смятию.

Если у вас не сложная архитектурная конструкция, вы вполне сможете построить крышу самостоятельно, опираясь на оптимальные размеры бруса или доски, на стандартизированные параметры конструкции крыши.

На рисунке и в таблице ниже указаны стандартные сечения элементов стропильной конструкции:

Сечения деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и шага установки балок, на примере случая с полной нагрузкой 400кг/м 2 :

Расчет длины и сечения стропил

Расчет стропил рекомендуется выполнять максимально точно, исходя из особенностей места строительства, внешней нагрузки на стропильную систему, размеров и конфигурации сооружения, характеристик материала для возведения крыши.

Виды нагрузок на стропила

Строительство скатной крыши требует создания прочного каркаса – несущей конструкции кровли. На этапе проектирования требуется выполнить расчет стропил, с целью определения длины и сечения элементов, которые принимают на себя основные нагрузки (постоянные и переменные).

К постоянным нагрузкам относится вес самого кровельного пирога, который состоит из внешнего покрытия, обрешетки, гидроизоляционного слоя, теплоизолятора, пароизоляции и внутренней обшивки чердачного или мансардного помещения. К этому же типу нагрузок относится вес оборудования или других объектов, которые планируется разместить на крыше или закрепить на стропилах изнутри.

Под переменными нагрузками подразумевается воздействие ветра и осадков, а также вес человека, занимающегося ремонтом или очисткой кровли. В этот же разряд входят и особые нагрузки, в том числе сейсмические – их наличие предъявляет повышенные требования к надежности крыши.

Расчет веса кровельного пирога

Прежде чем подойти к вычислению сечения стропильной ноги односкатной, двускатной или вальмовой крыши, важно определиться с весом кровельного пирога. Для этого требуется расчет, формула которого предельно проста: суммируется вес одного квадратного метра каждого слоя кровельной системы, а полученный результат умножается на 1,1 – поправочный коэффициент, позволяющий повысить надежность конструкции на 10%.

Таким образом, стандартный расчет веса кровли выглядит следующим образом: (вес 1 м 2 обрешетки + вес 1м 2 кровельного покрытия + вес 1 м 2 гидроизоляции + вес 1 м 2 утеплителя) × 1,1 = вес кровельного пирога с учетом поправочного коэффициента. При использовании большинства популярных кровельных материалов (за исключением наиболее тяжелых) данная нагрузка на стропила не превышает 50 кг/м 2 .

Разрабатывая проект односкатной или двускатной крыши достаточно ориентироваться на вес кровельного пирога, равный 55 кг/м 2 . Такой подход позволит возвести каркас кровли с запасом по прочности и в дальнейшем менять вид кровельного покрытия без перерасчета стропильной системы.

Снеговые и ветровые нагрузки

Для многих регионов России актуален вопрос снеговых нагрузок на стропила – от стропильной ноги требуется выдерживать, не деформируясь, тяжесть накопившегося снега. Чем меньше угол наклона кровли (обычно это относится к односкатной конструкции), тем выше снеговые нагрузки. Строительство практически плоской односкатной крыши требует использования стропил большого сечения и минимального шага их монтажа. При этом следует регулярно заниматься очисткой односкатной кровли, угол наклона которой не превышает 25°.

Формула S = Sg × µ позволяет вычислить снеговую нагрузку (S). При этом:

  • Sg – справочное значение веса снегового покрова на 1 квадратном метре горизонтальной поверхности (выбирается по таблице в СНиП «Стропильные системы» в зависимости от региона строительства),
  • µ — поправочный коэффициент, величина которого определяется углом наклона крыши.

Коэффициент µ равен:

  • 1,0 – угол наклона ската до 25°,
  • 0,7 – угол наклона ската от 25 до 60°.

Для крыш со скатами, угол наклона которых превышает 60°, снеговые нагрузки при расчетах не учитываются.

Для вычисления ветровой нагрузки (W) применяется формула W = Wo × k, где:

  • Wo – справочное значение ветровой нагрузки, характерной для конкретного региона (выбирается по таблице),
  • k – поправочный коэффициент, значение которого зависит от высоты сооружения и типа местности.

А – открытая местность (поле, степь, побережье),

Б – городская застройка, лес.

Как рассчитать длину стропил и сечение

Расчет длины стропил выполнить достаточно просто, если принять во внимание, что практически вся крыша представляет собой систему треугольников (неважно, речь об односкатной, двускатной или сложной кровле). Зная длину стен постройки, угол наклона ската либо высоту конька, при помощи теоремы Пифагора вычисляется длина стропильной ноги от края стены до конька. К полученному значению требуется прибавить величину карнизного свеса (если стропила будут выступать за край стены). В некоторых случаях карнизный свес формируется за счет установки кобылок – досок для наращивания стропильной ноги. Длина кобылок суммируется к длине стропила при расчете площади крыши – это позволит определить точное количество материалов для монтажа кровельного пирога.

Чтобы определить, доска или брус какого сечения подходит для возведения конкретной односкатной, щипцовой или вальмовой крыши, можно воспользоваться таблицей стандартов, в которой приведены соответствия между такими параметрами, как толщина пиломатериала, длина стропильной ноги и шаг установки стропил.

Параметры сечения стропил варьируются от 40×150 мм до 100×250 мм. Длина стропильной ноги зависит от угла наклона ската и длины пролета между противоположными стенами. При увеличении угла наклона ската увеличивается длина стропила, что требует использования пиломатериала большего сечения для обеспечения необходимой прочности конструкции. При этом снеговая нагрузка на крышу уменьшается, и можно сделать шаг установки стропил более редким. В то же время, уменьшение шага стропил ведет к возрастанию суммарной нагрузки на стропильную ногу.

Выполняя расчет, необходимо принимать во внимание все факторы, чтобы добиться необходимой прочности каркаса крыши, в том числе учитывать характеристики древесины (плотность, степень влажности, качество) при возведении деревянных конструкций, толщину элементов из металла – при строительстве металлических каркасов крыши.

Несущая конструкция крыши должна иметь высокую степень жесткости – требуется исключить прогиб стропил под нагрузками. Прогиб возникает, если были допущены ошибки при вычислении сечения элементов крыши и шага установки стропил. Если прогиб стропил был выявлен после монтажа кровли, можно использовать дополнительные элементы (подкосы) для придания жесткости конструкции. Если длина стропильной ноги односкатной, щипцовой или вальмовой крыши превышает 4,5 метра, без установки подкосов прогиб может образоваться независимо от сечения деревянных стропильных ног. Это следует учитывать, выполняя расчет длины стропил.

Основные принципы расчета базируются на том, что выбор толщины бруса зависит от суммарной нагрузки на крышу. Увеличение толщины стропила ведет к повышению прочности крыши, позволяет исключить прогиб, но при этом существенно возрастает суммарный вес стропильной системы, то есть, повышаются нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Стропила на жилых домах устанавливают с шагом 60 – 100 см, конкретная величина зависит от:

  • расчетной нагрузки,
  • сечения стропил,
  • характеристик кровельного материала,
  • угла наклона скатов,
  • ширины теплоизоляционного материала.

Расчет количества стропильных ног напрямую связан с шагом их установки. Изначально подбирается подходящий шаг монтажа, затем длину стены следует разделить на данное значение, прибавить к результату единицу и округлить число. Поделив длину стены на полученный результат, можно получить искомый промежуток между стропилами.

При определении количества стропил на одном скате важно помнить, что учитывается расстояние между осями стропильных ног.

Стропильные конструкции из металла

В частном домостроении использование металлических стропильных систем встречается реже, так как каркас из металла требуется монтировать при помощи сварки – это ведет к увеличению сложности и объема работ. Можно заказать изготовление конструкции на производстве, но ее монтаж потребует применения спецтехники. Проектирование каркаса крыши из металла требует точного расчета и соблюдения размеров всех элементов, поскольку отсутствует возможность подогнать деталь непосредственно при монтаже.

К прочности металлических стропильных систем нет претензий: использование металлопрофиля позволяет исключить прогиб стропил даже при перекрытии больших пролетов без установки дополнительных элементов для прочности и жесткости. Стропила из металла могут перекрывать пролеты более 10 метров, не образуя прогиб под расчетными нагрузками.

Выполняя расчет стропильной системы из металла, следует учитывать вес материала, нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Параметры прочности металлических стропил и их высокое сопротивление нагрузкам на прогиб позволяет значительно сократить количество данных элементов по сравнению с деревянной конструкцией.

Расчет металлического каркаса крыши следует вести, базируясь на справочных значениях прочности элементов (швеллеров, уголков, балок и т.д.) в зависимости от их формы и толщины. Следует учитывать размеры пролетов и угол наклона скатов.

Опорная конструкция для стропильной системы из металла (мауэрлат) должен представлять собой металлическую балку, надежно закрепленную на верхнем крае стены.

Расчет длины и сечения стропил

Расчет стропил рекомендуется выполнять максимально точно, исходя из особенностей места строительства, внешней нагрузки на стропильную систему, размеров и конфигурации сооружения, характеристик материала для возведения крыши.

Виды нагрузок на стропила

Строительство скатной крыши требует создания прочного каркаса – несущей конструкции кровли. На этапе проектирования требуется выполнить расчет стропил, с целью определения длины и сечения элементов, которые принимают на себя основные нагрузки (постоянные и переменные).

К постоянным нагрузкам относится вес самого кровельного пирога, который состоит из внешнего покрытия, обрешетки, гидроизоляционного слоя, теплоизолятора, пароизоляции и внутренней обшивки чердачного или мансардного помещения. К этому же типу нагрузок относится вес оборудования или других объектов, которые планируется разместить на крыше или закрепить на стропилах изнутри.

Под переменными нагрузками подразумевается воздействие ветра и осадков, а также вес человека, занимающегося ремонтом или очисткой кровли. В этот же разряд входят и особые нагрузки, в том числе сейсмические – их наличие предъявляет повышенные требования к надежности крыши.

Расчет веса кровельного пирога

Прежде чем подойти к вычислению сечения стропильной ноги односкатной, двускатной или вальмовой крыши, важно определиться с весом кровельного пирога. Для этого требуется расчет, формула которого предельно проста: суммируется вес одного квадратного метра каждого слоя кровельной системы, а полученный результат умножается на 1,1 – поправочный коэффициент, позволяющий повысить надежность конструкции на 10%.

Таким образом, стандартный расчет веса кровли выглядит следующим образом: (вес 1 м 2 обрешетки + вес 1м 2 кровельного покрытия + вес 1 м 2 гидроизоляции + вес 1 м 2 утеплителя) × 1,1 = вес кровельного пирога с учетом поправочного коэффициента. При использовании большинства популярных кровельных материалов (за исключением наиболее тяжелых) данная нагрузка на стропила не превышает 50 кг/м 2 .

Разрабатывая проект односкатной или двускатной крыши достаточно ориентироваться на вес кровельного пирога, равный 55 кг/м 2 . Такой подход позволит возвести каркас кровли с запасом по прочности и в дальнейшем менять вид кровельного покрытия без перерасчета стропильной системы.

Снеговые и ветровые нагрузки

Для многих регионов России актуален вопрос снеговых нагрузок на стропила – от стропильной ноги требуется выдерживать, не деформируясь, тяжесть накопившегося снега. Чем меньше угол наклона кровли (обычно это относится к односкатной конструкции), тем выше снеговые нагрузки. Строительство практически плоской односкатной крыши требует использования стропил большого сечения и минимального шага их монтажа. При этом следует регулярно заниматься очисткой односкатной кровли, угол наклона которой не превышает 25°.

Формула S = Sg × µ позволяет вычислить снеговую нагрузку (S). При этом:

  • Sg – справочное значение веса снегового покрова на 1 квадратном метре горизонтальной поверхности (выбирается по таблице в СНиП «Стропильные системы» в зависимости от региона строительства),
  • µ — поправочный коэффициент, величина которого определяется углом наклона крыши.

Коэффициент µ равен:

  • 1,0 – угол наклона ската до 25°,
  • 0,7 – угол наклона ската от 25 до 60°.

Для крыш со скатами, угол наклона которых превышает 60°, снеговые нагрузки при расчетах не учитываются.

Для вычисления ветровой нагрузки (W) применяется формула W = Wo × k, где:

  • Wo – справочное значение ветровой нагрузки, характерной для конкретного региона (выбирается по таблице),
  • k – поправочный коэффициент, значение которого зависит от высоты сооружения и типа местности.

А – открытая местность (поле, степь, побережье),

Б – городская застройка, лес.

Как рассчитать длину стропил и сечение

Расчет длины стропил выполнить достаточно просто, если принять во внимание, что практически вся крыша представляет собой систему треугольников (неважно, речь об односкатной, двускатной или сложной кровле). Зная длину стен постройки, угол наклона ската либо высоту конька, при помощи теоремы Пифагора вычисляется длина стропильной ноги от края стены до конька. К полученному значению требуется прибавить величину карнизного свеса (если стропила будут выступать за край стены). В некоторых случаях карнизный свес формируется за счет установки кобылок – досок для наращивания стропильной ноги. Длина кобылок суммируется к длине стропила при расчете площади крыши – это позволит определить точное количество материалов для монтажа кровельного пирога.

Чтобы определить, доска или брус какого сечения подходит для возведения конкретной односкатной, щипцовой или вальмовой крыши, можно воспользоваться таблицей стандартов, в которой приведены соответствия между такими параметрами, как толщина пиломатериала, длина стропильной ноги и шаг установки стропил.

Параметры сечения стропил варьируются от 40×150 мм до 100×250 мм. Длина стропильной ноги зависит от угла наклона ската и длины пролета между противоположными стенами. При увеличении угла наклона ската увеличивается длина стропила, что требует использования пиломатериала большего сечения для обеспечения необходимой прочности конструкции. При этом снеговая нагрузка на крышу уменьшается, и можно сделать шаг установки стропил более редким. В то же время, уменьшение шага стропил ведет к возрастанию суммарной нагрузки на стропильную ногу.

Выполняя расчет, необходимо принимать во внимание все факторы, чтобы добиться необходимой прочности каркаса крыши, в том числе учитывать характеристики древесины (плотность, степень влажности, качество) при возведении деревянных конструкций, толщину элементов из металла – при строительстве металлических каркасов крыши.

Несущая конструкция крыши должна иметь высокую степень жесткости – требуется исключить прогиб стропил под нагрузками. Прогиб возникает, если были допущены ошибки при вычислении сечения элементов крыши и шага установки стропил. Если прогиб стропил был выявлен после монтажа кровли, можно использовать дополнительные элементы (подкосы) для придания жесткости конструкции. Если длина стропильной ноги односкатной, щипцовой или вальмовой крыши превышает 4,5 метра, без установки подкосов прогиб может образоваться независимо от сечения деревянных стропильных ног. Это следует учитывать, выполняя расчет длины стропил.

Основные принципы расчета базируются на том, что выбор толщины бруса зависит от суммарной нагрузки на крышу. Увеличение толщины стропила ведет к повышению прочности крыши, позволяет исключить прогиб, но при этом существенно возрастает суммарный вес стропильной системы, то есть, повышаются нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Стропила на жилых домах устанавливают с шагом 60 – 100 см, конкретная величина зависит от:

  • расчетной нагрузки,
  • сечения стропил,
  • характеристик кровельного материала,
  • угла наклона скатов,
  • ширины теплоизоляционного материала.

Расчет количества стропильных ног напрямую связан с шагом их установки. Изначально подбирается подходящий шаг монтажа, затем длину стены следует разделить на данное значение, прибавить к результату единицу и округлить число. Поделив длину стены на полученный результат, можно получить искомый промежуток между стропилами.

При определении количества стропил на одном скате важно помнить, что учитывается расстояние между осями стропильных ног.

Стропильные конструкции из металла

В частном домостроении использование металлических стропильных систем встречается реже, так как каркас из металла требуется монтировать при помощи сварки – это ведет к увеличению сложности и объема работ. Можно заказать изготовление конструкции на производстве, но ее монтаж потребует применения спецтехники. Проектирование каркаса крыши из металла требует точного расчета и соблюдения размеров всех элементов, поскольку отсутствует возможность подогнать деталь непосредственно при монтаже.

К прочности металлических стропильных систем нет претензий: использование металлопрофиля позволяет исключить прогиб стропил даже при перекрытии больших пролетов без установки дополнительных элементов для прочности и жесткости. Стропила из металла могут перекрывать пролеты более 10 метров, не образуя прогиб под расчетными нагрузками.

Выполняя расчет стропильной системы из металла, следует учитывать вес материала, нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Параметры прочности металлических стропил и их высокое сопротивление нагрузкам на прогиб позволяет значительно сократить количество данных элементов по сравнению с деревянной конструкцией.

Расчет металлического каркаса крыши следует вести, базируясь на справочных значениях прочности элементов (швеллеров, уголков, балок и т.д.) в зависимости от их формы и толщины. Следует учитывать размеры пролетов и угол наклона скатов.

Опорная конструкция для стропильной системы из металла (мауэрлат) должен представлять собой металлическую балку, надежно закрепленную на верхнем крае стены.

Расчет длины и сечения стропил

Расчет стропил рекомендуется выполнять максимально точно, исходя из особенностей места строительства, внешней нагрузки на стропильную систему, размеров и конфигурации сооружения, характеристик материала для возведения крыши.

Виды нагрузок на стропила

Строительство скатной крыши требует создания прочного каркаса – несущей конструкции кровли. На этапе проектирования требуется выполнить расчет стропил, с целью определения длины и сечения элементов, которые принимают на себя основные нагрузки (постоянные и переменные).

К постоянным нагрузкам относится вес самого кровельного пирога, который состоит из внешнего покрытия, обрешетки, гидроизоляционного слоя, теплоизолятора, пароизоляции и внутренней обшивки чердачного или мансардного помещения. К этому же типу нагрузок относится вес оборудования или других объектов, которые планируется разместить на крыше или закрепить на стропилах изнутри.

Под переменными нагрузками подразумевается воздействие ветра и осадков, а также вес человека, занимающегося ремонтом или очисткой кровли. В этот же разряд входят и особые нагрузки, в том числе сейсмические – их наличие предъявляет повышенные требования к надежности крыши.

Расчет веса кровельного пирога

Прежде чем подойти к вычислению сечения стропильной ноги односкатной, двускатной или вальмовой крыши, важно определиться с весом кровельного пирога. Для этого требуется расчет, формула которого предельно проста: суммируется вес одного квадратного метра каждого слоя кровельной системы, а полученный результат умножается на 1,1 – поправочный коэффициент, позволяющий повысить надежность конструкции на 10%.

Таким образом, стандартный расчет веса кровли выглядит следующим образом: (вес 1 м 2 обрешетки + вес 1м 2 кровельного покрытия + вес 1 м 2 гидроизоляции + вес 1 м 2 утеплителя) × 1,1 = вес кровельного пирога с учетом поправочного коэффициента. При использовании большинства популярных кровельных материалов (за исключением наиболее тяжелых) данная нагрузка на стропила не превышает 50 кг/м 2 .

Разрабатывая проект односкатной или двускатной крыши достаточно ориентироваться на вес кровельного пирога, равный 55 кг/м 2 . Такой подход позволит возвести каркас кровли с запасом по прочности и в дальнейшем менять вид кровельного покрытия без перерасчета стропильной системы.

Снеговые и ветровые нагрузки

Для многих регионов России актуален вопрос снеговых нагрузок на стропила – от стропильной ноги требуется выдерживать, не деформируясь, тяжесть накопившегося снега. Чем меньше угол наклона кровли (обычно это относится к односкатной конструкции), тем выше снеговые нагрузки. Строительство практически плоской односкатной крыши требует использования стропил большого сечения и минимального шага их монтажа. При этом следует регулярно заниматься очисткой односкатной кровли, угол наклона которой не превышает 25°.

Формула S = Sg × µ позволяет вычислить снеговую нагрузку (S). При этом:

  • Sg – справочное значение веса снегового покрова на 1 квадратном метре горизонтальной поверхности (выбирается по таблице в СНиП «Стропильные системы» в зависимости от региона строительства),
  • µ — поправочный коэффициент, величина которого определяется углом наклона крыши.

Коэффициент µ равен:

  • 1,0 – угол наклона ската до 25°,
  • 0,7 – угол наклона ската от 25 до 60°.

Для крыш со скатами, угол наклона которых превышает 60°, снеговые нагрузки при расчетах не учитываются.

Для вычисления ветровой нагрузки (W) применяется формула W = Wo × k, где:

  • Wo – справочное значение ветровой нагрузки, характерной для конкретного региона (выбирается по таблице),
  • k – поправочный коэффициент, значение которого зависит от высоты сооружения и типа местности.

А – открытая местность (поле, степь, побережье),

Б – городская застройка, лес.

Как рассчитать длину стропил и сечение

Расчет длины стропил выполнить достаточно просто, если принять во внимание, что практически вся крыша представляет собой систему треугольников (неважно, речь об односкатной, двускатной или сложной кровле). Зная длину стен постройки, угол наклона ската либо высоту конька, при помощи теоремы Пифагора вычисляется длина стропильной ноги от края стены до конька. К полученному значению требуется прибавить величину карнизного свеса (если стропила будут выступать за край стены). В некоторых случаях карнизный свес формируется за счет установки кобылок – досок для наращивания стропильной ноги. Длина кобылок суммируется к длине стропила при расчете площади крыши – это позволит определить точное количество материалов для монтажа кровельного пирога.

Чтобы определить, доска или брус какого сечения подходит для возведения конкретной односкатной, щипцовой или вальмовой крыши, можно воспользоваться таблицей стандартов, в которой приведены соответствия между такими параметрами, как толщина пиломатериала, длина стропильной ноги и шаг установки стропил.

Параметры сечения стропил варьируются от 40×150 мм до 100×250 мм. Длина стропильной ноги зависит от угла наклона ската и длины пролета между противоположными стенами. При увеличении угла наклона ската увеличивается длина стропила, что требует использования пиломатериала большего сечения для обеспечения необходимой прочности конструкции. При этом снеговая нагрузка на крышу уменьшается, и можно сделать шаг установки стропил более редким. В то же время, уменьшение шага стропил ведет к возрастанию суммарной нагрузки на стропильную ногу.

Выполняя расчет, необходимо принимать во внимание все факторы, чтобы добиться необходимой прочности каркаса крыши, в том числе учитывать характеристики древесины (плотность, степень влажности, качество) при возведении деревянных конструкций, толщину элементов из металла – при строительстве металлических каркасов крыши.

Несущая конструкция крыши должна иметь высокую степень жесткости – требуется исключить прогиб стропил под нагрузками. Прогиб возникает, если были допущены ошибки при вычислении сечения элементов крыши и шага установки стропил. Если прогиб стропил был выявлен после монтажа кровли, можно использовать дополнительные элементы (подкосы) для придания жесткости конструкции. Если длина стропильной ноги односкатной, щипцовой или вальмовой крыши превышает 4,5 метра, без установки подкосов прогиб может образоваться независимо от сечения деревянных стропильных ног. Это следует учитывать, выполняя расчет длины стропил.

Основные принципы расчета базируются на том, что выбор толщины бруса зависит от суммарной нагрузки на крышу. Увеличение толщины стропила ведет к повышению прочности крыши, позволяет исключить прогиб, но при этом существенно возрастает суммарный вес стропильной системы, то есть, повышаются нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Стропила на жилых домах устанавливают с шагом 60 – 100 см, конкретная величина зависит от:

  • расчетной нагрузки,
  • сечения стропил,
  • характеристик кровельного материала,
  • угла наклона скатов,
  • ширины теплоизоляционного материала.

Расчет количества стропильных ног напрямую связан с шагом их установки. Изначально подбирается подходящий шаг монтажа, затем длину стены следует разделить на данное значение, прибавить к результату единицу и округлить число. Поделив длину стены на полученный результат, можно получить искомый промежуток между стропилами.

При определении количества стропил на одном скате важно помнить, что учитывается расстояние между осями стропильных ног.

Стропильные конструкции из металла

В частном домостроении использование металлических стропильных систем встречается реже, так как каркас из металла требуется монтировать при помощи сварки – это ведет к увеличению сложности и объема работ. Можно заказать изготовление конструкции на производстве, но ее монтаж потребует применения спецтехники. Проектирование каркаса крыши из металла требует точного расчета и соблюдения размеров всех элементов, поскольку отсутствует возможность подогнать деталь непосредственно при монтаже.

К прочности металлических стропильных систем нет претензий: использование металлопрофиля позволяет исключить прогиб стропил даже при перекрытии больших пролетов без установки дополнительных элементов для прочности и жесткости. Стропила из металла могут перекрывать пролеты более 10 метров, не образуя прогиб под расчетными нагрузками.

Выполняя расчет стропильной системы из металла, следует учитывать вес материала, нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Параметры прочности металлических стропил и их высокое сопротивление нагрузкам на прогиб позволяет значительно сократить количество данных элементов по сравнению с деревянной конструкцией.

Расчет металлического каркаса крыши следует вести, базируясь на справочных значениях прочности элементов (швеллеров, уголков, балок и т.д.) в зависимости от их формы и толщины. Следует учитывать размеры пролетов и угол наклона скатов.

Опорная конструкция для стропильной системы из металла (мауэрлат) должен представлять собой металлическую балку, надежно закрепленную на верхнем крае стены.

Конструкция стропильной системы односкатной крыши

Для возведения небольших построек и домов нет необходимости в устройстве кровли сложной конфигурации. В качестве проектного решения может быть принята стропильная система односкатной крыши. При этом схема упрощается, но появляются некоторые нюансы.

Преимущества и особенности односкатной системы

К достоинствам можно отнести:

  • простой расчет,
  • уменьшение количества узлов и присоединений,
  • упрощение монтажа,
  • снижение затрат на древесину,
  • устойчивость в ветровым нагрузкам,
  • ремонтопригодность.

Односкатная крыша устойчива к внешним негативным условиям, незатратна и проста в монтаже

При решении сделать такую крышу своими руками необходимо учесть следующие ее особенности:

  • необходимость возведения высоких продольных стен здания или специальных каркасов,
  • сложность использования подкровельного пространства в качестве мансардного помещения,
  • располагать дом или постройку на участке нужно так, чтобы в большинстве случаев ветер дул на высокую стену строения (необходимо ознакомиться с розой ветров района строительства),
  • угол наклона принимается в зависимости от используемого материала покрытия.

Схема включает в себя следующие основные элементы:

Конструкция стропильной системы односкатной кровли

При больших пролетах потребуется устройство своими руками дополнительных элементов, раскрепляющих несущие балки и увеличивающие их несущую способность:

  • подстропильные ноги (подкосы),
  • стойки,
  • прогны,
  • лежни,
  • схватки.

Все элементы изготавливаются из древесины хвойных пород первого или второго сорта. Чтобы правильно выбрать наиболее подходящий материал необходимо обращать внимание на следующие моменты:

  • место рубки (лучше выбирать северные регионы),
  • время рубки (прочнее будет дерево, срубленное в конце зимы – начале весны).

Расчет системы

Перед тем, как приступать к сборке конструкции своими руками, необходимо сделать расчет и правильно подобрать сечение всех элементов.

Устройство кровли – ответственный процесс, в котором нельзя допускать ошибок.

В зависимости от ширины здания и необходимого сечения стропильной ноги для проектируемого пролета, подбирают конструктивное решение стропильной системы.

Расчет длины стропильных ног

Подбор сечения

При возведении дома профессиональными строителями по заранее подготовленному проекту выполняется расчет по двум предельным состояниям, который определяет высоту и ширину несущих балок по двум требованиям:

Зависимость конструкции от величины пролета

При строительстве частного дома своими руками расчет можно не выполнять, но необходимо учесть рекомендации в зависимости от пролета. Стропила на односкатной кровле всегда наслонные.

  1. Пролет до 4,5 метров. Схема предполагает использования цельных стропильных ног, без раскрепления подкосами или стойками. Удобно и пользовать, если планируется устройство мансарды: позволяет увеличить свободное пространство за счет отсутствия промежуточных опор. Рекомендуемое сечение стропил при шаге 0,6 м – 50х150 мм, для шага 1,1 м потребуется увеличение до 75х175 мм.
  2. Пролет до 6 метров. В этом случае все зависит от угла наклона и пролета. В некоторых случаях хватит стандартной длины доски или бруса – 6 м. При большом угле наклона и пролете приближенном к 6 м потребуется стыковать стропильные ноги по длине. В качестве дополнительной опоры предусматривают подкосы (подстропильные ноги). В месте примыкания подкоса к стропилу стыкуют ногу по длине. Рекомендуемое сечение при шаге 0,6 м – 50х200 мм, при шаге 1,1 м – 100х200 мм.
  3. Пролет более 6 метров. В этом случае нужно сделать промежуточные стойки, которые возьмут на себя часть нагрузки и уменьшат провисание балки. Правильно устанавливать опоры так, чтобы каждый пролет стропильной ноги был менее 6 метров. Расчет в этом случае выполняют как для многопролетной балки с учетом промежуточных опор. При строительстве своими руками сечение берут так же как и для пролета до 6 м (предыдущий пункт). В этом случае все стропила являются составными.

Если между стропилами планируется своими руками укладывать утеплитель (теплый чердак, мансарда), то расчет учитывает минимальную высоту балок.

Толщина утеплителя не должна быть больше высоты стропильных ног для пенополиуретана, пенопласта и экструдированного пенополистирола.

Если планируется укладка минеральной ваты, то дополнительно учитывают вентиляционный зазор 5 см. Частично его обеспечивают за счет несущих балок, а частично за счет контробрешетки, которая монтируется поверх них.

Подбор шага балок

Шаг стропильных ног зависит от следующих факторов:

Таблица сечения стропил в зависимости от их длины и шага

  • нагрузка на кровлю и пролет,
  • тип теплоизоляционного материала,
  • наличие мансардных окон.

В первом случае зависимость обратно пропорциональная. Конструкция односкатной крыши предполагает уменьшение шага стропиловки при увеличении пролета или нагрузки. Для типа утеплителя можно привести следующие рекомендуемые значения расстояния между стропилами в свету (в чистоте):

  • пенопласт и экструдированный пенополистирол – 0,6 м,
  • минеральная вата – 0,58м,
  • пенополиуретан – шаг не зависит от утеплителя.

При проектировании мансарды и использовании в качестве источников света мансардных окон потребуется в местах их установки обеспечить шаг стропил на 4-6 см больше ширины окна.

Угол наклона

Угол наклона ската кровли

В зависимости от используемого типа кровельного покрытия допускается принимать разные углы наклона ската кровли. Ниже приведены значения для наиболее распространенных материалов. Важно помнить, что чем круче скат, тем меньше вероятность протечки и нагрузка на элементы, но это усложняет строительство и требует возведения высокой продольной стены.

  1. Керамическая черепица. Оптимальный угол наклона – 30-45 градусов, допустимый – 12-65 градусов.
  2. Битумная (мягкая) черепица. Оптимальный – 20-45 градусов, допустимый – от 6 градусов.
  3. Металлическая черепица. Оптимальный – 20-45 градусов, допустимый – от 12 градусов.
  4. Оцинкованная кровельная сталь. Допустимый – от 14 градусов.
  5. Шифер. Допустимый – 6-27 градусов.

Чем меньше угол наклона, тем меньше расход материалов на возведение, но при этом увеличивается нагрузка на кровлю и вероятность протечек.

Порядок выполнения работ

После того, как расчет завершен приступают к покупке материала и сборке конструкции.

  1. Обработка элементов антисептиком. Можно выполнить уже после установки в проектное положение, но если планируется хранить древесину, нужно обработать сразу после покупки.
  2. Гидроизоляция мест соприкосновения материалов с различными свойствами. В месте укладки мауэрлатов на кирпичную или бетонную стену нужно уложить слой рубероида, линокрома или гидроизола.
  3. Укладка мауэрлата и закрепление его на стене. Можно выполнять на проволоку, скобы, шпильки, анкерные болты.
  4. Укладка стропильных ног. Закрепление их на мауэрлат. Можно крепить с применением скоб, гвоздей или уголков на саморезы.
  5. Монтаж гидроизоляции и обрешетки.
  6. Укладка утеплителя.
  7. Кровельное покрытие.
  8. Монтаж нижней обрешетки и обшивки потолка.

Важно грамотно подобрать схему односкатной кровли, сечения элементов, шаг стропил и угол наклона. Соблюдение технологии выполнения работ своими руками обеспечит надежность и долговечность конструкции.


Теги: #Сечение стропил в зависимости от пролета

Стропила с подкосами

Стропила с подкосами

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.

Виды и устройство стропильной системы двухскатной крыши – обзор конструкции и узлов

Хозяева, решившие построить частный дом, как правило, отдают предпочтение более дешевой крыше с двумя скатами. Устройство такого типа кровли – довольно простое и практичное. Благодаря своей прочности, она отлично защищает дом от практически любой непогоды. В этой статье мы подробно расскажем об устройстве стропильной системы двухскатной крыши – как самой важной составляющей ее конструкции.

Коротко о понятии двускатной крыши

Двускатной именуют такую крышу, которая имеет два плоских ската в виде прямоугольника, закрепляемых вверху под углом, и треугольных проемов, расположенных в торцах, в которые монтируются фронтоны. Для обеспечения надежности и долговечности конструкции используются разного рода подпорные и поддерживающие узлы. Самой главной считается система стропил, о которой мы и поговорим ниже.

Узлы конструкции крыш с двумя скатами

По большому счету, все составные части крыш с двумя скатами – это пиломатериалы с различной формой, сечением и длиной, то есть брусья и балки, доска и рейки.

Мауэрлат

Делают мауэрлат из квадратного, размерами сечения, как правило, от 10 до 15 см. Он укладывается по всей длине несущих стен, с последующим закреплением при помощи резьбовых стержней или анкеров. Служит данный элемент кровли для распределения нагрузки от стропил к несущим стенам.

Стропильная нога

Различные типы стропил также изготавливаются из бруса, сечением 15 на 5 (иногда 10) см. Из них собирают контур кровли в виде треугольника, на который будет приходиться вся сила ветра, града, снега и иных проявлений непогоды. Для обеспечения нормальной прочности стропила размещают с промежутками от 0,6 до 1,2 м. С уменьшением этих показателей крыша, соответственно, будет становиться более тяжелой. Промежутки между стропилами также будут зависеть и от конструкционных особенностей применяемого кровельного материала.

Лежень

Представляет собой аналогичный мауэрлату квадратный брус – 10×10 или 15×15 см. Укладывается он на внутреннюю часть несущей стены, для обеспечения равного распределения нагрузки, идущей от кровельных стоек.

Затяжка

Этот узел используют для каркасной конструкции с висячими стропилами. Он является завершающей частью треугольника стропил, не дающий ему расходиться.

Стойки

Также используется квадратный брус. Располагают стойки вертикально, они будут поглощать нагрузку от конька и перенаправлять ее на несущую стену дома.

Подкосы

Данные компоненты играют роль передаточных звеньев от стропил к несущим конструкциям. После соединения стяжек с подкосами образуется крепкая ферма. Даже если представить, что имеется большой пролет, ферма все равно сможет противостоять всем нагрузкам.

Обрешетка

Обрешетку получают путем укладки брусков под прямым углом к стропилам. Перенося всю массу кровли на стропильные ноги, этот элемент конструкции скрепляет их еще лучше. Лучше всего для создания обрешетки применять обрезные доски или бруски. Если таковых нет, подойдет и необрезная доска, но с нее должна быть снята кора. Если вы будете использовать любой тип мягкой кровли, то понадобится сплошная обрешетка. В этих целях можно воспользоваться водоотталкивающими фанерными листами.

Конек крыши

Коньком называется место кровли в верхней ее части, где происходит соединение двух скатов крыши. Формируется он после соединения стропильных ног – укладывается горизонтально.

Свес кровли

Является элементом, выходящим из-за стены приблизительно на 40 см, он не дает дождевым осадкам промочить стены.

Кобылки

Давайте разберемся,что такое кобылка и для чего она нужна. Этот узел крепления стропильной системы необходим для организации свеса крыши. Кобылки используют лишь в тех случаях, если стропильные ноги получаются очень короткими, и их недостаточно для свеса. В таких ситуациях ноги приходится удлинять при помощи кобылок, которые представляют собой не что иное, как доски чуть меньшего сечения.

Разновидности стропильных систем

Таких систем насчитывается две: наслонного и висячего типа. Ко второму типу прибегают тогда, когда внешние стены дома находятся на удалении друг от друга на 10 м или еще меньше. К нему еще прибегают в случае, когда между стенами не планируется устанавливать несущую стену, разделяющую дом на две части.

В иных случаях нужно устанавливать систему стропил наслонного типа. Если возводящийся дом разделяют не несущей стеной, а колонами, то устанавливают одновременно две стропильных системы. Стропила, которые укладывают под укосом, будут опираться на колонны, а висячие должным образом будут расположены между ними.

Висячая стропильная система

Такая конструкция характеризуется тем, что в качестве опор под стропила выступают боковые стены. Негативным нюансом является то, что возникают распирающие нагрузки, которые спустя некоторое время могут повреждать стены. Для недопущения этого, соединение стропильных ног осуществляют при помощи затяжек. Таким образом создается жесткий треугольник, который не деформируется из-за нагрузок, а висячая стропильная система двухскатной крыши остается надежной и устойчивой. Нередко затяжки заменяют балками перекрытия, в особенности это требуется, если вы планируете возводить мансарду под крышей.

У такой стропильной конструкции двухскатной крыши есть и положительные стороны, а именно – можно не производить крепление мауэрлата. К тому же, довольно просто устанавливаются узлы конструкции, в которых стропильные ноги опираются на стены. Для придания ферме ровных очертаний и устойчивости, через слой изоляции прокладывают доску, тем самым увеличивая площадь опоры. Ниже опишем главные типы трехшарнирных висячих стропил.

К первому виду можно отнести обычную треугольную трехшарнирную арку. Такая конструкция является несложной – это закрытый треугольник с двумя верхними сторонами, предназначенными для противодействия нагрузкам на изгиб. Вместо затяжки в этой конструкции можно использовать стальной тяж. Карнизный узел можно выполнить одним из существующих конструкционных решений: при помощи ортогональной лобовой врубки или с использованием дощатых или пластинчатых креплений.

Особенности крепления узлов висячих стропил

Далее следует трехшарнирная треугольная арка с усиленной бабкой или подвеской. Такую разновидность использовали давным-давно, при строительстве огромных помещений промышленного или сельскохозяйственного назначения, имеющих пролеты свыше шести метров. Она не подходит для сооружения частных домов. В основе ее лежит то, что масса затяжки приходится на конек. Данные узлы скрепляются между собой и хомутом подвески методом косого или прямого прируба. В качестве крепежных элементов применяются болты. Подвеску из дерева именуют бабкой, а из стали – тяжом. Данный элемент свисает с узла карниза. Затяжку закрепляют к ее низу через накладки из дерева. В качестве переходников используются хомуты, дающие возможность изменять прогиб затяжки в случае ее провисания.

Третьей следует трехшарнирная треугольная арка с приподнятой затяжкой. Если вы собираетесь обустроить под крышей мансарду, то такая схема в данном случае подойдет, как нельзя лучше. Растяжка устанавливается не снизу, а сверху. Стропила закрепляются на балке мауэрлата методом ползуна. Таким образом, нагрузка распределяется равномерно, а вся система становится устойчивой. При этом торцы стропил должны выходить за пределы наружных стен дома с крышей с открытыми стропилами. Если вы собираетесь устанавливать подвесной потолок или прокладывать слой изоляции, то затяжку лучше уравновесить подвеской.

Существует и трехшарнирная треугольная арка с ригелем. Ее устанавливают, когда присутствуют довольно высокие распорные нагрузки. В нижней части закрепляется затяжка, а сверху – ригель. Установка мауэрлата в данном случае не нужна. Учтите, что ригель не должен быть оснащен шарнирным креплением к стропилам, иначе конструкция получится шаткой.

Далее стоит рассказать об арках с дополнительными подкосами в стропильной системе. Если вы решили устанавливать длинные стропила, то их нужно будет подпирать. Для этой цели потребуются подкосы, которые будут уменьшать нагрузку на прогиб на стропила. В виду отсутствия несущих стен, подкосы придется убирать в бабку. Как правило, затяжка в такой системе – комбинированная, скрепленная прирубом. Таким образом, происходит подтягивание вниз конькового узла, который, в свою очередь, сжимает подвес и стропила.

Наслонная стропильная система двухскатной крыши

Имеют свои узлы конструкции и наслонные стропила. Прямо в центре такой системы устанавливается вертикальная балка, через которую масса всей крыши направляется от конька к несущей стене, расположенной посредине здания.

В безраспорном типе наслонных стропил стропильные ноги испытывают лишь усилие на изгиб.

Их установку можно осуществлять одним из трех вариантов:

  • В роли опоры под стропила выступает мауэрлат. Крепление осуществляется при помощи метода врубки зубом. Для надежности используют хомуты или проволоку. Верхушки стропил укладывают на прогон конька, скрепляют конструкцию методом скользящих опор. Пробоины сверху стропил нужно не забыть закрепить.
  • Второй вариант является наиболее популярным. В данном случае нижняя часть стропил закрепляется к мауэрлату подвижным методом соединения – ползуном, или штучным бруском. Для лучшей фиксации ноги, сверху можно вбить гвоздь или закрепить гибкую стальную пластину. Уложенные на прогоне конька стропила закрепляют или пробоинами попарно, или по одному к прогону.
  • Наконец, последний из методов монтажа выделяется тем, что стропила и прогон конька закрепляются наглухо. Достигается это за счет набивания дощечки с двух сторон в одном направлении с брусом конька. Данный метод сложнее реализовать, из-за чего применяется он не так часто.

Правила установки стропил наслонного типа

Наслонные стропила распорного типа по своей конструкции практически не отличаются от описанных выше трех вариантов, за исключением одного нюанса: вместо жесткого крепления стропил нужно использовать подвижное крепление. Распорные стропила такого типа отличаются тем, что для них не обязательно устанавливать прогон. Для распорной системы нужно очень тщательно закреплять мауэрлат к стенам дома. При этом они должны быть толстыми и крепкими.

Немного о наслонных стропилах с подкосами. Они представляют собой третью подстропильную ногу, которая работает на сжатие, и устанавливается с наклоном в 45 градусов. В итоге можно перекрывать даже 14-метровые пролеты, при этом балки могут быть использованы не самых больших сечений.

В расчете крепления подкосов нет необходимости, можно просто зафиксировать их с двух сторон, расположив под стропилами. Это предотвратит подкос от смещения. Нужно всего лишь ровно срезать угол подкоса, беря во внимание наклон стропил. Чтобы определиться с тем, какого сечения нужны узлы наслонных стропил, вычисляют усилие на нажатие.

К последнему типу наслонных стропильных систем стоит отнести конструкции на подстропильных балках.

Если в вашем доме будет две несущие стены, ты понадобится устанавливать две подстропильные системы. В них входят балки, смонтированные на стороне крыши, которая длиннее. Под балками смонтированы стойки, а в качестве опор служит лежень и расположенные внутри стены дома. В случае отсутствия прогонов, стойки устанавливаются под всеми стропилами. Верхушки стропильных ног соединяются друг с другом, после чего их перевязывают накладками из дерева или стали. В виду отсутствия конькового прогона создается распор.

Затяжку устанавливают ниже сквозного прогона – таким способом избавляются от распора в безраспорной системе. Снизу стоек для улучшения устойчивости закрепляют схватки. Они выполняют функции ригеля, принимая на себя нагрузки сжатия, а также не дают стойкам упасть. Фиксируются расшивки крест-накрест.

В этой статье мы подробно рассказали о том, как усилить стропила двухскатной крыши, какими бывают такие системы, и как их устанавливать.


Что такое стропила без подкосов

Что такое стропила

Стропила являются несущей конструкцией, на которой держится вся крыша. На них ложатся кровельные материалы. От их прочности зависит, как долго простоит крыша и когда необходимо производить ремонт крыши.

По способу опирания делятся на стропила с подкосами и стропила без подкосов. О первых мы расскажем в одной из следующих статей, а о второй – прямо сейчас.

Что называют стропилами без подкосов

Стропилами без подкосов называют стропила стоящие на опорах без дополнительных упоров. При их использовании стропильная система крыши может быть смонтирована как с передачей распора на мауэрлат, так и без его передачи.

Совет. Если вы ведете строительство дома своими руками – используйте стропила без подкосов при монтаже односкатных крыш с пролетом не более 4.5 м или двускатных при пролете не более 9 м.

Как крепятся стропила без подкосов

В умных книгах говорят о том, что «Работающее на изгиб стропила, к которым относятся стропила без подкосов, не передающие распор на стены, должны иметь одну опору закрепленной, но свободно вращающейся, а другую свободно вращающейся и подвижной.»

Таким условиям соответствуют 3 варианта закрепления стропил:

  1. Низ стропильной ноги либо подшивается опорным бруском, либо на нем делается запил зубом. За счет этого он упирается в мауэрлат. В верхней части горизонтальный запил со скосом.

Глубина запила не может быть более четверти высоты стропила.

Верхние концы стропильных ног свободно укладываются на прогон. В двускатных крышах их крепят к прогону по типу скользящей опоры, а между собой не скрепляют.

Из-за трудностей монтажа данная схема практически не применяется на двускатных крышах. Применение такой схемы теми, кто ведет строительство дома своими руками, может спровоцировать появление протечек и экстренный ремонт крыши.

Кроме того, при прогибе стропил, под действием нагрузок, приходится расплачиваться раскрыванием конькового узла кровли, появлением протечек. Таким образом, ремонт кровли может понадобиться в самый неподходящий момент.

Зато при монтаже односкатных крыш подобная стропильная система используется достаточно часто.

  1. Нижняя часть стропильной ноги устанавливается на ползун, в верхняя часть закрепляется гвоздями, болтом, упиранием в прогон или с противоположную стропильную ногу.

Этот способ крепления стропильных ног является наиболее популярным при монтаже двускатных крыш.

Совет. Используя этот вариант особое внимание уделите креплению стропильной ноги на мауэрлате с соблюдением проектного ( или согласованного шага. Игнорирование этого совета может привести к тому, что кровельные материалы при монтаже лягут с образованием клина около конька.

  1. Низ стропильной ноги изготавливают на ползуне, а верх закрепляют жестко.

Этот способ не дает распора. Однако при нем в коньковом узле образуется изгибающий момент, который может привести к разрушению крыши.

Вы наверняка обратили внимание на то, что во всех трех вариантах нижний конец стропильной ноги выполняется на подвижной опоре, а верхний на шарнире.

Следует отметить, что описанная выше стропильная система не относится к разряду устойчивых. Для того чтобы устранить этот недостаток противолежащие стропильные ноги фиксируются горизонтальными схватками. Для еще увеличения устойчивости конструкции в места пересечения схваток со стойками, держащими коньковый прогон, их крепят друг с другом.

Чем ниже установлена схватка, тем устойчивее конструкция. Однако обычно их устанавливают на высоте около 2 м для того, чтобы они не препятствовали проходу человека.

Чем ниже установлены схватки, тем лучше. Обычно их устанавливают на высоте не менее 1,8–2 м от поверхности перекрытия, чтобы они не мешали проходу человека.

Однако не следует считать стропильные системы, смонтированные из стропил без подкосов хронически неустойчивыми. Неустойчивость безраспорной стропильной системы проявляется только на крышах, где невозможно коньковый прогон от горизонтального смещения. При применении их на вальмовых крышах, в домах у которых фронтоны сложены из кирпича, блока или камня безраспорные стропильные системы устойчивы, их колебания не деформируют кровельные материалы, уложенные на крышу, и не заставляют хозяев делать внеплановый ремонт кровли.

Наслонные стропила: обзор конструктивных схем + план 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.

Содержание

Особенности наслонных стропил

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.

Виды стропильной системы двухскатной крыши: для маленьких и больших домов

В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые все вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов ее организации накопилось немало, и каждая имеет свои особенности в построении узлов и врубок. Подробнее о том, какой может быть стропильная система двухскатной крыши и как при этом должны крепиться стропила и другие элементы системы поговорим подробнее.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).

Схема двускатной крыши

Теперь о составляющих системы и их назначении:

  • Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
  • Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
  • Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
  • Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
  • Лежни — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
  • Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
  • Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.

В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».

Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.

Разница в конструкции наслонных и висячих стропил

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

С наслонными стропилами

В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.

Простейший вариант наслонных стропил

Безраспорные схемы и узлы врубок

Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.

Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.

Простая безраспорная система двускатной крыши с наслонными стропилами

Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом — не более сечения балки. Глубина врубки — не более 0,25 ее высоты.

Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.

Такую схему без наличия опыта делать не рекомендуется: при малейшей неточности выполнения появляются распорные силы и конструкция становится нестабильной.

Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.

Вариант крепления стропил без распора на стены

Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.

Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.

Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках

Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.

Варианты стропильных систем со схватками

Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.

Схемы стропильных систем двускатных крыш со схватками

К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.

Крепление схватки к стропильным ногам и коньковому брусу

Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.

Системы наслонных стропил с подкосами

В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).

Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.

Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса

Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.

Система стропил со смещенным относительно центра вертикальным прогоном

Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.

Система для домов с двумя внутренними несущими стенами

Если в доме есть две несущие стены, устанавливают две подстропильные балки, которые расположены над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются лежни , нагрузка от подстропильных балок передается на лежни через стойки.

Системы с подстропильными балками

В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.

В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.

Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.

Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона

Для крепления стоек используются гвозди дляной 150 мм и болты 12 мм. Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.

Как правильно построить стропильную систему для двухскатной крыши своими руками


Стропильную систему двухскатной крыши под силу возвести даже новичку, так как это довольно простая конструкция. Для возведения двухскатной стропильной системы необходимо заранее ознакомиться с деталями, подсчитать необходимые материалы для монтажа и выполнить требуемые расчеты. Следует знать, что при расчетах несущая способность данной конструкции зависит от влияния внешних факторов, таких как ветер, снег, а так же давление веса материалов.

Для того чтобы процесс строительства стропильной системы двухскатной крыши дался Вам как можно легче, ниже представлена подробная пошаговая инструкция по строительству стропильной системы своими руками.

Требования к строительным материалам


Для устройства стропильной системы лучшим вариантом будет использование пиломатериалов из хвойных пород древесины — сосны, ели или лиственницы, I — III сорта.

Материал для стропил берется не ниже II сорта, мауэрлат изготавливается из досок или бруса II сорта, для стоек и прогонов берется материал II сорта, обрешетка изготавливается из пиломатериала II-III сорта, это зависит от кровли. Ригели, затяжки выполняют из материала I Сорта. На накладки, подкладки можно применять материал III сорта.

Обратите внимание! Пиломатериал должен быть сухим с влажностью не более 20 %. Перед установкой его следует обработать огнезащитными составами и антисептиками против грибковых заболеваний.

Хранить пиломатериал нужно под навесом, обеспечив защиту от солнца и влаги. Площадку для складирования выровнять, пиломатериал переложить подкладками для вентиляции.

Для монтажа потребуются крепежные элементы: стяжки, пластины, шпильки, болты с шайбами и гайками, саморезы с прокладками ЕРDМ, толщиной 2,8мм, монтажная лента, кронштейны оцинкованные.

Кронштейны применяются при креплении мауэрлата, крепят их гвоздями или саморезами.

КР уголки служат для прикрепления стропил к мауэрлату, препятствуют смещению стропил.

Весь крепежный материал должен быть изготовлен из высококачественного материала и иметь защиту от коррозии.

Инструменты для возведения стропильной системы


Для монтажа стропильной системы двухскатной крыши понадобятся следующий набор инструментов:

  • рулетки, разной длины 5, 10, 20 метров;
  • маркеры, карандаши;
  • шнур, для натяжки;
  • молотки, разных назначений, гвоздодер;
  • ножницы, для раскроя;
  • кровельный нож;
  • шпатель;
  • скотч;
  • ножовки, электропила, электродрель с различными сверлами и насадками;
  • шуруповёрт с насадками;
  • разметки, уровни горизонтальный и вертикальный;
  • рейки, линейки;
  • пена монтажная;
  • страховочный ремень и веревка — для безопасной работы.

Весь инструмент на кровле содержать в сумке для инструментов, в целях безопасности.

Виды стропильных систем для двухскатной крыши

Насланные стропила

Опираются на мауэрлат и стойки, установленные на внутреннею стену, с равным стропилам шагом. Для придания жесткости при пролетах 6 м, дополнительно ставят подкосы.

Схема наслонных стропил двускатной крыши

Висячие стропила

Если здание небольшой ширины, можно устраивать стропильную систему, когда стропила опираются на мауэрлат или стены, без промежуточных опор. Максимальный пролет — 9 метров. Такие кровли иногда, можно устраивать без мауэрлата. Стропила устанавливаются на стену, с использованием прокладок, на стропила в таком варианте, действует изгибающий момент.

Что бы разгрузить, ставятся деревянные или металлические накладки. Они надежно укрепляют угол. Для висячих стропил большего пролета устанавливается бабка и подкосы. Для висячих систем, стропило устраивают большего сечения, и пиломатериал выбирают не ниже I II сорта.

Схема висячих стропил двускатной крыши

Расчет стропильной системы

Определить нужное в стропильной системе сечение бруса двухскатной крыши, можно собрав все нагрузки, воздействующие на нее: вес покрытия, обрешетки, снега, давление ветра, осадки.

Постоянные нагрузки можно определить по весу 1 м 2 кровельного покрытия, обрешетки. Важно что бы вес на 1 м 2 кровли был в пределах 40-45 кг.

Переменные нагрузки от снега, ветра рассчитываются по табличным значениям нормативных документов СНиП, в зависимости от высоты здания, температурной зоны. Нагрузка от снега, равна его весу, умноженного на коэффициент, зависящий от уклона ската. Все эти расчеты выполняются при проекте.

А если нет проекта, и кровля возводится на небольшое здание? Нужно посмотреть на строительство дома по соседству, которое выполняется по проекту, по площади кровли одинаковой с вашей постройкой. Стропильная система двухскатной крыши послужит образцом.

Размеры бруса для стропила

На верхней точке укладывается конек, который соединяет стропила. Высота конька зависит от наклона кровли. На наклон влияет выбор материала покрытия. Минимальные размеры таковы:

  • для черепичных кровель, шифера 22 гр.;
  • для металлочерепицы — 14 гр.;
  • ондулин — 6 гр.;
  • профнастил — 12 гр.

Оптимальный угол 35-45 гр. наклона, обеспечивает быстрый сброс воды и снега. В регионах с сильными ветрами, кровли делают пологими и тогда угол наклона в пределах 20-45 градусов.

Определить высоту можно по формуле: Н=1/2Lпр*tgA. Где А угол наклона, L-ширина здания.

Рассчитать длину стропила на двухскатную крышу, можно по формуле: Lcтр=1/2Lпр*sinA.

Задача упрощается, при использовании готовой таблицы. От ширины здания и угла наклона, зависит коэффициент. Коэффициент умножить на 1⁄2 ширины здания.

Стропила изготавливают из брусков сосны или ели, сечением 50×100 мм, 50*150 мм.

Размер стропил зависит от шага. Шаг стропил меньше, устанавливается большее количество, сечение будет уменьшаться. Расстояние между стропилами у двухскатной крыши находится в диапазоне от 600 мм до 1800 мм, все зависит от конструкции крыши и используемых для её строительства материалов.

Таблица размеров стропил, в зависимости от шага их установки
Длина

стропил, мм

Расстояние между стропилами, ммРазмер сечения бруса стропил, мм
до 3000120080 × 100
до 3000180090 × 100
до 4000100080 × 160
до 4000140080 × 180
до 4000180090 × 180
до 6000100080 × 200
до 60001400100 × 200

Кровля не оканчивается на уровне стен, ее продлевают на 500 мм наружу. Стропильная нога может выступать, или наращивается доска или брусок. В таком случае влага не попадает на стену, не заливается фундамент.

Пошаговый монтаж конструкции стропильной системы двухскатной крыши

Стропильная система двухскатной крыши состоит из следующих элементов:

Монтаж мауэрлата

Крепеж мауэрлата к монолитному железобетонному поясу

Мауэрлат распределяет равномерно нагрузку на стены здания, его монтаж можно выполнить несколькими способами:

  • крепиться к стене через армированный железобетонный пояс со шпильками;
  • шпильки вставляются в кладку;
  • простой и распространенный способ для простых кровель, крепление катанкой.

Для него берут брус сечением 100×100 мм,150×150 мм или 200×200 мм. Какое сечение выбрать, зависит от размеров кровли и ее покрытия. Мауэрлат стыкуют по длине, для этого сделать запил по 100 мм, длиной 500 мм, сложить бруски и скрепить шпильками.

В углах мауэрлат связывают врубками в пол бруса, скрепляют скобами или болтами. У деревянных построек, мауэрлат это, последний венец. На кирпичных стенах, выполнить монолитный армированный железобетонный пояс, сечением 400×300 мм. По поясу выставить штыри с резьбой 12 мм в диаметре, через 120 мм, для крепления.

В мауэрлате высверлить отверстия диаметром 12 мм, уложить, так чтобы штыри прошли в отверстия. Сверху затянуть гайками. Предварительно под брусок укладываем два слоя рубероида или толя. С наружной стороны стены, мауэрлат заложить кирпичом. Укладку мауэрлата выполнить на ровное по горизонтали и вертикали основание. Нужно проверить уровнем горизонтальность поверхности. Проверить диагонали. При необходимости выровнять подкладками.

Инструкция монтажа лежней, стоек, стропил, подкосов и затяжек

Устройство стропильной системы двухскатной крыши своими руками выполняется в следующем порядке:

  1. Произвести монтаж лежня, при насланных стропилах.
  2. Разметить шаг установки стропильных ног.
  3. Заготовить по размеру стойки.
  4. Установить их, если есть необходимость раскрепить распорками.
  5. Уложить прогон. Проверить геометрию. Установить крепеж.
  6. Примерить первую стропильную ногу, разметить места подрезки.
  7. Сделать разметку точек и установить стропила в начале и конце крыши, натянуть между ними шнур, для того что бы выравнивать по нему остальные элементы.
  8. Установив стропильную ногу, прикрепляем её вначале к мауэрлату, потом к прогону конька, друг к другу.
  9. Прикрутить проволокой к мауэрлату каждую вторую ногу.

Крепление стропил к мауэрлату делают при помощи врубок, упорных уголков и подшивного опорного бруска. Укрепить гвоздями или скобами.

Способы крепления стропил к мауэрлату

Опорные стойки установить на лежни или подкладки и накладки. Лежень это брус 50×100 мм или 50×150 мм, укладывают на среднею стену по прокладке из рубероида. Под подкладки выложить кирпичные столбики, высотой 2 кирпича.

Стропильные ноги между собой соединяются на коньке. Рассмотрим распространенные узлы соединения стропильной системы:

  1. Делают пропилы у одной ноги и запил у другой. Вставляют одну ногу в пропил другой и скрепляют болтом.
  2. Устанавливают накладки, деревянные или металлические.
  3. При помощи врубок в прогон, закрепляют гвоздями или болтами.

Способы соединения стропил на коньке

Для устойчивости кровли к ветровым нагрузкам, устанавливают затяжки, подкосы и прогоны. Затяжка это брусок 100×150 мм, прогоны и подкосы выполняются из бруска 50×150 мм или 100×150 мм.

С установкой схваток надежность конструкции стропил повышается. Сечения бруса одинаково со стропилами. К ногам крепятся болтами или гвоздями. Устройство подкосов добавляет жесткости конструкции. Их устанавливают плотно, к поверхности стропила

Пиломатериал имеет стандартную длину 6 м. Стропила могут быть длиннее. Тогда необходимо стыковать их. Есть несколько способов соединения:

  1. Скрепить, наложив бруски с двух сторон в месте стыка, соединить их гвоздями в шахматном порядке.
  2. Соединить нахлестом, одной части стропила на другую, на расстоянии 1 метра, крепить гвоздями в переменном порядке.
  3. Выполнить прируб наискось, вырубить часть ног стропила, соединить их, укрепив болтами.

Устройство обрешетки

По стропилам кровли устраивается обрешетка. Она служит для распределения нагрузки от кровельного материала, снега на стропила. Играет роль воздушного зазора между кровлей и стропильной системой.

Конструкция обрешетки зависит от принятого кровельного материала:

  • под мягкую черепицу обрешетку делать сплошной, на стропила укладывается антиконденсатная пленка, сверху прижимается контр рейкой, на неё прибивается обрешетка, затем плиты ОСП и подкладочный ковер, на верх укладываем черепицу.
  • под кровлю из профнастила обрешетку выполнить разреженную. Шаг обрешетки зависит от марки профнастила, его толщины и угла наклона кровли.
  • обрешетку под стандартный шифер делать с шагом 500 мм из бруска 75×75 мм или 50×50, а так же доски от 30×100 мм. Следует учесть особенности конструкции кровли, при окончательном выборе подходящего варианта.

Пиломатериал, из которого изготавливается обрешетка, это сосна первого или второго сорта. Ширину желательно брать не больше 14 см. При ширине более, доски могут покоробиться и повредить кровельный настил. Длина гвоздей в три раза должна превышать толщину обрешетки. Доски уложить вдоль конька. Первую доску установить большей толщины на высоту кровельного покрытия.

Сплошную обрешетку устраивать по скату кровли.

Первым слоем класть вдоль конька доску от нее на расстоянии 500-1000 мм следующею и так далее. Вторым слоем стелить обрешетку направлением вдоль стропил. Стык между досками устраивать только на стропилах в разбежку. Гвоздь утапливать полностью с головкой в мякоть древесины.

Рекомендуем посмотреть видео, где наглядно можно посмотреть на конструкцию стропильной системы двухскатной крыши, послушать советы профессионалов по строительству крыш.
” alt=””>

Карнизные свесы

Устраиваются для защиты от атмосферных осадков, играют эстетическую роль. Карнизные свесы устраивают плотно без щелей. Заключительный этап по устройству кровли.

Схема устройства карнизного свеса двухскатной крыши

Фронтон

Двухскатная кровля имеет два фронтона. Они имеют форму треугольника, с вершиной у конька и боковые стороны совпадают со скатами кровли. Фронтоны поддерживают стропила и ограждают чердачное помещение. Защищают от ветра и осадков, придают устойчивость кровли.

В деревянных зданиях фронтон делают каркасным. В кирпичных зданиях, каркасными или из кирпича. Фронтоны из кирпича или газоблока, возводятся раньше устройства кровли. Требуют очень точного исполнения.
” alt=””>
Каркасные фронтоны вписывают в готовый проем, когда стропильная система уже собрана.
Из брусков и досок возводится каркас. Эти элементы каркаса соединяют на шипах или в пол дерева, далее все крепится гвоздями. Обшивка производится доской, вагонкой или сайдингом, выдерживая цветовую гамму в отделке фасада здания. Для устройства оконного проема создается каркас по размерам окна. В случает утепленного чердака, необходимо будет утеплить и фронтон. Утеплитель закладывают в середину каркаса. Применяют утеплитель из минерально ваты с пониженной горючесть. С наружной стороны каркас обшивают гидро-ветрозащитной пленкой или ветрозащитной мембраной, с внутренней стороны под отделочный материал вставляют паронепроницаемую пленку или паронепроницаемую мембрану.
” alt=””>

Стропила крыши наслонные деревянные конструкция монтаж

Для равномерной передачи нагрузки от крыши на стены, а также для удобства крепления концы стропильных ног опирают на настенный брус (мауэрлат), укладываемый с внутренней стороны наружных стен. Для предохранения мауэрлата от загнивания его изолируют от стены обмазкой из смолы или обертывают толем.

При значительной ширине здания (более 6 м) для устройства односкатных и двускатных крыш необходимо использовать внутренние опоры — несущие внутренние стены, столбы. В этих случаях по внутренним опорам укладывают лежни, на них через 3—6 м друг от друга устанавливают стойки, которые поддерживают верхние прогоны.

В продольном направлении в плоскости стоек и прогонов устанавливают также подкосы, повышающие жесткость конструкции. Система стоек, подкосов и прогонов образует опорную раму для стропильных ног. При длине стропильных ног более 5,5 м для создания дополнительной опоры и уменьшения сечения под каждую стропильную ногу ставят подкос. В конструкцию наслонных стропил иногда входит также горизонтальная схватка из досок (ригель). Такой элемент обычно применяется в тех случаях, когда система стропил несимметрична или отсутствует средний верхний прогон (коньковой брус) по продольной оси здания (рис.26).


Рис. 26. Конструктивные схемы наслонных стропил: а — при односкатных крышах: б — при двухскатных крышах; 1 — стропильная нога; 2 —мауэрлат: 3 —прогон; 4 — подкос; 5 —лежень; 6 — ригель.

Стропильные ноги устанавливают параллельно друг другу на одинаковом расстоянии и опирают нижними концами на мауэрлат, а верхними — на коньковой брус. Если коньковой брус отсутствует, опорой верхнего конца каждой стропильной ноги служит стропильная нога противоположного ската.

Размеры поперечных сечений несущих элементов стропил (стоек, прогонов, подкосов, стропильных ног) устанавливают на основании расчетов, а размеры сечений ненесущих элементов (ригелей) принимают по конструктивным соображениям.

На углах здания с четырехскатными крышами устанавливают диагональные стропильные ноги, размеры сечения которых принимают обычно несколько большими, чем остальных стропильных ног, так как диагональные ноги имеют значительную длину и, кроме того, на них опираются нарожники — укороченные несущие элементы стропил. Нижние концы стропильных ног и нарожников, опирающиеся на мауэрлат, обычно не выходят за его пределы. Поэтому к концам стропильных ног и нарожников прибивают короткие доски (кобылки) толщиной 40 мм, которые служат для укрепления крыши над стеной и карнизом.

Для защиты крыши от сноса сильными ветрами нижние концы стропильных ног необходимо с помощью проволочных скруток связать с костылями, забитыми в стену над чердачным перекрытием.

Широко применяются сборные наело иные стропила индустриального изготовления. Такие стропила очень экономичны, так как не требуют большой затраты труда на строительной площадке и их можно собрать в короткий срок.

Стропильная ферма представляет собой плоскую, геометрически неизменяемую решетчатую систему, состоящую из связанных между собой элементов (стержней). В качестве несущей конструкции крыши фермы применяются в зданиях, где нельзя   использовать  наслонные стропила из-за отсутствия внутренних опор. По форме фермы могут быть треугольные, полигональные, прямоугольные (с параллельными поясами). Стропильные фермы бывают деревянные, металлодеревянные, железобетонные и стальные.

Деревянные фермы несложной конструкции иногда называют висячими стропилами. Конструктивная схема висячих стропил зависит от размеров перекрываемого пролета. При пролете до 6 ж конструкция висячих стропил состоит из двух стропильных ног и ригеля, или затяжки, скрепленных между собой врубками или болтами. Такие стропила устанавливают с интервалом 1,5— 1,7 м друг от друга. Висячие стропила для пролетов от 6 до 10 м состоят из двух стропильных ног, затяжки, стягивающей их концы, и подвески. В этой, как и в других подобных системах, затяжка прикреплена к подвеске с помощью хомута, что предохраняет ее от провисания. При увеличении размеров перекрываемого пролета конструкция усложняется: для пролетов свыше 12 м устраивают фермы, которые содержат дополнительные элементы — раскосы и промежуточные стойки.

В некоторых зданиях с целью уменьшения веса конструкции и экономии древесины применяют металлодеревянные фермы. В таких фермах сжатые элементы (верхний пояс, раскосы) выполнены из дерева, а растянутые (стойки) — из стали.

По фермам, устанавливаемым обычно на расстоянии G м друг от друга, укладывают прогоны, а по ним — стропильные ноги из досок или брусьев через 1,2—1,5 м.

В строительстве промышленных зданий часто применяют железобетонные несущие конструкции крыш в виде железобетонных ферм или балок.

Железобетонные фермы изготовляются в заводских условиях пролетами 12; 18; 24; 30 м из предварительно напряженного железобетона.

По очертанию фермы бывают сегментные и с горизонтальными поясами — в зависимости от принятой формы крыши.

Железобетонные балки, применяемые в качестве несущих конструкций крыш, выпускаются заводами из предварительно напряженного железобетона для пролетов 6; 12; 18 м. Балки изготовляют односкатные, двухскатные и с параллельными поясами (рис. 27). В поперечном сечении балки имеют форму двутавра или тавра. Ширина верхней полки (300—400 мм) достаточна для опирания плит покрытия, прикрепляемых к балке сваркой с помощью закладных деталей.

Железобетонные несущие конструкции крыши значительно увеличивают вес здания. В связи с этим для зданий с большими пролетами (24—30 м) целесообразно применять в качестве несущих конструкций стальные фермы.

Стальные фермы выполняют из спаренной угловой стали, скрепляемой в узлах сварными швами с помощью стальных пластинок (фасонок). Стальные фермы бывают полигональные, треугольные либо с параллельными поясами.


Рис. 27. Несущие конструкции покрытий из сборного железобетона: а — балки двухскатные; б — балки односкатные; в — фермы сегментные; г — ферма   арочная;   д — ферма  с  параллельными поясами; е — ферма полигональная.

Как подобрать размеры стропила и на что обратить внимание при их выборе?

Если Вы собираетесь в ближайшее время заняться перекрытием крыши, тогда Вы должны знать все о стропилах – как их выбрать и на что стоит обратить внимание. Эти несущие конструкции нужны затем, чтобы защитить дом от порывов ветра, дождя и если они подобраны неправильно – они просто не справятся со своей основной функцией.

Прежде всего, нужно правильно подобрать вид в зависимости от уклона вашей кровли. Они бывают наклонными и висячими. Наклонные конструкции обычно имеют 2-3 опоры, для зданий с небольшими пролетами применяют односкатный тип конструкции. Для общественных и жилых зданий, где есть колонны, несущие стены внутри или перегородки больше подходят двускатные конструкции опор.

Обычно на крышу устанавливают стропила из дерева, но иногда целесообразно использовать конструкцию из металлического профиля.

Как правильно подобрать размеры стропила?

Чтобы опора не деформировалась со временем и смогла стойко выдержать порывы ветра, снеговую нагрузку и и вес обрешетки, крайне важно правильно подобрать нужное ее сечение.

Обращая внимание на опору, смотрите на качество древесины, поскольку сегодня подобрать качественную древесину довольно сложно. Самыми «ходовыми» размерами считаются доски, сечение которых находится в пределах от 5х15 и до 7х17 см. Обычно доски такого сечения устанавливаются на расстоянии минимум 90 см и максимум – 150 см друг от друга.

Чтобы усилить стропильную ногу можно использовать две доски, соединенные вместе бобышками (с шагом не более 50 см).

Сечение опоры нужно подбирать, зная длину, шаг и нагрузку. При увеличении какого-то одного из этих значений, сечение ноги должно увеличиться.

Чтобы стропильные ноги не разъезжались, нужно использовать затяжку, которая также выполняет функцию дополнительной опоры. Однако при выборе затяжки, стоит учесть тот фактор, что ее сечение должно быть не такое большое, как сечение самого стропила. Если размеры стропила 5х17 см, тогда затяжка должна быть размером 5х16 см, при размере опоры 5х16 см – затяжка должна быть размером 5х15 см.

При установке опор на большие пролеты нужно использовать подкосы, которые способны передать выдержать нагрузку. Сечение этих подкосов подбирается по такому же типу, как и сечение затяжек.

При кладке крыш частных домов часто применяют висячую систему. В такой системе точкой опоры ноги является балка или же стена самого дома. Эта конструкция получается довольно гибкой и легкой, однако Вам нужно знать, что на больших пролетах ее нельзя применять, поскольку она не сможет выдерживать нагрузки.

Рассчитать необходимый размер стропил Вам будет гораздо проще, зная угол наклона крыши. Самым оптимальным считается угол в 30-35 градусов, при увеличении угла наклона увеличивается общая площадь и высота кровли, «удорожая» тем самым всю конструкцию.

расчет стропильной системы двускатной кровли для дома
таблица расчета нагрузки на брус

 

Как рассчитывается цена на стропила?

Обычно цена на стропила указывается за один метр, в зависимости от размера самой и от ее длины.

При длине опоры в 4-4,5 метра и ее размерах в пределах от 50х100 мм до 50х200 мм цена квадратного метра колеблется в пределах от 7,65 грн. до 15,30 грн. (1,20 $ до 1,70 $).

При длине опоры в 6 метров и ее размере 50х100 мм, цена одного квадратного метра составляет 8 грн(1,21 $), при размере 50х120 мм – 9,60 грн (1,05 $), при размере 50х150 мм – 12 грн. (1,25 $), размер 50х200 мм стоит 16 грн. (1,70 $).

Данные цены на стропила являются приблизительными и могут колебаться в зависимости от размера опоры и от курса доллара. Однако рассчитывая приблизительную стоимость крыши, можно брать в расчет эти цены.

Выбирая стропила для будущей крыши дома, не стоит главным фактором выбора ставить только их стоимость. Самое главное – это качество доски, именно от него зависит, насколько будущая конструкция будет выполнять свои основные функции и сколько она прослужит. Выбрав плохое качество древесины, Вам придется со временем переделывать крышу, поскольку некачественная древесина может рассыпаться или потрескаться. Поэтому, какой бы ограниченный бюджет у Вас ни выделялся на покупку стропил, не стоит бросаться на самые дешевые опоры, если не хотите переделывать по несколько раз крышу.

Рамы порталов — SteelConstruction.info

Рамы порталов, как правило, представляют собой малоэтажные конструкции, состоящие из колонн и горизонтальных или наклонных стропил, соединенных прочными соединениями. Устойчивость к боковым и вертикальным воздействиям обеспечивается за счет жесткости соединений и жесткости элементов на изгиб, которая увеличивается за счет подходящего прогиба или углубления стропильных секций. Эта форма непрерывной рамной конструкции устойчива в своей плоскости и обеспечивает свободный пролет, которому не препятствуют распорки.Портальные рамы очень распространены, на самом деле 50% конструкционной стали, используемой в Великобритании, приходится на конструкцию портальных рам. Они очень эффективны для вложения больших объемов, поэтому часто используются в промышленности, хранении, розничной торговле и коммерческих целях, а также в сельскохозяйственных целях. В этой статье описываются анатомия и различные типы рамы портала, а также основные соображения по проектированию.

 

Рама многоярусного портала во время строительства

[вверху] Анатомия типичной портальной рамы

 

Основные элементы портального каркасного дома

Портально-каркасное здание состоит из ряда поперечных рам, скрепленных продольно.Первичная стальная конструкция состоит из колонн и стропил, образующих рамы портала, и распорок. Концевой каркас (двускатный каркас) может быть как портальным, так и раскосным из колонн и стропил.

Легкие вторичные стальные конструкции состоят из боковых перил для стен и прогонов для крыши. Вторичные стальные конструкции поддерживают ограждающую конструкцию здания, но также играют важную роль в ограничении основных стальных конструкций.

Кровля и облицовка стен отделяют замкнутое пространство от внешней среды, а также обеспечивают термическую и звукоизоляцию.Конструктивная роль облицовки заключается в передаче нагрузок на второстепенные стальные конструкции, а также в ограничении фланца прогона или рельса, к которым она прикреплена.

 

Поперечный разрез рамы портала и ее ограничителей

Каркасные конструкции портала — обзор

[вверх] Типы портальных рам

Может быть сконструировано множество различных форм портальных рам.Типы фреймов, описанные ниже, дают обзор типов конструкции портала с проиллюстрированными типичными особенностями. Эта информация предоставляет только типичные детали и не предназначена для установления каких-либо ограничений на использование какой-либо конкретной структурной формы.

Симметричная портальная рама скатной крыши

Обычно изготавливается из секций UB со значительной секцией низа карниза, которую можно вырезать из катаного профиля или изготовить из листа. От 25 до 35 м — самые эффективные пролеты.

Симметричная портальная рама со скатной крышей
Lancashire Waste Development

Каркас портала с внутренним антресольным этажом

Офисные помещения часто предоставляются внутри портальной каркасной конструкции с использованием антресольного этажа неполной ширины.
При оценке устойчивости каркаса необходимо учитывать влияние антресоли; руководство дано в SCI P292.

Каркас портала с внутренним антресольным этажом
Waters Meeting Health Center, Болтон
(Изображение любезно предоставлено BD Structures Ltd.и Kloeckner Metals UK Westok)

Рама портала крана с кронштейнами колонн

Если требуется мостовой кран относительно небольшой грузоподъемности (до 20 тонн), к колоннам можно прикрепить кронштейны для поддержки крановых рельсов. Для уменьшения прогиба карниза может потребоваться использование стяжных элементов или жестких оснований колонн.
Распространение рамы на уровне подкрановых рельсов может иметь решающее значение для работы крана; Требования должны быть согласованы с заказчиком и производителем крана.


Связанная портальная рама

В связанной портальной раме уменьшены горизонтальные перемещения карниза и изгибающие моменты в колоннах и стропилах. Стяжка может быть полезна для ограничения разброса в опорной конструкции крана.
Высокие осевые силы, возникающие в раме при использовании стяжки, требуют использования программного обеспечения второго порядка при анализе этой формы рамы.


Рама портала одношаговая

Одношаговая портальная рама обычно выбирается для небольших пролетов или из-за близости к другим зданиям.Это простая разновидность портальной рамы для скатной крыши, которая, как правило, используется для небольших зданий (пролет до 15 м).


Опорная рама портала

Если пролет портальной рамы большой и нет необходимости обеспечивать свободный пролет, можно использовать подпираемую портальную раму для уменьшения размера стропил, а также горизонтального сдвига в фундаменте.

Опорная рама портала
Завод по переработке бутылок, Хемсвелл
(Изображение предоставлено Metsec plc)

Рама мансардного портала

Каркас мансардного портала может использоваться там, где требуется большая чистая высота в середине пролета, но высота карниза здания должна быть минимизирована.


Рама портала изогнутая стропильная

Рамы порталов могут быть построены с использованием изогнутых стропил, в основном по архитектурным причинам. Из-за транспортных ограничений для стропил длиной более 20 м могут потребоваться стыки, которые следует тщательно детализировать по архитектурным причинам.
Изогнутый элемент часто моделируется для анализа как серия прямых элементов. Рекомендации по устойчивости изогнутых стропил в портальных рамах приведены в SCI P281.
В качестве альтернативы стропило можно изготовить как серию прямых элементов. Для получения криволинейного внешнего профиля необходимо будет предусмотреть планки прогонов различной высоты.


Портальная рама из сотовой балки

Стропила могут изготавливаться из ячеистых балок по эстетическим соображениям или для обеспечения больших пролетов. Если транспортные ограничения требуют наличия стыков, они должны быть тщательно детализированы, чтобы сохранить архитектурные особенности.
Используемые секции не могут образовывать пластиковые петли в поперечном сечении, поэтому используется только упругая конструкция.

Портальная рама из сотовой балки
Садовый центр Hayes
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

[вверху] Соображения по конструкции

При проектировании и строительстве любой конструкции на каждом этапе процесса проектирования следует учитывать большое количество взаимосвязанных проектных требований.Следующее обсуждение процесса проектирования и его составных частей предназначено для того, чтобы дать проектировщику понимание взаимосвязи различных элементов конструкции с ее окончательной конструкцией, чтобы решения, требуемые на каждом этапе, могли быть приняты с пониманием. их последствий.

[вверх] Выбор материала и профиля

Стальные профили, используемые в конструкциях портальной рамы, обычно относятся к стали марки С355.

В портальных рамах с пластмассовой конструкцией пластиковые секции класса 1 должны использоваться в поворотных положениях шарниров, компактные секции класса 2 могут использоваться в других местах.

[вверху] Размеры рамы

 

Размеры, используемые для анализа и очистки внутренних размеров

Критическое решение на этапе концептуального проектирования — это общая высота и ширина рамы, чтобы обеспечить адекватные четкие внутренние размеры и достаточный зазор для внутренних функций здания.

[вверху] Пролет и высота в свету

Требуемые клиентом пролет и высота в свету являются ключевыми для определения размеров, которые будут использоваться в проекте, и должны быть установлены на ранних этапах процесса проектирования.Требование клиента, вероятно, будет заключаться в свободном расстоянии между фланцами двух колонн — следовательно, пролет будет больше на глубину сечения. Необходимо установить любые требования к кладке из кирпича или блоков вокруг колонн, так как это может повлиять на расчетный интервал.

Если указана внутренняя высота в свету, она обычно измеряется от уровня готового пола до нижней стороны бедра или подвесного потолка, если таковой имеется.

[вверху] Основная рама

Основные (портальные) рамы, как правило, изготавливаются из секций UB со значительной секцией свеса карниза, которую можно вырезать из катаного профиля или изготовить из листа.Типичная рама характеризуется:

  • Пролет от 15 до 50 м
  • Высота в свету (от верхней части пола до нижней стороны бедра) от 5 до 12 м
  • Уклон кровли от 5 ° до 10 ° (обычно используется 6 °)
  • Расстояние между рамами от 6 до 8 м
  • Выемки в стропилах по свесу и вершине
  • Коэффициент жесткости между колонной и стропильной секцией примерно 1,5
  • Облегченные прогоны и боковые перила
  • Облегченные диагональные стяжки некоторых прогонов и боковых перил для ограничения внутреннего фланца рамы в определенных местах.
[вверху] Размеры пучка
 

Типичная бедра с ограничителями

Использование подвеса на карнизе уменьшает требуемую глубину стропила за счет увеличения моментного сопротивления элемента в местах наибольшего приложенного момента. Задняя часть также увеличивает жесткость рамы, уменьшает прогибы и способствует эффективному болтовому соединению момента.

Вута карниза обычно вырезается из прокатного профиля того же размера, что и стропила, или из одного немного большего размера, и приваривается к нижней стороне стропила.Длина вута карниза обычно составляет 10% от пролета рамы. Длина бедра обычно означает, что момент провисания на конце бедра приблизительно равен наибольшему моменту провисания вблизи вершины. Глубина от оси стропила до нижней стороны бедра составляет примерно 2% от пролета.

Верхняя часть бедра может быть вырезана из катаного профиля — часто того же размера, что и стропила, или изготовлена ​​из листа. Верхняя часть бедра обычно не моделируется при расчете рамы и используется только для облегчения болтового соединения.

[вверх] Позиции удерживающих устройств
 

Общее расположение ограничителей на внутреннем фланце

При первоначальном проектировании стропильные элементы обычно выбираются в соответствии с их сопротивлением поперечного сечения изгибающему моменту и осевой силе. На более поздних стадиях проектирования необходимо проверить устойчивость к продольному изгибу и разумно расположить ограничители.

Сопротивление продольному изгибу, вероятно, будет более значительным при выборе размера колонны, поскольку обычно имеется меньше возможностей для размещения рельсов в соответствии с требованиями проекта; положение рельсов может быть продиктовано дверьми или окнами на фасаде.

Если введение промежуточных поперечных ограничителей в колонну невозможно, сопротивление продольному изгибу будет определять первоначальный выбор размера сечения. Поэтому очень важно на этой ранней стадии распознать, можно ли использовать боковые перила для удержания колонн. Только сплошные боковые перила эффективны для обеспечения удержания. Боковые перила, которые прерываются (например) дверью с рольставнями, нельзя полагаться как на обеспечивающую достаточную сдержанность.

Если сжатая полка стропила или колонны не ограничена прогонами и боковыми поручнями, ограничение может быть обеспечено в определенных местах с помощью колонны и стропил по отношению к внутренней полке.

[вверх] Действия

Рекомендации по действиям можно найти в BS EN 1991 [1] , а по комбинациям действий — в BS EN 1990 [2] . Важно обратиться к Национальному приложению Великобритании для получения соответствующей части Еврокода для конструкций, которые будут построены в Великобритании.

[вверх] Постоянные действия

Постоянные воздействия — это собственный вес конструкции, второстепенных стальных конструкций и облицовки. По возможности, удельный вес материалов следует получать из данных производителя.Если информация недоступна, ее можно определить по данным в BS EN 1991-1-1 [3] .

[вверх] Служебные нагрузки

Сервисные нагрузки будут сильно различаться в зависимости от использования здания. В портальных рамах большие точечные нагрузки могут возникать из-за подвесных проходов, вентиляционных установок и т. Д. Необходимо тщательно продумать, где требуются дополнительные средства, поскольку отдельные элементы оборудования должны обрабатываться индивидуально.

В зависимости от использования здания и от того, требуются ли спринклеры, обычно предполагается, что эксплуатационная нагрузка равна 0.1–0,25 кН / м 2 на плане по всей площади кровли.

[вверх] Изменяемые действия

[вверх] Предполагаемые нагрузки на крышу
Нагрузки на крышу
Наклон крыши, α q k (кН / м²)
α <30 ° 0,6
30 ° < α <60 ° 0,6 [60 — α ) / 30]
α > 60 ° 0

Воздействующие на крыши нагрузки указаны в UK NA согласно BS EN 1991-1-1 [4] и зависят от уклона крыши.Дана точечная нагрузка Q k , которая используется для локальной проверки материалов крыши и креплений, и равномерно распределенная нагрузка q k , прикладываемая вертикально. Нагрузка для крыш, недоступных за исключением нормального обслуживания и ремонта, указана в таблице справа.

Следует отметить, что действующие на кровли нагрузки не должны сочетаться ни со снегом, ни с ветром.

[вверх] Снеговые нагрузки

Снеговые нагрузки иногда могут быть преобладающей гравитационной нагрузкой.Их значение должно быть определено в соответствии с BS EN 1991-1-3 [5] и его Национальным приложением Великобритании [6] — определение снеговых нагрузок описано в главе 3 Руководства для проектировщиков стальных конструкций.

Любые условия вылета должны быть учтены не только в конструкции самой рамы, но также и в конструкции прогонов, поддерживающих кровельную обшивку. Интенсивность нагрузки в положении максимального заноса часто превышает базовую минимальную равномерную снеговую нагрузку. Расчет нагрузки сноса и связанная с ним конструкция прогонов упростили основные производители прогонов, большинство из которых предлагают бесплатное программное обеспечение для ускорения проектирования.

[вверх] Ветровые воздействия

Ветровые воздействия в Великобритании следует определять с использованием стандарта BS EN 1991-1-4 [7] и его национального приложения [8] для Великобритании. Этот Еврокод предоставляет большие возможности для национальных корректировок, и поэтому его приложение является существенным документом.

Ветровые воздействия по своей природе сложны и могут повлиять на окончательный дизайн большинства зданий. Проектировщик должен сделать тщательный выбор между полностью строгой и комплексной оценкой воздействия ветра и использованием упрощений, которые упрощают процесс проектирования, но делают нагрузки более консервативными.Бесплатное программное обеспечение для определения давления ветра можно приобрести у производителей прогонов.

Для получения дополнительных советов см. Главу 3 Руководства по проектированию стальных конструкций и SCI P394.

Калькулятор ветровой нагрузки

[вверх] Крановые механизмы
 

Козловые балки с мостовым краном

Самая распространенная форма крановых работ — подвесной кран, работающий на балках, поддерживаемых колоннами.Балки крепятся на консольных кронштейнах или, в более тяжелых случаях, на сдвоенных колоннах.

Помимо собственного веса кранов и их нагрузок, необходимо учитывать эффекты ускорения и замедления. Для простых кранов это квазистатический подход с усиленными нагрузками.

Для тяжелых, быстроходных или многоколесных кранов припуски следует специально рассчитывать со ссылкой на производителя.

[вверх] Случайные действия

Общие проектные ситуации, которые рассматриваются как случайные проектные ситуации:

  • Нанесенный снегопад, определенный согласно Приложению B к BS EN 1991-1-3 [5]
  • Открытие основного отверстия, которое, как предполагалось, было закрыто по ULS


Каждый проект должен оцениваться индивидуально, могут ли какие-либо другие случайные воздействия повлиять на конструкцию.

[вверху] Прочность

Требования к прочности разработаны, чтобы гарантировать, что любое структурное обрушение не является непропорциональным его причине. BS EN 1990 [2] устанавливает требования к проектированию и строительству прочных зданий во избежание непропорционального обрушения в непредвиденных проектных ситуациях. BS EN 1991-1-7 [9] подробно описывает, как это требование должно выполняться.

Для многих конструкций портальной рамы не требуется специальных условий для удовлетворения требований к прочности, установленных Еврокодом.

Для получения дополнительной информации о надежности обратитесь к SCI P391.

[вверх] Пожар
 

Механизм обрушения портала с навесом при пожаре, граничное условие по сетке 2 и 3.

В Великобритании конструкционная сталь в одноэтажных зданиях обычно не требует огнестойкости. Наиболее распространенная ситуация, в которой требуется противопожарная защита стальных конструкций, — это предотвращение распространения огня на соседние здания, известное как граничное условие.Есть небольшое количество других, редких случаев, например, по требованию страховой компании, когда может потребоваться структурная противопожарная защита.

Когда рама портала приближается к границе, существует несколько требований, направленных на предотвращение распространения огня за счет сохранения целостности границы:

  • Применение огнестойкой облицовки
  • Применение огнезащиты стали до нижней стороны бедра
  • Обеспечение устойчивости к моменту основания (поскольку предполагается, что в условиях пожара стропила входят в контактную сеть)


Подробные рекомендации доступны в SCI P313.

[вверх] Комбинации действий

BS EN 1990 [2] дает правила для установления комбинаций действий со значениями соответствующих факторов, приведенными в Национальном приложении Великобритании [10] . BS EN 1990 [2] охватывает как конечное предельное состояние (ULS), так и предельное состояние эксплуатационной пригодности (SLS), хотя для SLS в дальнейшем делается ссылка на коды материалов (например, BS EN 1993-1-1 [11 ] для стальных конструкций), чтобы определить, какое выражение следует использовать и какие пределы SLS следует соблюдать.

Следует учитывать все комбинации действий, которые могут происходить вместе, однако, если определенные действия не могут быть применены одновременно, их не следует объединять.

Руководство по применению правил Еврокода для комбинаций действий можно найти в SCI P362 и, особенно для фреймов портала, в SCI P399.

[вверху] Анализ кадра в ULS

В предельном состоянии (ULS) методы анализа каркаса в целом делятся на два типа: упругий анализ и пластический анализ.

[вверх] Анализ пластмасс
 
Диаграмма изгибающего момента, полученная в результате пластического анализа симметричной портальной рамы при симметричной нагрузке

Термин «пластический анализ» используется для обозначения как жестко-пластического, так и упругопластического анализа. Анализ пластичности обычно приводит к получению более экономичной рамы, поскольку он позволяет относительно большое перераспределение изгибающих моментов по всей раме из-за пластических поворотов шарниров.Эти пластические повороты шарниров происходят на участках, где изгибающий момент достигает пластического момента или сопротивления поперечного сечения при нагрузках ниже полной нагрузки ULS.

Обычно считается, что вращения локализованы на «пластиковых петлях» и позволяют мобилизовать возможности недостаточно используемых частей рамы. По этой причине элементы, в которых могут возникать пластиковые петли, должны быть секциями класса 1, способными выдерживать повороты.

На рисунке показаны типичные положения, в которых образуются пластиковые петли в портальной раме.Две петли приводят к обрушению, но в проиллюстрированном примере из-за симметрии проектировщикам необходимо учитывать все возможные места расположения петель.

[вверх] Анализ упругости

Типичная диаграмма изгибающего момента, полученная в результате анализа упругости рамы с закрепленными на штифтах основаниями, показана на рисунке ниже. В этом случае максимальный момент (на карнизе) выше, чем рассчитанный на основе пластического анализа. И колонна, и бедро должны быть рассчитаны на эти большие изгибающие моменты.

В тех случаях, когда деформация (SLS) определяет конструкцию, использование анализа пластичности для ULS может оказаться бесполезным. Если выбрать более жесткие секции для контроля прогибов, вполне возможно, что не образуются пластиковые петли, и рама остается эластичной при ULS.

  • Диаграмма изгибающего момента, полученная в результате анализа упругости симметричной портальной рамы при симметричной нагрузке

  • Программное обеспечение для анализа кадров портала
    (модель Fastrak любезно предоставлена ​​Trimble)

[вверху] Стабильность рамы в плоскости

Когда какая-либо рама нагружена, она прогибается, и ее форма под нагрузкой отличается от недеформированной формы.Отклонение имеет ряд эффектов:

  • Вертикальные нагрузки эксцентричны по отношению к основаниям, что приводит к дальнейшему прогибу
  • Верхушка опускается, уменьшая выгибание
  • Элементы кривой приложенных моментов; Осевое сжатие в изогнутых элементах вызывает повышенную кривизну (что может восприниматься как снижение жесткости).


В совокупности эти эффекты означают, что рама менее устойчива (ближе к схлопыванию), чем предполагает анализ первого порядка.Цель оценки устойчивости рамы — определить, является ли разница значительной.

[вверх] Эффекты второго порядка
 

Эффекты P-δ и P-Δ в портальной раме

Описанные выше геометрические эффекты являются эффектами второго порядка, и их не следует путать с нелинейным поведением материалов. Как показано на рисунке, существует две категории эффектов второго порядка:

  • Эффекты смещения пересечений стержней, обычно называемые эффектами P-Δ.BS EN 1993-1-1 [11] описывает это как эффект деформированной геометрии.
  • Эффекты прогибов по длине стержней, обычно называемые эффектами P-δ.


Анализ второго порядка — это термин, используемый для описания методов анализа, в которых эффекты увеличения прогиба при возрастающей нагрузке явно учитываются в решении, так что результаты включают эффекты P-δ и P-Δ.

[вверху] Анализ первого и второго порядков

Для пластического анализа каркасов или упругого анализа каркасов выбор анализа первого или второго порядка зависит от гибкости каркаса в плоскости, характеризуемой вычислением коэффициента α cr .

[вверху] Расчет
α cr

Эффекты деформированной геометрии (эффекты P-Δ) оцениваются в BS EN 1993–1–1 [11] путем вычисления коэффициента α cr , определяемого как:

где:

F cr — упругая критическая нагрузка при продольном изгибе для режима глобальной нестабильности, основанная на начальной упругой жесткости

F Ed — расчетная нагрузка на конструкцию.

α cr можно найти с помощью программного обеспечения или с помощью аппроксимации (выражение 5.2 из BS EN 1993-1-1 [11] ), если рама соответствует определенным геометрическим ограничениям и осевой силе в стропиле. не является «значимым». В Еврокоде приведены правила, определяющие, когда осевое усилие является значительным. Когда кадр выходит за указанные пределы, как в случае очень многих ортодоксальных кадров, упрощенное выражение использовать нельзя. В этих обстоятельствах можно использовать альтернативное выражение для вычисления приблизительного значения α cr , обозначаемого как α cr, est .Более подробная информация представлена ​​в SCI P399.

[вверху] Чувствительность к воздействию деформированной геометрии

Ограничения на использование анализа первого порядка определены в BS EN 1993–1–1 [11] , раздел 5.2.1 (3) и Национальном приложении Великобритании [12] , раздел NA.2.9 как:

Для анализа упругости: α cr ≥ 10

Для анализа пластмасс:

  • α cr ≥ 5 для комбинаций с гравитационным нагружением с дефектами рамы,


при условии, что:
a) пролет L не превышает 5-кратную среднюю высоту колонн

b) h r удовлетворяет критерию: ( h r / s a ) 2 + ( h r / s b ) 2 ≤ 0.5 где s a и s b — горизонтальные расстояния от вершины до столбцов. Для симметричной рамы это выражение упрощается до h r ≤ 0,25 L .

  • α cr ≥ 10 для комбинаций с гравитационным нагружением с дефектами каркаса для облицовочных конструкций при условии, что не учитываются эффекты жесткости стеновых стеновых панелей из кирпичной кладки или диафрагм из профилированной листовой стали

[вверх] Проект

После завершения анализа с учетом эффектов второго порядка, если необходимо, элементы рамы должны быть проверены.

Необходимо проверить сопротивление поперечного сечения и сопротивление продольному изгибу элементов. Изгибание элементов в плоскости (с использованием выражения 6.61 в BS EN 1993-1-1 [11] ) не нужно проверять, поскольку общий анализ считается для учета всех значительных эффектов в плоскости. SCI P399 определяет вероятные критические зоны для проверки члена. SCI P397 содержит числовые примеры проверок членов.

[вверху] Сопротивление поперечного сечения

Стержень должен быть проверен на изгиб, осевое сопротивление и сопротивление сдвигу.Если сдвигающее или осевое усилие велико, сопротивление изгибу уменьшается, поэтому необходимо проверить комбинированное поперечное усилие, изгибающее и осевое усилие и сопротивление изгибу. В типичных портальных рамах ни сила сдвига, ни осевая нагрузка недостаточно высоки, чтобы снизить сопротивление изгибу. Когда портальная рама образует пояс распорной системы, осевая нагрузка на стропило может быть значительной, и эту комбинацию действий следует проверить.

Хотя необходимо проверить все поперечные сечения, наиболее вероятными ключевыми точками являются положения максимального изгибающего момента:

  • В колонне в нижней части бедра
  • В стропила на остром конце бедра
  • В стропиле в месте максимального провисания, примыкающем к вершине.
[вверх] Стабильность элемента
 

Схематическое изображение стропильной рамы портала

На рисунке схематично показаны проблемы, которые необходимо решить при рассмотрении устойчивости элемента в раме портала, в данном примере — стропила между карнизом и вершиной. Следует отметить следующие моменты:

  • Purlins обеспечивают промежуточную боковую фиксацию на одном фланце.В зависимости от диаграммы изгибающего момента это может быть либо натяжной, либо компрессионный фланец
  • .
  • Ограничения для внутреннего фланца могут быть предусмотрены в местах прогонов, создавая ограничение на скручивание в этом месте.


В плоскости, проверка продольного изгиба стержня не требуется, так как глобальный анализ учел все существенные эффекты в плоскости. В ходе анализа учтены все значимые эффекты второго порядка, а дефекты рамы обычно учитываются путем включения в анализ эквивалентной горизонтальной силы.Эффект от недостатков плоского элемента достаточно мал, чтобы его можно было игнорировать.

Поскольку в стропиле рамы портала нет моментов малых осей, Expression 6.62 упрощается до:

[вверх] Конструкция и устойчивость стропил

В плоскости каркаса стропила подвержены воздействию высоких изгибающих моментов, которые варьируются от максимального момента «заедания» в стыке с колонной до минимального провисающего момента вблизи вершины. Сжатие вводится в стропилах из-за воздействий на каркас.На стропила не действуют малые осевые моменты. Оптимальная конструкция стропил портальной рамы обычно достигается за счет использования:

  • Поперечное сечение с высоким отношением I yy к I zz , которое соответствует требованиям класса 1 или 2 при комбинированном изгибе по главной оси и осевом сжатии.
  • Вёдра, выступающая от колонны примерно на 10% ширины рамы. Как правило, это будет означать, что максимальные моменты прогиба и провисания на гладкой длине стропил имеют одинаковую величину.
[вверху] Остойчивость вне плоскости

Прогоны, прикрепленные к верхней полке стропила, обеспечивают устойчивость элемента несколькими способами:

  • Прямое боковое ограничение при сжатии внешнего фланца
  • Промежуточное поперечное ограничение натяжного фланца между ограничителями скручивания, когда внешний фланец находится в напряжении
  • Торсионное и поперечное ограничение стропила, когда прогон прикреплен к натяжному фланцу и используется вместе со стропильными подпорками к сжатому фланцу.


Первоначально завершаются проверки вне плоскости, чтобы убедиться, что ограничители расположены в соответствующих положениях и на определенном расстоянии.

[вверх] Гравитационная комбинация действий
 

Типовое расположение прогонов и стропил для комбинации сил тяжести

На рисунке показано типичное распределение момента для комбинации сил силы тяжести, типичных положений прогонов и ограничений, а также зон устойчивости, которые упоминаются далее.

Purlins обычно размещаются на расстоянии до 1,8 м, но это расстояние может потребоваться уменьшить в областях с высоким моментом вблизи карниза.

В зоне А нижний фланец бедра сжимается. Проверка устойчивости осложняется изменением геометрии бедра. Нижний фланец частично или полностью находится в состоянии сжатия по длине зоны B. В зоне C прогоны обеспечивают поперечное ограничение верхнего (сжатого) фланца.

Выбор соответствующей проверки зависит от наличия пластиковой петли, формы диаграммы изгибающего момента и геометрии сечения (три фланца или два фланца).Цель проверок — обеспечить достаточные ограничения для обеспечения устойчивости стропила вне плоскости.

Подробное руководство по проверке внеплоскостной устойчивости можно найти в SCI P399.

[вверх] Состояние поднятия
 

Типовое расположение прогонов и стропил для приподнятого состояния

В приподнятом состоянии верхняя полка бедра будет сжиматься и будет удерживаться прогонами.Моменты и осевые силы меньше, чем в комбинации гравитационной нагрузки. Поскольку бедро устойчиво в сочетании действий силы тяжести, оно, безусловно, будет таким и в приподнятом состоянии, по крайней мере, при удерживании, и при пониженных нагрузках.

В зоне F прогоны не будут ограничивать нижний фланец, который находится в состоянии сжатия.

Стропило необходимо проверять между ограничениями на скручивание. Ограничитель скручивания обычно предусматривается рядом с вершиной. Стропило может быть устойчивым между этой точкой и виртуальным ограничителем в точке контригиба, так как моменты в комбинации подъема обычно скромны.Если стропила нестабильна на этой длине, следует ввести дополнительные ограничения на скручивание и проверить каждую длину стропила.

[вверху] В плоскости

Никаких проверок стропил в плоскости не требуется, так как все существенные эффекты в плоскости были учтены в общем анализе.

[вверх] Конструкция и устойчивость колонны

 

Типовая колонна портальной рамы с пластиковым шарниром на нижней стороне бедра

Наиболее нагруженная область стропила усилена тазом.Напротив, на колонну действует аналогичный изгибающий момент на нижней стороне бедра, но без какого-либо дополнительного усиления.

Оптимальная конструкция большинства колонн обычно достигается за счет использования:

  • Поперечное сечение с высоким отношением I yy к I zz , которое соответствует классу 1 или классу 2 при комбинированном изгибе по большой оси и осевом сжатии
  • Модуль упругости пластического сечения примерно на 50% больше, чем у стропила.


Размер колонны обычно определяется на стадии предварительного проектирования на основе требуемых сопротивлений изгибу и сжатию.

Независимо от того, является ли рама пластической или упругой, на нижней стороне бедра всегда должно быть предусмотрено ограничение на скручивание. Это может быть от боковой направляющей, расположенной на этом уровне, или каким-либо другим способом. Могут потребоваться дополнительные ограничения на скручивание между нижней стороной бедра и основанием стойки, поскольку боковые рельсы прикреплены к (внешнему) натяжному фланцу; если не предусмотрены ограничители, внутренний компрессионный фланец не фиксируется.Нельзя полагаться на то, что боковая направляющая, которая не является непрерывной (например, прерывается промышленными воротами), обеспечивает достаточную фиксацию. Сечение колонны может потребоваться увеличить, если не могут быть предусмотрены промежуточные ограничения для сжатого фланца.

Наличие пластиковой петли будет зависеть от нагрузки, геометрии и выбора секций колонн и стропил. Так же, как и для стропил, необходимо проверить внеплоскостную устойчивость.

[вверху] Остойчивость вне плоскости

Если имеется пластиковый шарнир на нижней стороне бедра, расстояние до соседнего ограничителя скручивания должно быть меньше предельного расстояния L м , как указано в BS EN 1993-1-1 [11] Пункт BB.3.1.1.

Можно продемонстрировать, что ограничение скручивания не требуется на боковой направляющей, непосредственно примыкающей к шарниру, но может быть обеспечено на некотором большем расстоянии. В этом случае между торсионными ограничителями будут промежуточные боковые ограничения.

Если устойчивость между торсионными ограничителями не может быть проверена, может потребоваться введение дополнительных торсионных ограничителей. Если невозможно установить дополнительные промежуточные ограничения, размер элемента необходимо увеличить.

Во всех случаях необходимо обеспечить боковой ограничитель в пределах L м пластмассовой петли.

Когда рама поднимается, момент колонны меняется на противоположный. Изгибающие моменты, как правило, будут значительно меньше, чем при комбинациях гравитационных нагрузок, и колонна, вероятно, останется упругой.

[вверху] В плоскости

Никаких проверок колонн в плоскости не требуется, так как все существенные эффекты в плоскости были учтены в глобальном анализе.

[вверху] Распорка

 

Крепление в портальной раме
(Изображение любезно предоставлено William Haley Engineering Ltd.)

Стяжки необходимы для сопротивления продольным воздействиям ветра и кранов, а также для удержания элементов.

В качестве элементов жесткости обычно используют полые профили.

Расположение распорок в типовой портальной раме

[вверху] Распорка вертикальная

 

Общие системы распорок

Основными функциями вертикальных распорок в боковых стенках рамы являются:

  • Для передачи горизонтальных нагрузок на землю.Горизонтальные силы включают силы ветра и кранов
  • Для создания жесткого каркаса, к которому могут быть прикреплены боковые поручни и облицовка, чтобы рельсы, в свою очередь, могли обеспечивать устойчивость колонн
  • Для обеспечения временной устойчивости во время монтажа.


Распорка может располагаться:

  • На одном или обоих концах здания
  • В длине дома
  • В каждой части между компенсаторами (там, где они есть).


Если распорка боковой стены не находится в том же отсеке, что и поперечная распорка в крыше, карнизная распорка необходима для передачи усилий от распорки крыши на распорку стены. Также потребуется карнизная распорка:

  • Для обеспечения надлежащего закрепления верхних частей колонн в положении
  • Для оказания помощи при строительстве конструкции
  • Для стабилизации верхних частей колонн, если существует граничное условие пожара
[вверх] Портализированные отсеки
 

Продольная устойчивость с использованием портальных пролетов

В тех случаях, когда сложно или невозможно закрепить раму по вертикали с помощью обычных распорок, необходимо установить стойкие к моменту рамы на возвышениях в одном или нескольких отсеках.

В дополнение к общему пределу эксплуатационной пригодности по прогибу h /300, где h — высота портального пролета, предлагается следующее:

[вверх] Стяжки для ограничения продольных нагрузок от кранов
 

Дополнительная распорка в плоскости подкрановой балки

Если кран поддерживается непосредственно рамой, продольная импульсная сила будет эксцентричной по отношению к колонне и будет иметь тенденцию вызывать скручивание колонны, если не предусмотрено дополнительное ограничение.Горизонтальная ферма на уровне верхнего фланца подкрановой балки или, для более легких кранов, горизонтальный элемент на внутренней поверхности фланца колонны, привязанный к вертикальной распорке, может быть достаточным для обеспечения необходимого ограничения.

При больших горизонтальных усилиях необходимо предусмотреть дополнительные подкосы в плоскости подкрановой балки.

[вверху] План раскоса

 

Вид сверху, показывающий оба концевых отсека с подкосами

План раскосов расположен в плоскости кровли.Основными функциями планки распорок являются:


Для эффективной передачи силы ветра планка должна соединяться с верхней частью столбов фронтона.

[вверху] Ограничитель для внутренних фланцев

Ограничение внутренних полок стропил или колонн часто наиболее удобно образовывать диагональными распорками, соединяющими прогоны или ограждающие планки с небольшими пластинами, приваренными к внутреннему фланцу и стенке. Обычно используются плоские стяжки из прессованной стали. Если удерживание возможно только с одной стороны, удерживающее устройство должно выдерживать сжатие.В этих местах необходимо использовать угловые профили минимального размера 40 × 40 мм. Стойка и ее соединения должны быть спроектированы таким образом, чтобы противостоять силе, равной 2,5% максимальной силы, действующей на опорную полку колонны или стропила между соседними ограничителями.

[вверху] Подключения

Основными соединениями в раме портала являются соединения карниза и вершины, которые обладают сопротивлением моменту. В частности, соединение карниза обычно должно выдерживать очень большой изгибающий момент. Соединения карниза и вершины, вероятно, будут перевернуты при определенных комбинациях действий, и это может быть важным конструктивным случаем.В целях экономии следует располагать соединения таким образом, чтобы свести к минимуму необходимость в дополнительной арматуре (обычно называемой ребрами жесткости). Обычно это достигается за счет:

  • Увеличение глубины бедра (увеличение плеч рычагов)
  • Расширение соединения карниза над верхней полкой стропила (дополнительный ряд болтов)
  • Добавление рядов болтов
  • Выбор более прочной секции колонны.


Конструкция муфт сопротивления подробно описана в SCI P398.

  • Типовые соединения портальной рамы

Соединения на резьбе

[вверх] Основания колонн

 

Типовая номинально закрепленная база

В большинстве случаев предусматривается номинально закрепленное основание из-за сложности и затрат на обеспечение жесткого основания.Жесткое основание потребует более дорогих деталей основания, но, что более важно, фундамент также должен выдерживать момент, что значительно увеличивает затраты по сравнению с номинально закрепленным основанием.

Если основание колонны номинально закреплено штифтами, рекомендуется смоделировать основание как идеально закрепленное при использовании общего анализа упругости для расчета моментов и сил в раме при нагрузке ULS.

Можно предположить, что жесткость основания с номинальным штифтом равна следующей пропорции жесткости колонны:

  • 10% при оценке устойчивости рамы
  • 20% при расчете прогибов при эксплуатационных нагрузках.

[вверх] Список литературы

  1. ↑ BS EN 1991, Еврокод 1: Воздействие на конструкции (различные части), BSI
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 BS EN 1990: 2002 + A1: 2005, Еврокод — Основы проектирования конструкций, BSI
  3. ↑ BS EN 1991-1-1: 2002 Еврокод 1: Воздействие на конструкции. Общие действия. Плотность, собственный вес, действующие нагрузки для зданий, BSI
  4. ↑ NA к BS EN 1991-1-1: 2002, Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 1.Воздействия на конструкции. Общие действия. Плотность, собственный вес, действующие нагрузки для зданий, BSI
  5. 5,0 5,1 BS EN 1991-1-3: 2003 + A1: 2015 Еврокод 1. Воздействие на конструкции. Общие действия. Снеговые нагрузки, BSI
  6. ↑ NA + A2: 18 согласно BS EN 1991-1-3: 2003 + A1: 2015, Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 1. Воздействие на конструкции. Общие действия. Снеговые нагрузки, BSI
  7. ↑ BS EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 Еврокод 1. Воздействие на конструкции. Общие действия. Ветровые воздействия, BSI
  8. ↑ NA к BS EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 1.Воздействия на конструкции. Общие действия. Ветровые воздействия, BSI
  9. ↑ BS EN 1991-1-7: 2006 + A1: 2014 Еврокод 1. Воздействие на конструкции. Общие действия. Случайные действия, BSI
  10. ↑ NA к BS EN 1990: 2002 + A1: 2005 Национальное приложение Великобритании для Еврокода. Основы структурного проектирования, BSI
  11. 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 11,5 11,6 BS EN 1993-1-1: 2005 + A1: 2014, Еврокод 3: Проектирование стальных конструкций.Общие правила и правила для зданий, BSI
  12. ↑ NA + A1: 2014 к BS EN 1993-1-1: 2005 + A1: 2014, Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 3: Проектирование стальных конструкций Общие правила и правила для зданий, BSI

[наверх] Дополнительная литература

[вверх] Ресурсы

  • SCI P292 Стабильность рам портала в плоскости согласно BS 5950-1: 2000, 2001
  • SCI P281 Design of Curved Steel, 2001
  • SCI P313 Одноэтажные здания со стальным каркасом в условиях противопожарной защиты, 2002
  • SCI P362 Проектирование стальных зданий: краткие Еврокоды, 2009 г.
  • SCI P391 Структурная устойчивость зданий со стальным каркасом, SCI, 2001
  • SCI P394 Воздействие ветра согласно BS EN 1991-1-4, SCI, 2013
  • SCI P397 Упругая конструкция однопролетных зданий со стальным портальным каркасом в соответствии с Еврокодом 3, 2013 г.
  • SCI P398 Соединения в стальных конструкциях: моментные соединения согласно Еврокоду 3, 2013
  • SCI P399 Проектирование зданий со стальной портальной рамой по Еврокоду 3, 2015

[вверху] См. Также

[вверх] Внешние ссылки

Прикрепление стойки к стропильной ноге.Какими способами связаны между собой узлы крыши?

Стропильная система — каркас кровли. Именно она отвечает за прочность кровли, ее надежность и устойчивость к нагрузкам. При самостоятельном строительстве дома нужно знать, как правильно сделать точки крепления стропильной системы, чтобы кровля оставалась надежной и надежной.

Устройство стропильной системы

Стропильная система состоит из множества элементов, каждый из которых выполняет свою задачу.

  • Мауэрлаты отвечают за распределение нагрузок на стены. Эти балки несут вес всей крыши и опираются на стены.
  • Стропильные ноги — это наклонные балки, которые создают необходимый угол наклона кровли.
  • Балки — это горизонтальные балки, которые удерживают опоры вместе. Есть гребневой спуск, расположенный наверху, и боковой, расположенный со спусками.
  • Затяжки расположены горизонтально и не дают стропильным ногам расставаться, образуя с ними жесткие треугольники.
  • Стойки и подкосы (стропильные ноги) — дополнительные элементы, на которые опираются стропильные ноги. Они бегут в кровати.
  • Лежен — горизонтальная балка под конек; на него опираются стойки и подкосы. Задача кровати — перераспределить точечную нагрузку со стоек.
  • Конек — место стыка скатов крыши.
  • Обрешетка — бруски или доски, набитые перпендикулярно стропилам. На нее кладут рубероид … Задача обрешетки — распределить ее вес.
  • Свес — удлиненный край откоса, защищающий стены от атмосферных осадков. Если длины стропильных ног недостаточно для создания свеса, используются дополнительные элементы — кобылка.

Конструкция стропильной системы представлена ​​на рисунке.

Также в конструкции крыши выделяются стропильные фермы. Это прочный узел, состоящий из стропильных ног, растяжек, подкосов и подкосов (раскосов, укосин). Ферма может быть не только треугольной, но и трапециевидной, сегментной или многоугольной.Какой тип фермы выбрать, зависит от размера дома. Если расстояние между стенами 9-18 м, то подойдет треугольная ферма. Для домов шириной от 12 до 24 м используются трапециевидные или сегментные фермы. Если ширина постройки больше (до 36 м), то используются многоугольные фермы.

Основными точками крепления стропильной системы крыши являются балка, конек и мауэрлат.

Типы стропильных систем

Стропила могут быть подвесными и слоистыми.

Висячие опираются на стены и образуют распорку. Для ее уменьшения в основании стропил делают подтяжки, которые соединяют стропила и образуют с ними треугольники. Подвесные системы разных типов применяются для домов шириной не более 17 м. В зависимости от ширины конструкции они располагаются по-разному.

Если ширина дома не более 9 м, то стропилами подпирают вертикальный брус- т.н. бабка. Она под гребнем.

При ширине дома от 9 до 13 м дополнительно устанавливаются подкосы, которые одним концом упираются в стропильные ноги, а другим — в шпиндель.

При ширине дома 13-17 м используются две вертикальные стойки, соединенные сверху перекладиной (фитингом), как на рисунке.

Армированные стропила поддерживаются несущей стеной или колоннами внутри здания. При таком способе стропило имеет три и более точек опоры. Стропильный тип стропильной системы создает меньшую нагрузку на стены здания и более прочный; применяется для построек большей ширины. Такие крыши могут быть устроены по-разному, в зависимости от расположения внутренних стен они могут быть симметричными или асимметричными.

Как соединить детали стропильной системы

Для соединения деревянных элементов между собой используются гвозди, болты, шпильки, а также металлические пластины и уголки для усиления узлов. Дополнительно используются деревянные бруски или плиты.

Способы крепления:

  • зубьев в шип,
  • зубьев в упор,
  • упор на конце перекладины.

Использование металлических крепежей не снижает несущую способность, так как их не нужно врезать, в отличие от крепления, например, методом зубцов в шип.

Стропила могут быть не только деревянными, но и металлическими. Для крепления металлических стропил используются различные уголки, кронштейны, перфорированная монтажная лента, пластины, болты с гайками или саморезы.

Крепление к мауэрлату

Если стена бетонная, то в ее верхней части делается усиленный пояс жесткости, в котором предусмотрены шпильки. К ним будет прикреплен мауэрлат.

Стропила к мауэрлату можно крепить двумя способами: жестким и раздвижным.

Первый способ более популярен.Для крепления используются специальные уголки с опорной планкой. Крепить стропила к мауэрлату можно несколькими способами.

  • Каждое стропило прибивают тремя гвоздями: два из них необходимо перекрещивать, а третий расположен вертикально.
  • Крепление кронштейном: один его конец вбивается примерно в середину опорной планки, а другой поворачивается на 90 градусов и забивается в стропило.
  • Крепление катанкой: из проволоки, сложенной в 4 ряда, изготавливается хомут, которым стропила прикручивается к бруску.Вместо проволоки также используется специальная перфорированная лента. Иногда этот метод используется в дополнение к другим способам крепления.
  • Использование уголков: уголок прикручивается к мауэрлату и стропильной ноге … Лучше использовать уголки с двумя рядами отверстий и ребром жесткости.

Недостатком жесткого метода является то, что при просадке здания стены могут быть повреждены. Поэтому в кирпичных домах применяется жесткое крепление.

Раздвижной метод подразумевает соединение стропил с мауэрлатом такими крепежными элементами, которые не препятствуют их перемещению в определенных пределах.Этот метод используется в деревянных постройках, которые могут просесть. С помощью специальных способов крепления можно добиться, чтобы у стропила была одна, две или три степени свободы. В последнем случае используется специальный шарнир.

Одна степень свободы означает, что стропила может вращаться по окружности. В этом случае они крепятся одним гвоздем или шурупом. Две степени свободы — круговое вращение и горизонтальное смещение. Для этого к мауэрлату стропила крепят металлическими скобами.Также используются специальные углы скольжения.

При скользящем соединении в небольших зданиях с не очень тяжелой крышей крепление производится без разрезов. Если постройка большая, этот узел рекомендуется завязывать пропилом на стропильной ноге.

Важно! Пила выпиливается на стропиле, а не на мауэрлате, чтобы не повредить и не ослабить балку.

В этом случае фиксация может быть как жесткой (с упором на балку), так и подвижной (с зубом снаружи).Иногда вместо выпиливания зуба используют дополнительную планку.

Коньковое соединение

После прикрепления стропильной ноги к мауэрлату переходят к месту крепления конька. Это соединение может быть выполнено тремя способами: встык, к коньковой балке и внахлест.

Для крепления встык стропила вырезают в верхней части под углом, равным уклону кровли, и соединяют гвоздями (150 мм), забивая их в верхние плоскости стропил, так, чтобы гвозди вошли в конец противоположного стропила.Для прочности крепится металлическая пластина или деревянная планка, которую также прибивают или прикручивают болтами.

При креплении к коньковой балке между стропилами дополнительно укладывается коньковая балка (балка), этот способ более трудоемкий.

При перекрытии стропила, расположенные с противоположных сторон, заходят друг на друга и соприкасаются своими боковыми поверхностями. Их соединяют болтами, гвоздями или шпильками.

Узел балки

Стропила крепятся к балкам следующим образом. Основная задача крепления — не допустить скольжения стропил по балке, поэтому используются разные приемы.

  1. В пятке стропила необходимо вырезать зуб и шип, в балке вырезается упор соответствующего размера.
  2. Точка крепления должна находиться на расстоянии 25-40 см от подвесного края балки.
  3. Монтажный паз должен составлять от 1/4 до 1/3 толщины балки.
  4. Вместе с зубом вырезается шип, не позволяющий стропила смещаться вбок. Такое соединение называется «шип и стопорный зуб».

Если кровля более плоская (угол ее наклона менее 35 градусов), то стропила крепят таким образом, чтобы увеличилась площадь их контакта с балкой.Затем используйте следующие методы:


Создавая стропильную систему крыши, важно помнить следующее.

  • Все деревянные элементы перед установкой обрабатываются антисептическим и огнеупорным составом.
  • Толщина любой деревянной детали не должна быть меньше 5 см.
  • Стропила без стоек и подкосов не должны быть длиннее 4,5 м.
  • Мауэрлат должен располагаться строго горизонтально.
  • Стойки и подкосы рекомендуется делать максимально симметрично.
  • В расчетную стропильную систему нельзя добавлять элементы — это может привести к появлению нагрузок там, где они не нужны.
  • На стыке дерева с каменной (кирпичной) кладкой необходима гидроизоляция.

Правильно сделанная стропильная система — залог надежности кровли. Именно стропила принимают на себя весь вес кровельного материала и выдерживают ветровые нагрузки. Поэтому очень важно построить стропильную систему с соблюдением технологии.

В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов его организации накопилось очень много, и каждый имеет свои особенности в построении узлов и разрезов. Расскажем подробнее о том, какой может быть стропильная система двускатной крыши и как в этом случае следует крепить стропила и другие элементы системы.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

В разрезе двускатная крыша представляет собой треугольник.Он состоит из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Эти две плоскости соединяются в наивысшей точке в единую систему коньковой перемычкой (прогоном).

Теперь о компонентах системы и их назначении:

  • Мауэрлат — балка, соединяющая крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
  • Стропильные ноги — образуют наклонные плоскости кровли и служат опорой для обшивки под рубероид.
  • Коньковая балка (бортовая или коньковая) — объединяет две плоскости кровли.
  • Затяжка — это поперечная деталь, соединяющая противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации разрывных нагрузок.
  • Грядки — брусья, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределите нагрузку с крыши.
  • Боковые балки — Поддерживают стропильные ноги.
  • Стойки — переносят нагрузку с балок на скамейки.

Кобыла все еще может присутствовать в системе.Это доски, удлиняющие стропильные ноги с образованием свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от атмосферных осадков желательно, чтобы крыша заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины бруса в 6 метров для этого часто бывает недостаточно. Заказ нестандартного обходится очень дорого. Поэтому стропила просто выращивают, а доски, из которых они это делают, называют «кобылкой».

Существует довольно много конструкций стропильных систем.В первую очередь их делят на две группы — с многослойными и висячими стропилами.

С подвесными стропилами

Это системы, в которых стропильные ноги опираются только на внешние стены без промежуточных опор (несущие стены). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установке вертикальной опоры и системы подкосов ее можно увеличить до 14 метров.

Подвесной тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости устанавливать мауэрлат, а это облегчает установку стропильных ног: не нужно делать пропилов, достаточно косить доски.Для соединения стен и стропил используется вагонка — широкая доска, на которую крепятся шпильки, гвозди, болты, ригели. С такой конструкцией компенсируется большая часть разрывных нагрузок, удар по стенам направлен вертикально вниз.

Виды стропильных систем с подвесными стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двускатной крыши для небольших домов

Есть и более дешевый вариант стропильной системы — треугольник (фото ниже).Такое сооружение возможно, если расстояние между внешними стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы нельзя делать расчет по углу наклона: конек нужно поднимать над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при такой конструкции стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации либо берутся стропила большего сечения, либо делается вырез коньковой части так, чтобы частично их нейтрализовать.Для придания большей жесткости в верхней части с двух сторон прибивают деревянные или металлические планки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (также не смотрите рисунок).

На фото также показано, как удлинить стропильные ноги для создания свеса крыши. Делается разрез, который должен выходить за линию, проведенную от внутренней стены вверх. Это необходимо для того, чтобы сместить пропил и снизить вероятность поломки стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладочной доске при простом исполнении систем

Для мансардных крыш

Применяется вариант с установкой перекладины.В этом случае это основа для подшивки потолка помещения внизу. Для надежной работы такого типа системы прорезь ригеля должна быть не навесной (жесткой). Лучший способ — полужирный (см. Рисунок ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Обратите внимание, что в данной схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги должны выходить за пределы стен для повышения устойчивости конструкции. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается надрез в виде треугольника.В этом случае при неравномерной нагрузке на откосы кровля будет более устойчивой.

При такой схеме практически вся нагрузка ложится на стропила, поэтому их нужно брать большего сечения. Иногда приподнятую стяжку армируют подвеской. Это необходимо для предотвращения его изгиба, если он поддерживает материалы обшивки потолка. Если затяжка короткая, ее можно закрепить по центру с двух сторон досками, прибитыми к гвоздям. При значительной нагрузке и длине такой страховки их может быть несколько.В этом случае достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя внешними стенками устанавливаются передняя бабка и подкосы. Такая конструкция отличается повышенной жесткостью, так как нагрузки компенсируются.

При таком большом пролете (до 14 метров) сделать цельную затяжку сложно и дорого, поэтому она состоит из двух балок. Связан он прямым или косым срезом (рисунок ниже).

Для надежной посадки соединение усилено стальной пластиной на болтах.Его размеры должны быть больше размеров пропила — крайние болты ввинчиваются в массивную древесину на расстоянии не менее 5 см от края пропила.

Для нормальной работы схемы необходимо правильно сделать скобы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Металлические прокладки используются для усиления соединений.

При сборке двускатной крыши с подвесными стропилами сечение бруса всегда больше, чем в системах с многослойными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно, каждый элемент несет большую нагрузку.

С многослойными стропилами

В двускатных крышах с многослойными стропилами их концы опираются на стены, а в средней части — на несущие стены или колонны. Некоторые схемы ломают стены, некоторые — нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.

Схемы без разбрасывателя и режущие блоки

Дома из бревна или бруса плохо реагируют на дистанционные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двускатной крыши должна быть безупорной.Поговорим о типах таких систем более подробно.

Самая простая безрамочная схема стропильной системы представлена ​​на фото ниже. В нем стропильная нога опирается на мауэрлат. В этой версии он работает на изгиб без разрыва стены.

Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом обычно скошена опорная площадка, при этом ее длина не превышает поперечного сечения балки. Глубина реза не более 0.25 его высоты.

Верх стропильных ног укладывают на коньковый брус, не прикрепляя его к противоположному стропилу. Получается по конструкции две скатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) между собой.

Вариант с креплением стропильных ног в коньковой части намного проще в сборке. Они почти не оставляют места стенам.

Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения.Для крепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивают один гвоздь или снизу ставят гибкую стальную пластину. Варианты крепления стропильных ног к коньковой балке смотрите на фото.

Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Это достигается увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Это показано на фото ниже.

Армирование конькового узла для тяжелого рубероида или со значительными снеговыми нагрузками

Все вышеперечисленные схемы двускатной крыши устойчивы при наличии равномерных нагрузок.Но на практике этого практически не происходит. Есть два способа предотвратить сползание крыши под более высокую нагрузку: установив схватку на высоте около 2 метров или с помощью подкосов.

Варианты стропильных систем со скребками

Установка скребков увеличивает надежность конструкции. Для того, чтобы он работал нормально, в точках его пересечения со стоками нужно к ним прикрутить гвоздями. Сечение бруса для боя используется такое же, как и для стропил.

Прикрепляется к стропильным ногам при помощи гвоздей или гвоздей. Возможна установка с одной или двух сторон. На рисунке ниже показано крепление схватки к стропилам и коньковой балке.

Для того, чтобы система была жесткой и не «ползла» даже при аварийных нагрузках, в этом варианте достаточно обеспечить жесткое крепление коньковой планки. При отсутствии возможности ее смещения по горизонтали кровля выдержит даже значительные нагрузки.

Системы слоистых стропил с подкосами

В этих вариантах для большей жесткости добавляются стропильные ноги, которые еще называют подкосами. Устанавливаются под углом 45 ° к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).

Стяжку просто кладут под нужным углом к ​​балкам и прибивают с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть аккуратно обрезан и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.

Системы на стропильных ногах. Сверху распорная система, снизу — без проставки. Узлы правильной рубки для каждого расположены рядом друг с другом. Ниже — возможные схемы крепления подкоса

.

Но не во всех домах средняя несущая стена посередине. В этом случае возможна установка подкосов с углом наклона относительно горизонта 45-53 °.

Системы подкосов

необходимы, если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен.На деревянных домах стены могут сидеть по-разному, а фундаменты — на слоистых или пучинных грунтах. Во всех этих случаях рассмотрите устройство такого типа стропильной системы.

Система для дома с двумя внутренними несущими стенами

Если в доме две несущие стены, устанавливаются две ферменные балки, которые располагаются над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются скамейки, нагрузка от стропильных балок передается на скамейки через стойки.

В этих системах коньковая ферма не устанавливается: она обеспечивает осевые силы. Стропила в верхней части соединяются между собой (нарезаны и состыкованы без зазоров), стыки армируются стальными или деревянными планками, которые забиваются гвоздями.

В верхней безупорной системе сила затяжки нейтрализуется затяжкой. Обратите внимание, что затяжка находится под прогоном. Тогда он работает эффективно (верхняя диаграмма на рисунке). Устойчивость можно обеспечить с помощью стоек или балок — балок, установленных наискосок.В распорной системе (на картинке ниже) поперечина является перекладиной. Устанавливается над прогоном.

Есть вариант системы со стойками, но без стропильных балок. Затем к каждой стропильной ноге прибивается подставка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.

Крепление стойки и затяжка в стропильной системе без стропильной балки

Для крепления стоек используются гвозди 150 мм и болты 12 мм.Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.

В начале проектирования мансардной крыши выбирается стропильная система, играющая роль опорной конструкции … Тип необходимой стропильной системы определяется в зависимости от типа кровли.

В зависимости от выбранной системы это могут быть деревянные балки, используемые в качестве каркаса крыши, удерживающего композитные строительные материалы всей конструкции, или бетонные элементы, образующие опоры, называемые стропильными ногами. Перед началом работ деревянные детали пропитывают специальными составами, защищающими кровлю от возгорания и гниения.От качества этой процедуры напрямую зависит долговечность кровли.

Разновидности стропильных систем и устройство их узлов

Стропильная система делится на два основных типа: слоистая и. Поскольку стыки в каждой из систем имеют разные характеристики, определенный тип стропил выбирается исходя из свойств предпочитаемой крыши, в том числе ее архитектурных особенностей.

Основные факторы при выборе правильного типа системы:

  • общие функции крыши;
  • сила давления кровельных строительных материалов на конструкцию;
  • распространенность и повторяемость осадков на территории, где расположен дом.

Имеют подвесной тип, между ними нет стропил. По этой причине появляется усиленная тяга, которая передается горизонтально на стены здания. Для уменьшения этого показателя в опорный узел вводят натяжной элемент из дерева или металла, предназначенный для объединения стропильных ног. Таким образом, узлы подвесных стропил принимают форму треугольника. Стяжной элемент расположен в основании ножек, он выполняет роль перекладины (чаще всего используется в конструкциях двускатной крыши) и работает на изгиб и сжатие.Прочность связи с основанием опор зависит от высоты стяжного элемента.

Стропила внахлестку часто устанавливают в зданиях, где есть центральная опорная колонна или несущая стена. Стропила упираются конечностями в стороны здания, а центральная часть опирается на колонну или другую опору внутри дома. Такая структурная единица предназначена для выполнения функции гибки. Наклонные опоры создают меньшую нагрузку на компоненты здания, поэтому их установка не так трудоемка, как в случае подвесных стропил.К тому же не требует больших материальных затрат.

Также есть варианты устройства кровли, сочетающие оба типа стропил. При этом каждый вид чередуется, то есть участки без несущих стен оборудуют подвесными стропилами, а участки с необходимыми опорами — наслоением.

Грамотное устройство стропильной системы

Основным фактором высокой прочности кровли в будущем строительстве является грамотное расположение всех узлов и точек крепления.

В случае многослойных стропил предполагается не менее 3 точек опоры для чердачной крыши. Это значение может измениться, если пролет превышает стандартные нормы … Например, если пролет не более 10 м, потребуется только одна дополнительная опора.

Сборка подвесной стойки производится исходя из размеров пролета. На малых пролетах защелкивающийся элемент чаще всего заменяется ригелем. При больших размерах пролета фиксирующие элементы прогибаются, а опоры изгибаются.

Таким образом, висячие узлы могут иметь следующие отличия по размеру пролета:

Рисунок 1. Схема устройства Мауэрате.

  1. 9 мес. Опоры необходимо закрепить деревянным бруском, установленным перпендикулярно мансардному полу … В зоне основания он укрепляется скобами, а стяжные элементы крепятся специальными хомутами.
  2. 13 г. Крепление осуществляется с помощью распорок, которые верхом упираются в основание, а нижним — в перпендикулярную планку.Расстояние между опорами не должно быть более 5,5 м.
  3. 17 мес. Основание необходимо укрепить специальными приспособлениями. Для верха используется стропильная конструкция: стяжные элементы крепятся к двум деревянным блокам, а между ними монтируется перекладина.

Способы крепления узлов

Независимо от того, нужно ли заменить существующую стропильную систему или построить ее с нуля, при фиксации ее узлов необходимо соблюдать определенный набор правил.

Прежде всего, следует избегать простейшего крепления перекладины и основания опоры, так как это может иметь разрушительные последствия для всей кровельной системы.

Рисунок 2. Крепление стропильной ноги к мауэрлату.

Другими словами, от нагрузки, создаваемой строительными материалами или атмосферными осадками, концы опор соскальзывают, и стропильная система повреждается. Это приводит к его полному разрушению. Чтобы не допустить такого исхода, необходимо повысить надежность этих узлов. Это достигается с помощью следующих видов крепления:

  • зубьев в шипе;
  • зубов в упор;
  • упор на конец перекладины.

В зависимости от наклона можно использовать один или два зубца. Для повышения надежности соединения можно создать дополнительные крепежи с помощью металлических уголков.

Точки крепления обрешетки

Основные точки крепления стропильной системы:

Точка крепления балки

Рисунок 3. Схема конькового соединения стропильной системы.

В стропильной ноге зубцы превращаются в шип, а в перекладине вырезается углубление, соответствующее нарезанным зубьям.В этом случае розетка должна занимать не более 30% всей толщины перекладины.

Если при строительстве кровли использовались легкие материалы, а ее уклон меньше 35 °, основания опор размещают так, чтобы площадь их упора была намного больше балки. Это может быть достигнуто с помощью вставки с двумя шпильками с двумя зубьями, упора (со шпилькой или без нее) и двух шпилек в замке.

Крепление узлов системы осуществляется либо метизами с металлическими уголками, либо деревянными брусками, накладками и шипами.

Мауэрлат Мауэрлат

Существует 2 технологии крепления опор мауэрлата: жесткая и раздвижная (рис. 1).

В первом случае между стропилом и мауэрлатом устанавливается прочное соединение без возможности сползания, прогиба и выпрыгивания. Это достигается размещением специальных уголков с опорной планкой. Образовавшийся узел необходимо скрепить надежной проволокой с помощью фурнитуры. Гвозди вбивают под определенным углом сбоку так, чтобы в мауэрлате они находились в перекрещенном состоянии.Последний гвоздь прибивается вертикально. Этот метод самый популярный.

Во втором случае крепление осуществляется с помощью специального механизма, позволяющего определенному элементу (в данном случае стропила) перемещаться в нужном направлении (рисунок 2).

Для создания такого соединения потребуется сделать врезку на опорах, а затем уложить их на мауэрлат. Как и в предыдущем случае, обе части узла скрепляются двумя скрещенными гвоздями и одним вертикальным наверху.Доски крепятся к мауэрлату металлическими скобами. После этого опорное основание освобождается за стену и скрепляется пластинами и санками. Таким образом, упор делается на мауэрлат, но все составляющие стропильной системы могут двигаться в допустимых пределах.

Этот метод чаще всего используется при строительстве кровельной системы. деревянные постройки (бревна, сруб), для которых характерны просадки. Стоит помнить, что при жестком креплении есть вероятность повреждения стен конструкции.

Точка крепления конька

Такой узел можно создать двумя способами: встык и внахлест (рис. 3).

Первый метод заключается в обрезке верхних частей опор под тем же уклоном, что и угол крыши. Они упираются в противоположные опоры, которые тоже нужно подрезать. Крепление создается двумя гвоздями (150 мм), забитыми сверху под определенным углом таким образом, чтобы они правильно располагались внутри каждого стропила. Для повышения надежности швы между опорами скрепляют деревянными пластинами или металлическими пластинами.

Второй способ наиболее популярен. От первого метода отличается методом перекрытия. В этом случае опоры соединяются не концами, а боковыми частями, после чего фиксируются на болтах.

Стропильная система перекрытий — конструкция, применяемая при возведении крыш зданий с промежуточными несущими стенами, опорными столбами или колоннами. Он опирается не только на внешние стены, но и на центральную внутреннюю опору (в некоторых случаях на две).

Если говорить об использовании, то многослойные стропила наиболее распространены для жилых частных домов, которые, как правило, имеют внутренние перегородки.

Составные элементы слоистой системы: две стропильные ноги, нижние края которых опираются и закрепляются на наружных стенах (мауэрлат), а верхние — на горизонтальном коньковом прогоне. Балка, в свою очередь, удерживается стойками, опирающимися на промежуточную стену.

Это классическая многоуровневая система, подходящая для двускатной крыши.При скатной крыше соблюдаются те же правила, но с другой реализацией. Стропила, входящие в стропильную систему, укладываются с опорой на противоположные несущие стены (оказывается, всего две опоры). Внутренний раздел здесь не нужен. По сути, свою функцию выполняет более высокая стена.

Для увеличения несущей способности ферменной конструкции в систему вводятся подкосы. Их наличие позволяет увеличить длину пролетов внахлест.

Для односкатных крыш возможно применение слоистых стропил без введения подкосов с пролетами до 4.5 мес. Наличие распорки увеличивает эту возможную длину до 6 м. Похожая тенденция прослеживается и с двускатными крышами. Двускатная конструкция с одной промежуточной опорой применяется для пролетов до 9 м. Установка подкосов увеличивает максимальную длину пролета до 10 м. А сочетание подкосов со схваткой (горизонтальная балка, соединяющая пару стропильных ног) — до 14 м.

Возможны несколько вариантов реализации многоуровневых систем, среди которых безупорные и распорные конструкции с дополнительными опорными подкосами, бойками и стропильными балками.

Рассмотрим основные конструкции слоистых стропил.

Стропила без распорок

Этот тип многослойных стропил не дает места для внешних стен … Выравнивание разрывных нагрузок происходит за счет особой комбинации креплений. Один край стропила всегда жестко закреплен, а другой — на скользящей опоре. Это дает отсутствие напряжения.

Жесткое крепление может означать, что узел закреплен, но балка может вращаться в шарнире (одна степень свободы).Также существует жесткое защемление стропильной балки, при котором любое смещение невозможно (нулевая степень свободы).

Больше свободы дает скользящая опора, которая позволяет стропильной ноге не только вращаться, но и перемещаться по горизонтали (две степени свободы).

Безупорная конструкция отличается тем, что в ней всегда присутствуют как жесткие, так и скользящие застежки. За счет этого под действием нагрузки стропила прогибаются, не передавая тягу на стены.

Варианты крепления стропильных ног

Низ стропил закреплен жестко, верх свободный (скользящая опора)

Нижний край стропил жестко фиксируется к мауэрлату (одна степень свободы) срезанием зуба. В другом случае применяется промывка с фиксацией опорной планкой.

На верхнем торце стропил делают горизонтальный пропил со скосом. Если разрез невозможен, то край стропильной ноги подшивается снизу обшивкой из бруса и с двух сторон скрепляется монтажными пластинами.Крепление верхнего края стропила к балке выполняется как скользящая опора. В этом случае противоположные стропила кладут на конек поочередно, не скрепляя между собой. Поэтому двускатную крышу, выполненную по этой схеме, можно воспринимать как две прилегающие друг к другу скатные крыши.


Сложность схемы в том, что любая ошибка при выполнении гребневого узла превращает безупорную конструкцию в проставку. Поэтому для двускатных крыш такой вариант применяют редко, чаще — для односкатных.

Низ стропильной ноги закреплен свободно, верх жесткий

Самая распространенная схема для частных домов.

Нижний край стропила крепится к мауэрлату на каретке (металлической скобе), чтобы он мог двигаться и гнуться под нагрузкой. Чтобы стропило не могло «уйти» в боковом направлении, его с двух сторон закрепляют металлическими уголками или брусками.

Верх стропильных ног закреплен на шарнире с допуском поворота (одна степень свободы).В этом случае коньковые узлы слоистых стропил этого типа выполняют следующим образом: края стропил сталкиваются между собой и соединяются болтом или гвоздями. Либо концы, предварительно обрезанные под углом, соединяют между собой, а затем связывают металлическими или деревянными накладками.

Низ стропильной ноги закреплен свободно, верх жестко защемлен

Данная схема отличается от предыдущей тем, что соединение стропил в гребневом узле выполняется с жестким защемлением.Стропила опираются друг на друга скошенными концами, а затем связываются гребневым прогоном двумя затяжными болтами. Получается защемленный узел.

Низ стропильных ног соединяется с мауэрлатом свободно, на бегунке.

Этот вид крепления отличается повышенной несущей способностью, что дает возможность использовать его в регионах с повышенным уровнем снегопада.


Способы повышения устойчивости безупорных систем

Все три рассматриваемые стропильные системы показывают себя устойчивыми при неравномерных нагрузках только при жестком закреплении коньковой балки.То есть, когда его концы выведены на фронтоны или подперты дополнительными стропилами-вкладышами.

Если коньковая балка опирается только на подкосы, крыша может стать неустойчивой. Во втором и третьем рассмотренных вариантах (низ стропильной ноги находится на ползуне, верх жестко закреплен) при увеличении нагрузки на один из скатов крыша будет смещаться в сторону повышенной нагрузки. Первый вариант сохранит форму, но только с идеально вертикальными стойками (под прогонами).

Чтобы, несмотря на нежесткую фиксацию прогона и неравномерные нагрузки, многослойная стропильная система оставалась устойчивой, ее дополняют горизонтальным боем. Скрам — это балка, обычно того же сечения, что и стропила.

Крепится к стропилам гвоздями или болтами. Пересечение схваток и стоек фиксируется гвоздем. Работу схватки можно охарактеризовать как аварийную. При неравномерной большой нагрузке на склонах схватка срабатывает и защищает систему от перекоса.

Для усиления системы с жестко закрепленным верхом и свободным низом (второй и третий варианты) можно использовать небольшую трансформацию нижнего узла. Стропильные ноги выводят через край стен. При этом само крепление остается скользящим, как горка.

Еще один вариант повышения устойчивости — жесткое крепление нижней части стоек, на которой держится горизонтальная коньковая балка. Для этого их врезают в грядку и фиксируют к полу, например, с помощью накладок из досок или брусков.

Стропила распорные без раскосов

В этом случае стропила опираются на несущие стены и передают на них тягу. Поэтому такие системы нельзя использовать для домов, стены которых построены из газобетона. Газобетонные блоки совершенно не сопротивляются изгибу и разрушаются под действием осевых нагрузок. А другие материалы, например кирпич или бетонные панели, легко выдерживают такие нагрузки и не деформируются.

Для стропильной системы требуется жестко закрепленный мауэрлат.Причем, чтобы выдерживать толчок, прочность стен должна быть высокой. Или же по верху стен должен быть неразрывный железобетонный пояс.

Для дистанционных стропил используются те же варианты крепления, которые обсуждались выше для систем без распорок. Но с одной оговоркой: все существующие выдвижные крепления (слайдеры) заменены на шарнирные с возможностью поворота. Для этого к низу стропил прибивается опорный брус или делается пропил зубом в мауэрлате.Петля в сборке конька выполняется путем размещения стропил друг на друга и скрепления их гвоздем или болтом.


Дистанционная конструкция представляет собой нечто среднее между безраздельной и подвесной системами. В них до сих пор используется гребень, но он уже не играет значительной роли. Ведь стропила упираются нижним краем в стены, а верхним краем друг в друга. Когда стены оседают или коньковая балка прогибается под собственным весом, балка вообще перестает работать.По сути, такие стропила становятся свисающими.

Для повышения устойчивости системы в нее включен захват, работающий на сжатие. Она частично, хоть и в небольшой степени, убирает распорку на стенах. Чтобы схватка полностью удалила распорку, она должна соединить нижние края стропильных ног. Но тогда это станет уже не борьбой, а обузой.

Установка жестко закрепленной коньковой балки также уменьшает расстояние между ними.

Стропила с подкосами

Такие системы могут быть устроены как по распорной, так и без распорной схеме.Их отличие от уже рассмотренных вариантов заключается в наличии третьей опорной части под стропильную ногу — подкоса (стропильной ноги).

Скоба меняет систему. Стропила из однопролетной балки превращается в двухпролетную неразрезную. Это позволяет увеличить перекрываемый пролет до 14 м. А также — уменьшить сечение стропил.

Стяжка крепится к стропилу таким образом, чтобы предотвратить ее смещение. Делается это следующим образом: подкос наматывается под стропило и фиксируется деревянными накладками по бокам и снизу.

Система армирования стропильными балками

Эта многослойная конструкция стропил подходит для конструкций с двумя продольными несущими стенами или промежуточными поперечными стенами. Стойки в этом случае располагаются не под коньком, а под стропилами. Нет хребта.

Стропильные ноги в схеме опираются на две стропильные балки (сквозные балки), которые, в свою очередь, укладываются по скатам кровли и опираются на вертикальные стойки. Стойки крепятся к несущим промежуточным стенам через стойки.

Сквозные участки на схеме можно не указывать. Тогда стойки придется подвести прямо под каждое стропило и закрепить стягивающим гвоздевым боем.

Сверху стропильные ноги соединяют между собой и связывают накладками из металла или дерева с двух сторон.

Отсутствие коньковой балки автоматически означает, что стропильная система образует распорку. Для его нейтрализации в безупорной версии системы под проходными балками закрепляется затяжка.Под нагрузкой он растягивается и устраняет нежелательные промежутки. Для сохранения устойчивости в системе используется схватка, закрепленная в нижней части фиксирующихся ножек. Также конструкция будет защищена от складывания специальными шарнирами, которые крепятся крест-накрест между стойками.

В дистанционной системе схватка устанавливается над проходными балками. Тогда грейфер под нагрузкой сожмется и, по сути, превратится в перекладину.

Установка стропил под стропильные ноги или сквозные балки (и отсутствие центральных стропил!) Позволяет использовать многослойные стропила этого типа для строительства просторных чердачных помещений.Остальные схемы подходят только для чердаков и чердаков с перегородками.


Ключевые места для устройства многослойных стропил

Имея в руках расчетную схему устройства, можно приступать к монтажу стропильной системы. Монтаж осуществляется в несколько этапов, основные из них:

1. Поверх наружных стен укладывается мауэрлат — доска или брус. Для предотвращения гниения мауэрлата между ним и стеной прокладывается гидроизоляционный материал — рубероид, толь и т. Д.

2. Поверх промежуточной стены постелите станину, необходимую для крепления вертикальных стоек.

3. Подставки закрепляются на станине с шагом 3-6 м.

4. Сверху на стойках установить коньковую балку.

5. Поднять стропила с шагом 0,6-1,2 м. Снизу к мауэрлату крепится стропильная нога в соответствии с выбранной схемой крепления (на шарнире или на бегунке). Сверху стропильные ноги либо выкладываются отдельно на коньковой балке, либо соединяют между собой верхние края, упираясь в конек.

6. Если схема предусмотрена, стропильные ноги соединяют горизонтальными схватками.

7. Опять же, по требованию схемы, установлены подкосы, опорные элементы.

При проведении работ по устройству стропил не допускать недосмотров. Следует помнить, что стропильная система — это каркас крыши, который должен выдерживать все возможные нагрузки. Неправильно рассчитанная или установленная система легко может привести к перекосу и даже разрушению всей кровли.


















Скатная крыша Дом состоит из большого количества частей, каждая из которых особым образом соединяется с другими.Это соединение называется узлом крыши. В этой статье мы поговорим конкретно об узлах подключения, о том, как оно осуществляется, какие технологии используются, какие крепежи используются.

Основные части конструкции крыши

Прежде чем приступить непосредственно к анализу темы статьи, необходимо указать, из каких элементов (деталей) она состоит. конструкция крыши … Перечислим все основные детали и укажем их назначение.

    Мауэрлат … Это брус, который укладывается на стены дома, расположенный по периметру постройки. Назначение мауэрлата — равномерно распределять нагрузки, исходящие от стропильной системы. Ведь если мауэрлата нет, то каждое стропило точечно будет давить на стену. И именно в этом месте произойдет разрушение конструкции стены.

    Стропильные ноги … Производятся либо из досок толщиной не менее 50 мм, либо из балок. Стропила являются основой кровли, именно они образуют откосы и несут все нагрузки, действующие на кровельную конструкцию.

    Ridge run … Это самая верхняя планка, установленная горизонтально. Его предназначение — поддерживать верхние концы стропильных ног. Именно он образует конек крыши.

Это три основных элемента крыши, о которых пойдет речь далее. Конечно, это далеко не все детали кровли, и нельзя сказать, что другие менее важны. Просто эти три элемента образуют саму структуру. Единственное, что нужно добавить, это то, что в некоторых конструкциях крыши нет коньковой балки.Просто верхние концы стропил упираются друг в друга. Этот вид стропил называется подвесным, а с коньковым прогоном — слоистым.

Чтобы конструкция крыши была самой надежной , необходимо, чтобы узлы кровли были правильно соединены. В этом случае необходимо учитывать силу действующих нагрузок и их направление.

Как соединить элементы конструкции крыши

Совсем недавно соединение узлов деревянной кровли осуществляется с помощью надрезов.То есть элементы кровельной конструкции были вырезаны, чтобы соединить их по одной достаточно широкой плоскости. Поэтому, чтобы детали крыши не снижали свои прочностные характеристики, а также несущую способность, они были выбраны с достаточно большим сечением. А это не экономично. То есть чем больше сечение пиломатериала, тем дороже он стоит.

Сегодня технология крепления узлов и деталей кровельной конструкции кардинально изменилась.Для этого используются болты, шпильки или металлические перфорированные профили. Последние изготавливаются из оцинкованной стали, что дает возможность долго эксплуатировать крепеж без потери качества. При этом производители предлагают довольно широкий их ассортимент для каждого типа сборки. На фото ниже показаны некоторые из этих креплений.

Следует отметить, что перфорированные профили постепенно вытеснили все другие виды крепежа за счет прочности, надежности и простоты операций крепления.Ведь для этого вам просто нужно установить профиль в нужном месте и закрепить его на различных деталях саморезами по дереву или гвоздями.

Давайте теперь посмотрим, как нужно закрепить детали конструкции крыши между собой. В принципе, бывает два типа соединения: мауэрлат-стропила, стропила-коньковая балка. Остальные детали соединяются параллельно этим стыкам. Он также расскажет о них.

Соединение мауэрлата и стропил

Вариантов крепления на самом деле огромное количество, от обычных гвоздей до перфорированных профилей.Например, на фото ниже представлен вариант, где в качестве крепежа используется обычная проволока. То есть в самом стропиле делается сквозное отверстие, куда вставляется проволока диаметром 6 мм. Проделывается отверстие в мауэрлате или в балке перекрытия.

Затем в это отверстие просовывают концы проволоки и скручивают, прижимая стропильную ногу к мауэрлату. Связь на самом деле крепкая и надежная, но процесс трудоемкий.

Вместо проволоки можно использовать металлическую ленту толщиной 3 мм.Его просто наматывают на два соединенных элемента и через полосу к ним прикрепляют саморезами, чаще гвоздями. В последнем случае нет необходимости сверлить сквозные отверстия в металле. обратите внимание на , что на нижнем фото крепление к армированному ремню осуществляется анкером, что увеличивает прочность и надежность соединения.

На нашем сайте вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услуги по расчету и проведению кровельных работ любой сложности «под ключ».Пообщаться напрямую с представителями можно, посетив выставку домов «Малоэтажная страна».

Следующий вид крепления — уголок из оцинкованной стали перфорированный. Самый удобный вариант, но и самый надежный. Для этого уголок просто устанавливается так, чтобы он плотно прижимался к плоскости мауэрлата и стропильной ноге с ее монтажными полками. Крепление осуществляется саморезами или гвоздями.

Крепить уголки можно не только саморезами или гвоздями-ершами.Есть еще один более надежный вариант, где используются болты. Правда, под них придется проделывать отверстия, что увеличивает затратное время на выполнение такого вида работ. Но в этом случае качество превыше всего. На фото ниже показан именно такой вариант крепления. Обратите внимание, что уголок крепится к мауэрлату саморезами, а к стропильной ноге — болтом. В этом случае один болт используется для соединения двух уголков, расположенных на противоположных концах стропил.

И еще один вариант крепления — на слайдере … Это особый вид двухкомпонентной застежки. Один крепится к мауэрлату, второй — к стропильной ноге. В этом случае обе части плотно не соединены между собой. Делается это специально для того, чтобы стропила могли перемещаться относительно мауэрлата при тепловом расширении бруса. Это значит, что не будет никаких нагрузок, действующих на стык двух частей крыши. На фото ниже показан этот вариант подключения.

На нашем сайте вы можете ознакомиться с наиболее популярными проектами сборных домов от строительных компаний, представленных на выставке малоэтажных загородных домов.

Соединение стропил коньковой балкой

Второй основной узел деревянной кровли — стык стропильной ноги и конькового бруса … На самом деле коньковый узел стропильной крыши очень сложен, так как на нем стыкуются две стропильные ноги и балка. В этом случае все элементы располагаются в разных плоскостях, то есть стропила и брус. Это означает, что для их соединения придется использовать более одного элемента крепления.

    Для соединения стропил между собой используйте перфорированную пластину … Их две, устанавливаются по разные стороны стропильных ног для увеличения прочности и надежности.

    Уголки перфорированные, соединяющие стропила с мауэрлатом. Их четыре, по две на каждую стропильную ногу, установленных с разных сторон.

Следует отметить, что крепление может осуществляться не только шурупами или гвоздями. Нередко мастера используют болты для соединения парных креплений .

Обратите внимание на разные типы крепления.Здесь используются только углы. Такой вариант используется, если в качестве конькового бруса устанавливается доска толщиной 50 мм.

Еще один интересный вариант крепления стропильных ног к коньковому пролету, для чего используются специальные перфорированные профили сложной формы. … По сути, это кронштейны, в которые вставляется стропильная нога. Кронштейн не только скрепляет детали, но и поддерживает стропило, уменьшая нагрузку на его конец.

Строительные компании, представленные на выставке, регулярно проводят акции для своих клиентов, что позволяет существенно сэкономить.На нашем сайте вы можете найти. Пообщаться напрямую с представителями можно, посетив выставку домов «Малоэтажная страна».

Обратите внимание на все вышеперечисленные варианты соединения стропил между собой. На них четко видно, что концы стропильных ног плотно стыкуются между собой, для чего их нужно подпилить под определенным углом. Без подпиливания можно обойтись, если использовать сложный крепежный замок, состоящий из нескольких пластин, скрепленных между собой болтами. На фото ниже этот вариант подключения хорошо виден.

Подвесное стропильное соединение

Стропильная система этого типа отличается от слоистой тем, что в ней не коньковый прогон … То есть стропильные ноги в верхней части (коньке) упираются друг в друга. Чтобы они не расходились в разные стороны, стропила соединяют между собой горизонтальной затяжкой. Последняя представляет собой доску, расположенную на любом расстоянии по высоте: сверху, снизу или посередине.

Следует отметить, что стропила подвесные на крышу отдельно не собираются.Из них на земле собирают фермы, которые в готовом виде устанавливают на крышу дома. В этом случае все элементы фермы соединяются между собой перфорированными плитами.

Описание видео

В видео мастер рассказывает, как собрать ферму из перфорированных пластин и гвоздей:

Узлы прочие

Как было сказано выше, в конструкции кровли много деталей. Поэтому мы расскажем и покажем еще несколько важных узлов подключения.

Если пролет дома более 6 м, то под каждое стропило устанавливают стойку, которая должна упираться либо в бетонное основание, либо в балку перекрытия. В этом случае соединение стойки со стропильной ногой осуществляется обычными досками как показано на фото ниже. Хотя можно использовать перфорированные металлические пластины.

На ребро конька также устанавливаются вертикальные опорные стойки , которые скрепляются между собой перфорированными пластинами. Но в некоторых кровельных конструкциях применяется совершенно другой подход к решению монтажа коньковой балки.Под брус монтируются укосины из бруса, которые крепятся к коньку специальными креплениями из металла. На фото ниже представлен один из вариантов этого вида застежки.

Очень часто при возведении стропильной системы возникает необходимость удлинить сами стропила. Сделать это несложно, при этом мастера используют несколько технологий, где используют различные дополнительные крепежи.

Описание видео

На видео показан один из вариантов удлинения стропил:

Кровельные конструкции бывают нескольких разновидностей своей формы.Практически все модели имеют большое количество одинаковых элементов. Но среди них есть один дизайн, который существенно отличается от других. Это вальмовая крыша … Ее отличительная особенность в том, что стропила соединяются верхними краями в одной точке, которая называется коньковым узлом.

Итак, чтобы соединить стропильные ноги между собой, нужна опора, к которой они крепятся. Есть несколько способов обеспечить высокую надежность узла. На фото ниже показан один из них, в котором используются перфорированные крепежные металлические профили П-образной формы.

Заключение по теме

Фактически мы рассмотрели лишь небольшую часть узлов соединения для крепления стропильной системы крыши. Но даже на их примере становится понятным разнообразие деталей и узлов. То есть кровельная конструкция представляет собой сложную систему, состоящую из большого количества различных элементов и частей, которые по-разному связаны между собой.

Решение шести типичных проблем с каркасом для нового строительства, реконструкция

За последние 25 лет в качестве строителя, строительного инспектора и представителя лесной промышленности я инспектировал множество каркасов по всей стране.Хотя терминология и методы различаются от региона к региону, некоторые проблемы формирования рамок остаются неизменными. Давайте посмотрим на некоторые распространенные проблемы кадрирования и на то, как их исправить или избежать.

Распорка узких стен у больших проемов

С появлением новых международных строительных норм и правил происходят изменения, с которыми нам всем приходится иметь дело. Ключевыми моментами являются более строгие требования к распоркам для стен.

Размещение окон из угла в угол на пристройке — обычное дело.Но вы должны не забыть обеспечить прочное пространство для стен по обе стороны от этих больших стеклянных поверхностей, чтобы обеспечить боковую устойчивость конструкции от ветра и сейсмических сил.

Кодекс говорит, что у вас должна быть стеновая панель шириной 4 фута на каждом углу конструкции и через каждые 25 футов по длине стены. Было бы идеально, если бы дизайнеры предусмотрели эти панели на каждом углу в своих планах, но этого просто не происходит. Когда проектируются пристройки, стены часто недостаточно широки, чтобы уместить 8 футов сплошных скрепленных панелей, а также окна, которые хочет домовладелец.В итоге вы получаете узкие стены и большие стеклянные просторы.

Испытания и опыт показали, что узкие стеновые панели не обеспечивают бокового сопротивления, необходимого во многих случаях для противостояния боковым нагрузкам, прикладываемым к конструкции. В кодексе есть альтернативное положение распорок, которое позволяет вам уменьшить эти 4-футовые стеновые панели до 32 дюймов, если вы выполните определенные действия со своим рисунком гвоздей и закрепите эти узкие участки стены предписанным способом.

Однако до сих пор существуют конструкции, в которых стены шириной менее 32 дюймов ставятся рядом с большими проемами.Давайте посмотрим, как работать со стенами шириной всего 24 дюйма или даже 16 дюймов.

СВЯЗАННЫЙ: Пригодны ли передовые методы кадрирования специалистам по ремонту?

Хотите больше? Ознакомьтесь с нашей историей о продвинутом кадрировании.

Первое, что необходимо понять, это то, что боковые силы, действующие на здание, создают нагрузки, заставляющие здание соскальзывать с фундамента. Этой силе скольжения, называемой сдвигом в основании, противодействуют анкерные болты.Поэтому, если здание не может скользить, следующее, что делают боковые силы, — это ломают стены. Правильная фиксация препятствует этому процессу стеллажа. Если вы сделаете стены достаточно жесткими, чтобы снизить вероятность стеллажа, вы столкнетесь с другой проблемой, называемой опрокидыванием. Исследования показали, что узкие стеновые панели обеспечивают небольшое сопротивление стеллажу, если все края не прибиты гвоздями с очень точным графиком. Тогда вы получите очень большую опрокидывающую силу.

Прижимные анкеры противостоят опрокидывающим силам, прикрепляя каркас к фундаменту.Но заголовки также могут оказать большое сопротивление этим силам. Когда коллектор заканчивается на краю оконного или дверного проема в случае гаражных ворот, силам опрокидывания нужно только согнуть двойную верхнюю пластину, чтобы повернуть узкую скрепленную панель рядом с проемом. Однако, если жатка проходит до упора в каждый угол, с двойными шипами на каждом конце и двойными триммерами с каждой стороны оконного или дверного проема, несущие панели структурных панелей, идущие от пластины к пластине на этих узких стенах, могут связать стену и коллектор. вместе как один.Теперь опрокидывающие силы в узкой стеновой панели должны сгибать перемычку, чтобы панель могла вращаться и переворачиваться. Это вряд ли, учитывая глубину заголовка. В районах с высокой сейсмичностью и сильным ветром по-прежнему необходимы удержания на обоих концах каждой панели. На других участках достаточно по одному удержанию на каждом конце линии стены.

Если вы столкнулись со стенами шириной менее 16 дюймов, проконсультируйтесь с инженером, чтобы определить требования к распоркам и удерживанию для вашей ситуации, чтобы избежать проблем с каркасом.

Для тех, кто сталкивается со стенами шириной от 16 до 24 дюймов по обе стороны от больших окон или дверей, не забудьте сделать следующее, и у вас будет стена, которая может работать и при этом соответствовать назначению кода:

1) Поместите жатку там, где находится груз, под двойной верхней пластиной. При необходимости заполните текст под заголовком до верхней части проема.

2) Протяните жатку до угла с помощью двойных шпилек на каждом конце и двойных триммеров на каждой стороне оконного или дверного проема.

3) Прикрепите не менее 3/8-дюймовой структурной панели непрерывно от нижней пластины к верхней пластине и прибейте края к обоим двойным штифтам и обоим двойным триммерам с шагом 3 дюйма в центре. Также прибейте края нижней и верхней пластин на расстоянии 3 дюйма по центру. Наконец, прибейте поле жатки на расстоянии 3 дюймов по центру как по горизонтали, так и по вертикали.

4) Прикрепите жатку к двойному триммеру на внутренней стене, чтобы уменьшить возможное влияние петель, особенно в районах с сильным ветром и высокой сейсмичностью.

5) Используйте зажимы на обоих концах каждой панели в районах с сильным ветром и высокой сейсмичностью; на других участках должно хватить по одному зажиму на каждом конце линии стены. Помните, что анкерные болты по-прежнему требуются в дополнение к зажимам.

Неправильная установка гвоздей на балках

Многие строители и ремонтники используют гвозди для подвешивания балок, чтобы поддерживать вешалки, которые они используют для крепления балок или даже балок. Это кажется логичным, потому что они называются гвоздями для подвешивания балок.По правде говоря, эти гвозди предназначены для удержания балки в вешалке, а не для поддержки вешалки. Вот почему они всего 1 1/2 дюйма в длину. Вы же не хотите, чтобы они прошли через балку и вышли с другой стороны.

Две вещи влияют на способность гвоздя удерживать вешалку: прочность на сдвиг и сопротивление выдергиванию. Гвоздь-вешалка для балки — это короткий гвоздь 10d, поэтому он имеет прочность на сдвиг. С другой стороны, имея длину всего 1 1/2 дюйма, он не имеет сопротивления выдергиванию, которое имеет обычный гвоздь длиной 3 дюйма длиной 10d.Таким образом, для одиночных подвесок требуется не менее 10d общих гвоздей в коллектор или балку, поддерживающую подвеску. Двойные вешалки должны поддерживаться как минимум 16d общими гвоздями. Для ремоделировщиков, использующих грузила 16d, они эквивалентны обычному гвоздю 10d. Следовательно, их можно использовать для поддержки одинарных, но не двойных подвесов.

Иногда гвозди для подвешивания балок можно использовать для поддержки вешалок, несущих более легкие грузы. Подвеска с одинарной балкой, поддерживаемая гвоздями для балки, может выдерживать только 77% предполагаемой грузоподъемности.Когда дело доходит до двойных вешалок, вы уменьшаете нагрузку до 64%, если используете гвозди для подвешивания балок для поддержки вешалки.

На некоторых вешалках указан необходимый размер опорного гвоздя. Ищи это. Но если вы не найдете размер на вешалке, помните, что обычные гвозди 10d поддерживают одиночные вешалки, а обычные гвозди 16d поддерживают двойные вешалки. Гвозди для подвешивания балок удерживают балку в подвесе. Обратитесь к производителю за конкретной информацией о различных требованиях к установке подвески.

Также обратите внимание на типы лицевых вешалок, которые вы получаете от своего поставщика. Многие из того, что мы называем подвесами с двойным сдвигом, продаются. Эти вешалки можно отличить от обычных лицевых вешалок по куполу или язычку, торчащему со стороны вешалки. Подвески с двойным сдвигом требуют забивания гвоздями лицевой стороной к опорному элементу, а также гвоздями на ногах через эти купола или выступы. Носочные гвозди устанавливаются в балку и перемычку, распределяя нагрузку по двум точкам на каждом гвозде для большей прочности, отсюда и термин «двойной сдвиг».Очевидно, что гвозди для балок нельзя использовать в вешалках этого типа. Для поддержки вешалок с двойным сдвигом необходимо использовать обычные гвозди.

Когда дело доходит до поддержки деревянных двутавровых балок, подвеска должна поддерживать нижний и верхний фланцы. Если длина подвески недостаточна для поддержки не менее 3/8 дюйма верхнего фланца, то потребуется ребро жесткости стенки. Для лицевых вешалок шириной до 2 дюймов обычно требуются обычные гвозди 10d для поддержки вешалки. Для вешалок шириной более 2 дюймов обычно требуются общие гвозди 16d для поддержки вешалок.Вешалки, устанавливаемые сверху, обычно требуют 10d общих гвоздей для поддержки вешалки. Всегда уточняйте у производителя вешалки правильное применение гвоздей в зависимости от стиля вешалки.


Хотите больше? Узнайте, почему этот профессионал предпочитает конструкционные шурупы FastenMaster LOK по дереву.

Консольные балки

Когда дело доходит до консолей, я уверен, что каждый слышал эмпирическое правило «один на два». Это относится только к консолям без подшипников.Например, у вас может быть эркер, сидящий на конце 2-футовой консоли, и это будет считаться не несущим, потому что обычно коллектор находится на линии основной стены, чтобы выдерживать любые нагрузки сверху. Следовательно, вы можете выступить на 2 фута для эркера, и пока вы возвращаетесь на 4 фута, применяется практическое правило.

Итак, как далеко вы можете установить консольные балки и поставить несущую стену на конце консоли, не создавая балки? Нагрузки передаются под углом 45 градусов через все, что их поддерживает.Следовательно, если балки 2×10, которые на самом деле имеют глубину 9 1/4 дюйма, поддерживают несущую стену на расстоянии 9 1/4 дюйма от опоры внизу, нагрузки будут передаваться под углом 45 градусов назад к этой опоре, и никаких инженерных работ не потребуется. . Итак, ответ — это глубина балки от опоры. Консоли за пределами этого расстояния должны быть спроектированы.

Вы также должны помнить, что балки перекрытия 2х10 из пихты Дугласа №2 или южной сосны могут быть консольными на 2 фута, выдерживая только нагрузку на крышу, и они будут работать.То же самое и с деревянными двутавровыми балками. Они также могут выступать на консолях на 2 фута до тех пор, пока несут нагрузку только на крышу.

Стропила опорные

Одна из последних работ над пристройкой — это каркас крыши. Чтобы связать новую крышу с существующей линией крыши, стропила часто опираются на носок, а не на пятку сиденья, или имеют слишком глубокие выемки над верхней пластиной. Эти ситуации ослабляют стропило в точке опоры и могут расколоть стропило. Всегда старайтесь, чтобы стропила опиралась на пятку сиденья.Это делает две вещи. Это означает, что вся стропила опирается на верхнюю пластину, поэтому вам не нужно беспокоиться о раскалывании стропил. Это также означает, что вы можете получить больше изоляции поверх внешней стены, что обеспечит гораздо лучшую энергоэффективность.

В некоторых случаях для обеспечения полной опоры в месте среза пятки может потребоваться опускание наружной стены на несколько дюймов. Высоту стены можно определить по плану и перепроверить в полевых условиях. Однако вместо того, чтобы опускать стену, на стропилах часто делают выемки.Если стропила надрезаны слишком глубоко над верхней пластиной (что-то вроде перевернутого «птичьего рта»), они могут расколоться на внутреннем крае верхней пластины из-за сдвиговых напряжений, вызванных изгибом стропил под нагрузкой. В этом случае можно использовать балочные подвесы для поддержки пятки стропил, что устранит проблему. Просто прикрепите вешалку к двойной верхней пластине и установите пятку стропила в вешалку. Помните, что изготавливаются подвесы с верхним фланцем, которые также хорошо подходят в этих случаях.

Опорные стропила вальмы и впадины

Думайте о стропилах вальмы и впадины как о балках, поддерживающих крышу.Балки, конечно, должны поддерживаться с обоих концов. Следовательно, бедра и впадины должны поддерживаться внешней стенкой (нижний конец) и выступом (верхний конец). «У гребня», а не «у гребня». Существует большая разница. В зависимости от длины бедра или стропила вам также может понадобиться промежуточная опора.

Во-первых, убедитесь, что у вас есть хорошая опора для стропил вальмы и впадины на верхней плите внешней стены. Эти стропила должны стоять прямо на стене для несения.Убедитесь, что прямо под ними есть шпильки. К сожалению, стропила долины иногда прибивают ногами к другому стропилам возле внешней стены, но не растягиваются достаточно далеко, чтобы опираться на эту стену. Это означает, что всего несколько гвоздей должны выдерживать всю нагрузку на стропило. Одни гвозди не должны нести нагрузку. Элементы каркаса должны поддерживать другие элементы каркаса, т. Е. От стропил до шпилек, от шпилек до балок, от балок до фундамента.

Нижний конец как тазобедренного, так и впадинного стропил должен прилегать к внешней стене, а вырез сиденья должен прилегать как можно ближе к пятке.Это сложно сделать с бедрами и впадинами, поэтому иногда вам нужно удвоить или даже утроить эти элементы, чтобы обеспечить большую площадь опоры у опорной стены.

Если вы используете конструкционные изделия из дерева для стропил вальмы и впадины, помните, что они не должны иметь конус или надрез на стороне растяжения элемента. Они должны полностью прилегать к срезу пятки или быть проверены инженером на предмет срезания.

Вверху, то есть на линии гребня, концы вальмовых и долинных стропил должны поддерживаться опорами вниз к несущей стене или балке.Конец конька также может потребоваться поддержка в зависимости от конструкции крыши. Если эти ноги 8 футов или больше, они должны быть Т-образными, чтобы они не прогибались под нагрузкой. Эти ножки чрезвычайно важны, когда основная крыша опускается на слуховое окно меньшего размера. Всегда лучше, если слуховое окно можно обрамить над основной крышей. Это, конечно, требует наличия перемычки для поддержки основного каркаса крыши.

Наконец, если стропило вальмы или впадины очень длинное, может потребоваться промежуточная опора.Убедитесь, что эта опора находится выше средней точки пролета стропил. Слишком низкое размещение может привести к тому, что пятка бедра или стропила может оторваться от стеновой плиты в условиях нагрузки.


Вы ремонтируете ванную комнату? Посмотрите этот проект, который за один день превратился из каркаса в строительство роскошного душа.

Балка для резки конуса

Вам необходимо внимательно следить за обрезкой конусов балок или балок. Обычно это становится проблемой для потолочных балок под крышами с низким уклоном или когда вы используете балку в качестве верхнего перекрытия.Возможно, вам не хватит высоты над линией плит по периметру здания, чтобы обеспечить надлежащую глубину в точке опоры. Вы не хотите, чтобы балка или балка были разрезаны до точки, где они упираются в верхнюю пластину. Это означает, что у вас недостаточно поперечного сечения на конце этой балки, чтобы выдержать нагрузку, которую она должна нести.

Если поперечное сечение на конце балки слишком мало, сдвиг может стать проблемой. Для этого потребуется сконструировать луч. Чтобы увеличить глубину в точке опоры, вы можете поместить балку в карман балки.Длина конического среза может в три раза превышать глубину элемента, поэтому длина конического среза обычно не является проблемой.

Дэвид А. Аттербэк владеет TimberTek Consulting в Оверленд-Парке, штат Канзас. Фирма специализируется на строительных нормах и проверках, а также на учебных семинарах по деревянным каркасам и строительным нормам.

Технологии | Бесплатный полнотекстовый | Оптимизация конструкции длиннопролетных стальных рамы портала из холоднокатанной стали с учетом влияния конфигурации коленного сустава

1.Введение

Использование холодногнутых стальных элементов для малоэтажного строительства за последние годы значительно расширилось. Ожидается, что в ближайшем будущем более 70% всех стальных конструкций зданий будут подвергаться холодной штамповке. Для европейского строительного сектора характерны рост затрат, низкая производительность и сильная зависимость от традиционных методов строительства. Для промышленных, жилых и т. Д. Целей, обеспечивающих большие пространства, здания с портальными рамами являются популярной формой строительства, которые часто состоят из горячекатаных стальных профилей или, в качестве альтернативы, могут быть построены из холодногнутых стальных профилей (CFS) для пролетов. до 20 м [1,2].Это вызывает необходимость в разработке устойчивого поколения систем холодногнутого стального каркаса с использованием оптимальных холодногнутых стальных профилей. Это важно для будущего мира, нацеленного на достижение цели устойчивого развития. По сравнению со своими горячекатаными коллегами члены CFS часто оказываются более экономичными и эффективными благодаря присущим им преимуществам, таким как легкий вес, простота и скорость монтаж и большая гибкость в производстве профилей и размеров поперечного сечения. Однако структурные элементы CFS подвержены короблению из-за их относительно тонких стальных стенок [3,4,5], и их применение в портальной системе обрамления часто применяется для небольших и скромных пролетов.Для длиннопролетных стальных портальных рам, т. Е. Более 10 м, на карнизах могут быть предусмотрены коленные соединения для повышения конструктивных характеристик (см. Рисунок 1). Конструктивное проектирование горячекатаных стальных портальных рам, имеющих большие пролеты, требует наличия большая жесткость суставов в коленях и верхушке для передачи приложенных нагрузок за счет изгибающего действия элементов. На практике жесткость соединений каркаса может быть увеличена с помощью вута, приварки стропил к карнизу и вершинного соединения.Однако для портальных рам CFS соединения являются полужесткими из-за деформации отверстий под болты в стенке швеллеров и кронштейнов под действием приложенных моментов [6]. Следовательно, влияние гибкости соединения на конструкцию рамы должно быть принято во внимание, чтобы получить реалистичные характеристики такой общей стальной портальной системы каркаса [7]. В этой статье это влияние на вершинное соединение рассматривается для оптимальной конструкции длиннопролетных портальных рам CFS. Следует отметить некоторые эффекты термохимической обработки винтов, низкий крутящий момент и неравномерное распределение винта и т. Д.на стыках каркаса в данном исследовании не учитываются.

Структурная оптимизация была интересной темой для исследователей, которую можно разделить на два различных подхода: методы математического программирования и методы эвристического поиска. В течение последнего десятилетия для решения задач оптимизации использовались методы математического программирования; Эти методы можно разделить на линейное программирование и нелинейное программирование, в которых целевая функция и проектные ограничения являются линейными или нелинейными по отношению к проектным переменным.Однако вычисление градиентов коррелированных нелинейных уравнений является сложной задачей в большинстве задач оптимизации.

Другая группа методов оптимизации, появившихся недавно, — это эвристические подходы, то есть генетические алгоритмы, моделирование отжига, стратегии эволюции, оптимизация роя частиц, поиск запретов, оптимизация колоний муравьев и поиск гармонии. Генетические алгоритмы (ГА), вдохновленные естественным отбором, то есть дарвиновским принципом выживания наиболее приспособленных, представляют собой эвристические методы поиска для решения многих задач оптимизации.В то время как большинство классических методов оптимизации, то есть методов математического программирования, генерируют детерминированную последовательность вычислений на основе градиента или производных более высокого порядка целевой функции, GA выполняют множественный направленный поиск посредством поиска на основе совокупности. Методы GA также не требуют информации о градиенте целевой функции и ограничений и используют вероятностные правила перехода, а не как детерминированные. Таким образом, ГА могут иметь дело с прерывистой и недифференцируемой целевой функцией.

Применение генетического алгоритма (ГА) для оптимизации стальных горячекатаных портальных зданий рассматривалось в литературе [8,9,10,11,12]. Устойчивость и надежность были успешно достигнуты за счет ряда опытов. После этого GA был применен для оптимизации конструкции системы обрамления портала CFS [13]. Австралийские правила проектирования AS / NZS 4600 [14] использовались для проверки элементов, жесткие соединения которых предполагались для анализа рамы. Стоит отметить, что жесткие соединения могут образовываться за счет обжимов, которые блокируются под действием изгибающих моментов.Снижена стоимость материалов каркасных элементов на квадратный метр пола здания. Кроме того, с точки зрения переменных топологии исследовалось влияние наклона крыши и расстояния между рамками. Влияние напряженной обшивки на здания с облицовкой портальной рамы недавно рассмотрено [15,16,17,18], в которых влияние коленного соединения на карнизе было исследовано как фиксированная конфигурация. Поскольку GA являются неограниченными методами оптимизации, обработка ограничений поэтому подходы играют важную роль в его реализации.Многие исследователи предлагали различные методы обработки ограничений. У каждого метода есть свои преимущества и недостатки [19]. Самой популярной стратегией обработки ограничений среди пользователей являются методы штрафных функций, которые наказывают любые решения, нарушающие ограничения, и поэтому этим кандидатам дается меньший шанс выжить в процессе эволюции. правильно настроить для каждой проблемы, чтобы получить почти глобальные оптимальные решения.Эта зависимость производительности ГА от штрафных параметров побудила исследователей разработать сложные подходы к штрафным функциям, такие как многоуровневые штрафные функции, динамические штрафные функции и штрафные функции, включающие изменение параметров штрафа на основе температуры с помощью операторов восстановления [20]. Хорошо известно, что если штраф слишком велик, процесс проектирования может преждевременно сходиться к оптимуму, не позволяя ГА использовать различные комбинации недопустимых решений, которые могут предоставить некоторую полезную информацию.Напротив, процесс сходимости может быть слишком медленным, а вычислительные затраты могут оказаться высокими, если штраф слишком мал [21]. Для сложных подходов со штрафами использование функции динамического штрафа для обработки ограничений задач оптимизации, как правило, достаточно успешно для определения области пространства поиска, содержащей глобальный оптимум, но не сам истинный оптимум [22,23]. Традиционная стратегия функции штрафа за динамику заключается в том, что значение штрафа увеличивается по мере развития поколения.Однако опыт показывает, что в конце эволюционного процесса возможные решения могут в основном появиться в популяции. Следовательно, стратегия штрафа за динамику путем наложения большого штрафа на кандидатов, нарушающих конструктивные ограничения, была бы ненужной. Вместо этого следует уменьшить штраф, назначаемый отдельным лицам за оценку приспособленности, и эта предложенная стратегия рассматривается в данной статье. Поскольку все проектные ограничения нормализованы к единице, эмпирического фактора 100 достаточно, чтобы масштабировать штраф до того же порядка, что и значение целевой функции.

2. Общее описание длиннопролетных портальных рам из холодногнутой стали

Параметры, принятые для предлагаемой портальной рамы, следующие: пролет рамы L f , высота до карниза h f , шаг рамы θ f и расстояние между отсеками b f (см. Рисунок 2). Для рамы с большим пролетом, рассматриваемой в этом исследовании, системы каркаса состояли из каналов, соединенных спиной к спине (BBC), используемых для колонн, стропил и коленных распорок. Основания колонн заколоты в ее основания.Детали стыка [1] карниза, образованного плоскими скобами, закрепленными болтами между стенками секций швеллеров, показаны на рисунке 3. Для стыков карнизов используются только четыре болта для каждого соединения между скобами и элементами. Для соединения вершины предполагается использование девяти болтов для соединения между кронштейном и стропилой (см. Рисунок 4). Контрольная рама, рассматриваемая в этой статье, имеет пролет 13,6 м, высоту до карниза 5,4 м, угол наклона 10 ° и шаг рамы (b f ) 3,6 м. Также макет коленного бандажа формируется с расстоянием 1.36 м от верха колонны и угол колена 50 ° [1]. Первичные элементы с боков удерживаются прогонами и боковыми поручнями с шагом 1,3 м. Стоит отметить, что на стропилах в местах расположения скоб прогонов и в центре верхней части кронштейна были наложены фиксаторы, расположенные вне плоскости, для предотвращения бокового прогиба. Было показано, что истинная пружинная жесткость соединения карниза оказывает минимальное влияние благодаря эффективному треугольнику, образованному между коленом, колонной и стропилой в месте соединения карниза [1].Таким образом, соединения колонны со стропилами, колена с колонной и колена со стропилами можно рассматривать как идеально закрепленные соединения (рис. 5). Для вершинного соединения портальных рам CFS, из-за того, что отверстия для болтов удлиняются под нагрузкой, что приводит к значительному вращению суставов [24,25]. Поэтому такие соединения нельзя обрабатывать как жесткие. Кроме того, наблюдалось, когда группа болтов сопротивляется внешнему моменту, когда она вращается вокруг центра группы болтов из-за симметричной конфигурации болтовых соединений [26,27,28].В ходе полномасштабных испытаний портальной рамы CFS стоит отметить, что это предположение является разумным с достаточной точностью. Жесткость болтовых соединений, используемых для портальной рамы CFS, может быть идеализирована вращающейся пружиной в центре вращения каждой группы болтов [24], как показано в уравнении (1). где ar — длина болтовой группы; b ar — ширина болтовой группы; k b (кН / мм) — жесткость при удлинении отверстия под болт в зависимости от толщины стенки секций канала CFS [7].Расстояние от пересечения элементов до центра вращения каждой группы болтов называется эффективной длиной соединения (Рисунок 6). Изменение вертикальной нагрузки по сравнению с вертикальным отклонением на вершине, полученное в результате экспериментального испытания и идеализации балки, показано на рисунке 7. Как видно, отклонение из-за несовпадения отверстий для болтов было смещено вдоль оси отклонения, что позволяет экспериментальным и численные результаты должны сравниваться при нагрузках, когда все стержни болта полностью опорные и соприкасаются с отверстиями для болтов.Также видно, что результаты, полученные из анализа упругой рамы, аналогичны экспериментальным результатам в упругой области [6,24].

3. Конструкция контрольной рамы в соответствии с Еврокодом 3

Контрольная рама рассчитана на постоянную нагрузку (G) 0,15 кН / м 2 и переменную нагрузку (Q) 0,6 кН / м 2 . Переменные и постоянные воздействия на предельную комбинацию нагрузок в соответствии с Еврокодом 3 [29] учитываются следующим образом: где:

Величина эквивалентных горизонтальных сил основана на начальном несовершенстве рамы.Просто предполагается, что условная горизонтальная нагрузка действует в верхней части колонны в соответствии с Еврокодом 3. Также следует отметить, что в этом исследовании рассматривается только вариант вертикальной нагрузки, которая аналогична нагрузке, используемой для полной нагрузки. масштабный экспериментальный тест Benchmark Frame.

В этом исследовании для анализа каркаса используется упругий анализ второго порядка с использованием программы конечных элементов ANSYS. Элемент BEAM3 использован для колонн и стропил; LINK10 использовался для идеализации коленного бандажа.Для полужесткости соединений использовался вращающийся пружинный элемент нулевого размера, соединенный с двумя совпадающими узлами в местах соединения (COMBIN40) [30]. Нормализованные формы проектных ограничений для проверки элементов рамы в соответствии с Еврокодом 3 [31] выражаются следующим образом:

g3 = NEdNc, Rd + My, EdMcy, Rd − 1≤0

(5)

g4 = MEdMc, Rd + FEdRw, Rd − 1,25≤0

(6)

g6 = (NEdNb, Rd) 0,8+ (MEdMb, Rd) 0,8−1≤0

(8)

где g 1 — ограничение для продольного продольного изгиба, а именно локального или деформационного продольного изгиба секции; g 2 — ограничение на продольный изгиб элементов; g 3 — ограничение для комбинированного осевого сжатия и изгибающего момента; g 4 — ограничение на раздавливание в стыках рамы; g 5 — ограничение для бокового продольного изгиба при кручении изгибаемых элементов; g 6 — ограничение на изгиб элемента как при изгибе, так и при сжатии.

4. Оптимизация конструкции Модель

Целью оптимизации конструкции является минимизация веса рамы портала на единицу площади пола для одного полного пролета (см. Рисунок 2), при соблюдении проектных ограничений, указанных в разделе 3. Это должно быть отметил, что удельный вес зависит от шага рамы, геометрии рамы, размеров поперечного сечения элементов и размеров вершины кронштейна и может быть выражен как:

W = 1Lfbf [∑i = 1mcili + wbrcbr]

(9)

куда
  • W — вес рамы на квадратный метр площади пола

  • w i — вес на единицу длины холодногнутых стальных профилей для элементов рамы

  • l i — длины из холодногнутых стальных элементов каркаса

  • m — количество конструктивных элементов в портальной раме

  • w br — общий вес кронштейнов

Для данной модели оптимизации переменные решения состоят из как дискретные, так и непрерывные.Оптимальное сечение колонн, стропил и коленных распорок соответственно обрабатывается как дискретные переменные. Непрерывными переменными являются наклон крыши, расстояние между рамами, конфигурация колена и размер кронштейна вершины. Детали проектных переменных для этой оптимизации проекта разделены на четыре группы, то есть от G1 до G4, следующим образом:

G1.

Размер сечений, предназначенных для элементов колонн, стропил и колен

G2.
Размеры коленного бандажа: угол колена и положение соединения коленного бандажа от верха колонны (верт.расст.), как показано на рисунке 5.
G3.

Топология каркасной системы: шаг шпангоута (пролета) и шаг стропил

G4.

Длина группы болтов на вершине соединения

Как можно видеть, всего восемь переменных решения, которые необходимо оптимизировать для минимального удельного веса эталонной рамы. Три проектные переменные в Группе 1 (G1) выбираются из списка секций коммерческих каналов CFS, как показано в Таблице 1. Стоит отметить, что секция прямого канала (BBC), как показано на Рисунке 4, используется для элементы рамы за счет длиннопролетной рамы, а также исключение эффекта эксцентриситета произошло в случае одноканальных секций.Для практического проектирования рамы параметры переменных G2 – G4 устанавливаются в заранее заданном диапазоне. В частности, vert.dist. размер варьируется в диапазоне [высота столбца / 10, высота столбца / 3]; угол колена варьируется в диапазоне [5 °, 70 °]. Шаг рамы устанавливается в диапазоне [2 м, 6 м] для экономичной конструкции прогонов и боковых перил. Уклон кровли варьируется от [6 °, 30 °]. Длина группы болтов варьируется в диапазоне от [0,14 м до 1,00 м]. Для обеспечения высокой поперечной жесткости кронштейна предполагается, что толщина карниза и кронштейнов вершины составляет 4 мм.Для предварительной конструкции эталонной рамы для экспериментальных испытаний угол изгиба составляет 50 °; положение крепления коленного бандажа от верха колонны (вертикальное расхождение) 1,36 м; шаг составляет 10 °, интервал между кадрами b f составляет 3,6 м (см. рисунок 2). Из-за высокой нелинейности задачи был принят генетический алгоритм с реальным кодированием (RC-GA). Этот популяционный алгоритм генерирует решения, выполняя бинарный турнирный отбор, кроссовер SBX и полиномиальную мутацию для эволюционного процесса [22].Стоит отметить, что бинарный отбор турниров может эффективно сохранить разнообразие населения, что увеличивает исследовательский компонент алгоритма. Генетические операторы RC-GA, т. Е. Отбор, кроссовер и мутация, применяются непосредственно к переменным решения без кодирования и декодирования. Это удобная характеристика по сравнению с бинарными ГА. В этой статье влияние стратегии выбора на сохранение популяционного разнообразия сочетается с RC-GA для повышения устойчивости и надежности предлагаемого алгоритма в поиске оптимального решения.Стратегия Ничинга применяется к операторам отбора и воспроизведения. Ничинг осуществляется путем сравнения нормализованного евклидова расстояния, известного как радиус Ничинга [22]. Если расстояние меньше заранее определенного расстояния или в той же нише, они могут стать партнерами по спариванию. Если случайно выбранные решения удовлетворяют ограничению радиуса ничинга, они затем сравниваются со значениями пригодности для оператора выбора турнира. Поэтому рассматриваются только решения в одном регионе (или нише).Блок-схема GA для оптимизации конструкции эталонной рамы показана на рисунке 8.

7. Выводы

Был выполнен оптимальный проект длиннопролетной портальной рамы CFS с пролетом 13,6 м и высотой колонны 5,4 м, известной как эталонная рама. учет влияния конфигурации коленного бандажа. Еврокод 3 применялся для проведения членских и совместных проверок. Реальный кодированный GA niching связан с новым методом штрафа для обработки ограничений оптимизации конструкции эталонной рамы под действием гравитационных нагрузок.Посредством ряда прогонов GA было показано, что предложенная процедура обработки ограничений с убывающими значениями штрафа по мере генерации может эффективно искать оптимальное решение. Эффективное время вычислений, которое примерно на 50% быстрее, чем у методов, широко используемых в литературе, указывает на возможность предлагаемой оптимальной процедуры для практического применения.

Эффект сочетания конфигурации коленного бандажа с топологией системы обрамления был исследован с помощью четырех расчетных случаев, в которых экономия материала, используемого для эталонной рамы, до 19.72% по сравнению с экспериментальной рамкой. Разумное расположение коленного соединения на колонне должно составлять одну треть высоты карниза от верха, а угол колена составляет примерно 42 °. В будущих исследованиях этот результат должен быть подтвержден натурным экспериментом, а также трехмерным моделированием с элементами оболочки для дальнейшего исследования реалистичного структурного поведения такой длиннопролетной портальной рамы CFS. Также следует учитывать влияние горизонтальных сил, то есть сейсмических или ветровых нагрузок, на оптимальную конфигурацию шарниров коленных скоб и конструктивные характеристики рамы CFS.

терминов строительства Архив — Modern Timber Craft

В предыдущем посте мы начали наш исчерпывающий глоссарий для дома с деревянным каркасом. Сегодня мы продолжим рассмотрение основных терминов, связанных с деревянным каркасом, которые используются при строительстве деревянного каркасного здания. Наслаждаться!

Термины деревянного каркаса H-Z

Половина ласточкин хвост: A ласточкин хвост сужается только с одной стороны.

Half Lap: Соединение, в котором два бруса перекрываются или впадают друг в друга.

Фахверковая рама: An строительная система, в которой пространство между брусьями заполнено кирпичом, гипс или плетень и мазня. Результирующий вид раскрывает древесину как на экстерьер и интерьер здания.

Уменьшение вдвое: удаление половинной глубины двух брусьев, чтобы они могли пересекать каждую Другие.

Молоток

Молоток: A кронштейн крыши, выступающий из верхней части стены, который поддерживает ферму крыши.Конструкция создает большой пролет с относительно короткими брусьями.

Очищенный вручную: Процесс удаления коры и внешний слой (камбий) бревна. Пилинг рук обычно проводится с помощью вытяжной нож, хотя некоторые компании используют машины для придания им вида очищенного вручную.

Заголовок: Строительный горизонтальный элемент каркаса дома, который перекрывает окно или дверной проем.

Сердцевина: внутренние слои древесины, которые в растущем дереве перестали содержать живые клетки, в отличие от заболони, которая содержит растущие клетки.Сердцевина обычно темнее по цвету, чем заболонь.

Распорка «елочка»: Декоративный, поддерживающий стиль рамы, обычно под углом 45 ° к вертикальному и горизонтальному направлениям рамы.

Вышитый: Разрезать топором или теслом. Также называется ручной высечкой.

Бедро: угловой гребень, образованный двумя соприкасающимися плоскостями.

Прижимной стержень: A металлический стержень, обеспечивающий дополнительное крепление кровельной системы к лагам.Эти желательны в районах с сильным ветром.

Штифт крюка: Крепеж, используемый для временной фиксации стыков при тестовой сборке рамы. Также известен как выколотка.

Размещенный врезной

Врезной в корпус: A углубленный паз, в котором предусмотрена опора на всю ширину шипованный член.

Корпус: неглубокий паз или полость для размещения большей части торца бруса. Как правило в сочетании с более глубоким пазом меньшего размера, чтобы получить шип для набивки шва.

Причал: An верхний этаж, который зависит от консольной системы, в которой горизонтальная балка ( причал bressummer) выступает вперед за пределы пола, и стена над ним отдыхает.

Столярные изделия: искусство или ремесло соединения бревен с помощью столярных швов.

Соединение: соединение двух и более брусов.

Балки: Малые, параллельные брусья, завершающие каркас пола.

Вруб: канавка, образованная в древесине во время пиления, или толщина древесины, удаленная как опилки.

Керфинг: Б / у описать либо серию пропилов дисковой пилой, установленной на желаемую глубину удалить кусок дерева или распилить вручную вдоль плеча Собранный шарнир для улучшения посадки соединения.

Шпоночный паз: Стык между фундаментом и фундаментной стеной.

Сушеный в печи Пиломатериал: Пиломатериал, выдержанный в сушильной печи, часто до более низкое содержание влаги ниже, чем у пиломатериалов, выдержанных на воздухе.

King Post

King Post: A центральная вертикальная стойка, простирающаяся от изогнутой пластины или балки до места соединения стропила.

Коленный бандаж: A небольшой брус, который обрамляют по диагонали между стойкой и балкой.

Планировка: нанесение стыка на древесину перед распилом.

Живая нагрузка: Вес из-за занятости здания (люди, обстановка и т. д.).

Нагрузка: Срок используется для описания веса, приложенного к раме или элементу каркаса.

Максимально допустимое напряжение волокна в изгибе: Стандарт безопасного проектирования для напряжения волокна.

Максимально допустимый горизонтальный Напряжение сдвига: Стандарт безопасного проектирования для напряжения сдвига.

Модуль упругости: A мера жесткости материала. Отношение напряжения (силы на площадь) к деформация (деформация древесины).

Момент: произведение силы на расстояние, с которого она действует, что заставляет луч сгибать.

Момент инерции: A свойство, которое отражает прочность древесины в зависимости от размера и форма его поперечного сечения.

Врезное и шипованное соединение : Часто используемый метод крепления в деревянном каркасе. В одном дереве есть прорезь (паз), а в другом Компонент имеет выступающий элемент, который входит в прорезь (шип). Врезной & шип часто закрепляется на месте с помощью дюбелей из твердой древесины или колышки. Типы включают:

  • Врезной открытый. Врезной только с трех сторон.
  • Заглушка врезная. Неглубокий паз, глубина которого зависит от размера бруса.Также паз, который не проходит сквозь заготовку.
  • Сквозной врезной. Паз, полностью проходящий через деталь.
  • Полукруглый клин. Врезной, в котором задняя часть шире или выше передней или открытой. Пространство для клина изначально дает место для вставки шипа, наличие клина после того, как шип был задействован, предотвращает его извлечение.
  • Сквозной клин с полукруглым хвостовиком. Клиновидный паз в форме «ласточкин хвост», полностью проходящий через деталь.

Noggin Штук: горизонтальные брусья, образующие верх и низ каркасов филенк-панелей.

Номинальный размер: Без одежды размер пиломатериала.

Общая длина: Всего длина бруса, включая длину шипов на обоих концах.

Свес: выступ второй истории после первой.

Паз неполной ширины: A выемка на растянутой или сжимаемой поверхности изгибаемого элемента, которая не распространяются по всей ширине лица.

Колышек: A деревянный дюбель диаметром от одного до полутора дюймов, обычно из дуба или саранча.

Щука

Удочка для щуки: Длинная палка с заостренным острием, используемая для подъема рам. Эти инструменты были известны еще в пятнадцатом веке как масла.

Штырь: Малый колышек.

Таблички: Major горизонтальные брусья, поддерживающие основание стропил.

Столб: Столбы любые вертикальные брус.

Стойка и балка: Другой термин, используемый для описания древесины. каркасная конструкция.

Основные стропила: Пара наклонных деревянных балок, обрамлены изогнутыми.

Прогон: Балки, идущие перпендикулярно поддерживающие их стропила, используемые для соединения основных стропил ферм вместе. Прогоны поддерживают настил крыши.

Queen Post: A пара вертикальных стоек стропильной фермы, стоящая на гнутой плите или балке, и поддерживающие стропила или воротниковую стяжку.

Стойка: действие натяжения или подъема рамы для приведения ее в квадратное или вертикальное положение.

Стропила: нижние концы стропил, обрамленные в плиту.

Стропила: точка, где сходятся вершины стропил.

Подъем рамы: Срок используется для описания возведения изгибов и стропильных ферм с последующим их соединением и привязать остальные бруски к каркасу.

Коньковая балка

Восстановленная древесина: Древесина это было спасено в целости и сохранности из старых амбаров, мельниц и фабрик, которые были построены с деревянно-каркасной конструкцией.Его собирают, затем перерабатывают и повторно используют для строительства. новая структура.

Приправы: материал между отверстием для штифта или клина и концом шипа или шлица.

Коньковая опора / Коньковая балка: Горизонтальный брус на вершине крыши, к которому крепятся стропила.

Шаг крыши: дюймов подъема на фут пробега. Например, крыша с углом наклона 45 градусов имеет двенадцать дюймов подъема на каждый фут пробега и поэтому называется крышей с двенадцатью скатами.

Ферма крыши: A конструкция для поддержки крыши.

Угловая выемка для седла: Паз для седла — это перекрытие, блокирующий вид бревенчатого уголка. Угол с выемкой в ​​виде седла обеспечивает плотную посадку и превосходное качество конструкции.

Шарф: Соединение для соединения двух брусов встык.

Приправленная древесина: Сушеная древесина.

Встряхивание: Разделение древесных волокон, которые повторяют кривизну годичных колец.Обычно встречается во время роста дерева.

Разрушение при сдвиге: Разрушение от срезания волокон древесины.

Ножницы: A сила, вызывающая проскальзывание между слоями.

Обшивка: покрытие из досок или водонепроницаемого материала на внешней стене дома или на крыше.

Прокладка: Тонкая заостренные куски материала, например, битумной черепицы. Используется для выравнивания бруса подоконника.

Плечо древесины: Пойнт пересечения на стыке двух сборных бруса.Относится к древесине с шип.

Длина от плеча до плеча: Длина бруса между плечами двух торцевых соединений. (Общая длина минус длина концевых шипов.)

Пороги: Горизонтальные бревна, которые опираются на фундамент.

Наклонные брусья: Включает фермы, раскосы и раскосы в елочку.

Софит: нижняя часть здания, например, под навесом крыши.

Шлицевой : элемент из пиломатериала или конструкционной древесины, помещаемый в прорези, пазы, дадо и т. Д.для укрепления стыков между компонентами. Также известен как свободный шип.

Выравнивание бруса: Процесс вытягивания и обрезки одного конца бруса таким образом, чтобы после пропила получилась плоская поверхность, перпендикулярная длине бруса.

Автономный Деревянный каркас: Деревянная конструкция, спроектированная так, чтобы выдерживать нагрузки без использование стен со сдвигом или дополнительных структурных систем.

Шип-шип: Короткий шип, глубина которого зависит от размера древесины.Также используется для описания шипа, который короче ширины прорезанной части, поэтому шип не виден.

Летний луч

Summer Beam: Major древесина, которая пролегает между крупами или пластинами.

Шип зазубрины: Термин, используемый для шипа на верхней части стойки с челюстями или приклада, который обычно входит в паз на нижней стороне поперечной балки.

Шаблон: A полноразмерная выкройка из тонкого материала для разметки и проверки стыков.

Временное крепление: метод временного увеличения жесткости рамы во время подъема.

Тенон: выступающий конец бруса, вставляемый в паз.

Натяжение: Сила, вызывающая тенденцию к растяжению. В деревянных каркасах зафиксированное натяжение добавляет жесткости и прочности.

Через тенон

Через шип: A шип, проходящий через древесину, которую он соединяет. Может выходить за паз и заклинивать с противоположной стороны.

Язык и вилка: A тип соединения, в котором один брус имеет форму вилки с двумя зубьями, а другой центральный язычок, который помещается между зубцами.

Верхний шип: Шип, который встречается над столбиком.

Транзит: A телескоп устанавливается на штатив для выравнивания балок фундамента или подоконника.

Trunnel (Treenail): Термин, используемый для описания колышка, иногда называемого очень большим колышком.

Ферма: сборка бруса, образующего жесткий каркас.

Бивень шип: A тип врезного и шипового соединения, в котором используется клиновидный ключ для фиксации соединения вместе.

Вертикальные брусья: Обрамление что включает в себя стойки (основные опоры по углам и другие основные стойки) и шпильки (вспомогательные прямостоячие в каркасных стенах).

Шагающие балки: Две параллельные балки, уложенные на землю, которые помогают перемещать бревна при повороте действие.

Настенные панели: Расположен в верхней части стен с деревянным каркасом они поддерживают фермы и балки крыша.

Клин

Клин: Конический деревянный элемент с прямоугольное поперечное сечение, используемое для крепления сквозных шипов, сквозных шлицев и шарф шарф.

Есть ли какие-либо термины, упомянутые в этом посте, для которых вы хотели бы дать определение? Есть ли какие-нибудь термины, связанные с деревянным каркасом, о которых вы слышали, но не уверены, что они означают? Дайте нам знать об этом в комментариях!

Благодаря следующим ресурсам:

Pinterest

Деревянный дом для жизни

Реставрации наследия

Штаб-квартира по деревянным каркасам

Vermont Timber Works

Вудхаус

Амбарный двор

Страница не найдена — Клининговые услуги Малайзия | Уборка офиса и дома

Когда дело доходит до уборки, будь то дом или офис, это может утомить, особенно когда вам нужно убирать дом самостоятельно.Дом — это место, куда вы с нетерпением ждете возвращения после долгого рабочего дня. Это место, которое вы хотели бы содержать в чистоте, порядке, безопасном, организованном и уютном. Это, конечно, непросто, особенно если у вас дома есть дети и домашние животные! Мы знаем, что вы проводите слишком много времени в пробках, по делам или в офисе. Когда вы вернетесь домой после долгого дня, вам просто захочется отдохнуть и расслабиться на диване. Если вы беспокоитесь о том, что не можете выполнить работу по дому, мы здесь, чтобы сказать вам, что не беспокойтесь и оставьте работу нам!

Мы, в Made4u, предлагаем профессиональные услуги по уборке в Малайзии, чтобы помочь вам прожить день, не беспокоясь о уборке.Мы будем стремиться предоставить нашим клиентам наилучшие впечатления от уборки! Когда речь идет о клининговых услугах, нашим главным приоритетом всегда является здоровье, безопасность и удовлетворенность наших клиентов. Помимо услуг по уборке дома, мы также предлагаем нашим клиентам профессиональные и гибкие услуги по уборке офиса. В Made4u у нас есть высококвалифицированные профессиональные уборщики, которые гарантируют, что мы покинем ваше помещение с отличными результатами!

Если горничная — это не то, что вам нужно, найм профессиональной услуги по уборке дома — лучший вариант, который вы можете найти, поскольку у нас есть опыт и мы следим за новейшими технологиями уборки, поэтому чтобы обеспечить надлежащую уборку в вашем доме, а также в вашем офисе.Наши услуги по уборке быстрые, удобные и эффективные, чтобы дать вам наилучшие результаты!

Услуги по дезинфекции для более безопасной окружающей среды

Дезинфекция ваших домов и офисов особенно важна сейчас, когда вокруг нас распространяется вирус Covid-19. Дезинфекция рабочего места помогает сохранить окружающую среду безопасной для ваших сотрудников и предотвратить распространение вируса, а также снизить риск заражения. Если вы ищете услуги по дезинфекции в Малайзии, не смотрите дальше, поскольку Made4u также предлагает услуги по дезинфекции в виде дезинфицирующего средства с тепловым туманом, которое может помочь убить 99% вирусов и бактерий.Рекомендуем дезинфицировать помещение не реже одного раза в три месяца для более безопасной рабочей среды.

Услуги Aircond для улучшения качества воздуха

Для того, чтобы ваш кондиционер работал с оптимальной производительностью, регулярное обслуживание кондиционера важно для обеспечения его правильной работы. Пренебрежение регулярным обслуживанием только заставит устройство работать больше, чем должно, что приведет к потреблению большего количества энергии и, как следствие, к высокому счету за электроэнергию. Если вы еще не нашли профессионального сервиса по обслуживанию кондиционеров, чего вы ждете? Свяжитесь с нами в Made4u, так как мы предлагаем услуги по кондиционированию воздуха для улучшения качества воздуха в помещении.Мы предоставляем два типа услуг по кондиционированию: химическая очистка и капитальная очистка. Просто свяжитесь с нами, чтобы узнать, что именно вам нужно для обслуживания вашего кондиционера, и мы будем прямо у вас на пороге!

Чистка обивки, чтобы ваша окружающая среда оставалась безупречной

Мы все знаем, что когда дело доходит до вашей мягкой мебели, она так или иначе испачкается пятнами и запахом, особенно когда дома есть дети и домашние животные, поэтому так важно чистить вашу мебель. мягкая мебель, чтобы избежать частой покупки новой!

Регулярная чистка матраса имеет решающее значение, поскольку в нем могут содержаться пылевые клещи, пыль, омертвевшая кожа и грязь, которые могут ухудшить качество воздуха в помещении, что может быть вредным для здоровья при вдыхании.
Тем, кто страдает аллергией, вероятно, будет хорошей идеей часто чистить матрас. Мы предлагаем услуги по чистке матрасов, поэтому позвольте нам почистить ваш матрас за вас! У нас работают опытные и высококвалифицированные специалисты, которые позаботятся о том, чтобы ваш матрас был тщательно очищен.

Помимо чистки матрасов, мы также предоставляем услуги по чистке диванов, будь то тканевый или кожаный диван. Регулярная чистка тканевого или кожаного дивана может улучшить его внешний вид и продлить срок службы! Конечно, вы можете самостоятельно пропылесосить диван, но не менее важно проводить его глубокую чистку несколько раз в год.Доверьте это нам, поскольку у нас есть необходимые инструменты, чистящие средства и обширные знания, чтобы правильно почистить ваш диван! В течение часа мы очистим ваш диван с помощью средства для чистки ткани или кожи, а позже мы будем использовать экстрактор, чтобы высушить диван, и он останется свежим, безупречным и чистым!

Есть дома ковры, которые нужно глубоко почистить? Чистка ковров, как матраса и дивана, тоже важна! Хорошая новость в том, что вам не нужно делать это самостоятельно, мы предлагаем услуги по чистке ковров как часть наших услуг по чистке обивки.С шампунем и экстрактом ваш ковер будет очищен в кратчайшие сроки!

Доступно в KL, Селангоре, Пенанге и Джохоре

Услуги по уборке Made4u доступны в Куала-Лумпуре и долине Кланг, включая Шах-Алам, Петалинг-Джая, Кланг, Пучонг, Субанг-Джая, вы называете это. Мы также доступны на Пенанге и Джохоре. Свяжитесь с нами, так как мы доступны круглый год, и мы всегда будем рядом с вами, чтобы удовлетворить все ваши потребности в уборке!

Пять хитростей для создания сверхпрочного каркаса

Дон Фаллик

Выпуск № 49 • Январь / Февраль 1998 г.

Я стоял на краю навеса крыши, держа в руках две связки битумной черепицы, когда подъехал сын моего босса.Он посмотрел на меня, затем внимательно посмотрел на пустое пространство под неподдерживаемой пристройкой крыши. Я заметил его дискомфорт и стал подпрыгивать прямо на углу, в четырех футах от ближайшей опоры. Крыша не прогибалась.

«Хотите построить для меня сарай?» он спросил.

Не каждое здание нужно строить как Гибралтарская скала, но бывают моменты и места, когда жесткость действительно имеет значение. В том сарае, который я построил, нужен был встроенный свес на крыше, чтобы прикрыть случайный переполнение поленницы.Постоянные опоры крыши мешали бы, когда не было поленницы, и это выглядело бы липким. Я построил сарай прямо перед домом моего босса, и мне хотелось, чтобы он выглядел красиво. Жесткая крыша стоила всего на несколько долларов больше, чем традиционная конструкция, и решала сложную проблему. Применение одного или нескольких из следующих пяти принципов может значительно повысить прочность и жесткость конструкции каркаса.

Фермы

Древесина не является однородным материалом.В одном направлении он намного сильнее, чем в другом. Самая большая сила дерева — сопротивление сжатию по всей длине. Дерево также неплохо сопротивляется растяжению, но хуже всего сопротивляется изгибу (сгибанию) и скручиванию (кручению). Один из способов сделать деревянное здание максимально прочным и жестким — это расположить дерево так, чтобы оно использовалось в самых сильных размерах.

Консольная ферма на зажимном приспособлении из двух листов фанеры и ломовых блоков.Некоторые вставки из фанеры не показаны, чтобы раскрыть детали стыков. Вырежьте и установите все элементы фермы. Затяните прокладку, затем приклейте и прикрутите косынки с верхней стороны. Вытяните прокладки и снимите ферму с зажимного приспособления. Переверните ферму на ровной поверхности, а с другой стороны приклейте и прикрутите косынки
.

Вот пример. Типичный остроконечный каркас крыши состоит из двух стропил с поперечиной для предотвращения расползания верхних частей стен. Шпала проявляет свою прочность при растяжении, поэтому ее можно изготавливать из пиломатериалов меньшего размера, например, два на четыре.Но стропила должны противостоять изгибу (сгибанию) там, где они относительно слабее. Таким образом, стропила должны быть сделаны из балок два на шесть, два на восемь или даже большего размера. Такой пиломатериал стоит дорого. Давным-давно инженеры узнали, что они могут значительно увеличить прочность крыши, вставив элементы сжатия в рамы.

Такие фермы изготовить несложно. Единственная сложная часть — это обрезать точные углы на концах элементов, чтобы они плотно прилегали друг к другу. Здесь вам пригодится торцовочная пила или моторизованная «колочная пила».Эмпирическое правило при проектировании фермы заключается в том, чтобы площадь, содержащаяся внутри каждого из треугольников, была одинаковой. Для всех зданий, кроме самых больших, используйте стропила и центральную стойку размером два на шесть, а для поперечных связей и других элементов сжатия — два на четыре. Закрепите их приклеенными и привинченными фанерными косынками.

Не используйте пластины для ремонта листового металла, даже если они выглядят как пластины, скрепляющие коммерческие фермы. Они не выдержат. Пластины коммерческой фермы прижимаются к месту с помощью пресса 30 000 фунтов на квадратный дюйм.Их нельзя забить на место. Те, которые вы покупаете в строительном магазине, достаточно непрочны, чтобы их можно было забить молотком, и они не выдержат напряжения сжатия на крыше.

Ламинированный коллектор

Вставки хорошо подходят, и их можно легко вырезать из обычной фанеры для наружных работ. Сделайте косынки достаточно большими, чтобы покрывать не менее восьми дюймов каждого элемента рамы на каждом стыке. Приклейте их на место с помощью Liquid Nails® или другого строительного клея и закрепите гвоздями 3d или 4d на расстоянии двух дюймов друг от друга волнистыми линиями по обоим краям каждого элемента фермы.

Прибейте противоположную косынку гвоздями противоположным образом, чтобы гвозди с противоположных сторон оставались разделенными. Коробчатые гвозди достаточно тонкие, чтобы не раскалывать дерево. Если вам необходимо использовать обычные гвозди, поставьте их на три дюйма друг от друга и увеличьте косынку, чтобы в нее поместилось такое же количество гвоздей. Не используйте шурупы для гипсокартона. У них нет податливости, и они лопнут, если клей не держится.

Схема для склейки клееного бруса

Дайте клею высохнуть в течение ночи перед монтажом фермы.Сделайте одну ферму, а затем сделайте из фанеры кондуктор, чтобы все ваши фермы были одинаковыми. Приспособление может быть изготовлено из фанеры, которую вы планируете использовать для обшивки крыши, так что фактически ничего не будет стоить.

Балка двутавровая

Иногда нужно сделать ровную ровную поверхность, например пол, очень жесткой и прочной. Один из способов — сделать «двутавровые балки». Они получили такое название, потому что поперечное сечение стальной двутавровой балки выглядит как печатная заглавная I. Вертикальная часть балки сопротивляется изгибу по вертикали, но может сгибаться и прогибаться по горизонтали, что снижает ее прочность.Верхняя и нижняя полки противостоят изгибу, позволяя балке проявлять свою полную прочность. Двутавры не обязательно изготавливать из стали. Торговые деревянные балки изготавливаются из фанеры, с верхним и нижним колпаками из фрезерованного бруса. Вы можете сделать свой собственный, если у вас есть настольная пила и режущее лезвие с пазами, но есть способ добиться того же эффекта с помощью простых технологий. Прочность двутавровой балки пропорциональна высоте вертикального элемента, но также и ширине полок. Приклеивая и прикручивая фанерный черновой пол к верху и низу обычных балок перекрытия, вы превращаете каждую балку в двутавровую балку с очень широкими полками.Черновой пол из фанеры стоит немного дороже, чем обычный черновой пол, и не такой жесткий, но он намного прочнее.

Если вам нужна жесткость больше, чем прочность, вы можете сэкономить много времени и денег, отказавшись от нижней фанеры и используя черновой пол из ДСП наверху. Таким образом, ваши перекрытия превращаются в тавровые балки, которые по прочности почти не уступают двутаврам. ДСП еще жестче и дешевле, но растворяется при намокании. Если есть вероятность, что пол намокнет, используйте ДСП для наружных работ.Он стоит дороже, но не растворяется.

Балка клееная

Один из способов повысить прочность каркасной стены — это сделать ламинированные балки и перекрытия. На несущих стенах заглушки обязательны для всех оконных и дверных проемов. Для ненесущих стен обычно не требуются коллекторы, а нужна только верхняя пластина, соединяющая секции стены на противоположных сторонах проема. В стене, обрамленной двумя на четыре, для типичного грубого проема шириной 32 дюйма для двери или окна требуется заглушка, сделанная из пары двух на шесть, с куском 1/2 дюйма фанеры, зажатым между ними. между.Фанера обеспечивает прочность и жесткость, а размеры два на шесть не дают фанере изгибаться.

Ламинируйте балку, склеив детали вместе строительным клеем, а затем прикрутив винтами для настила на расстоянии шести дюймов по ромбовидной схеме с обеих сторон балки. Эта ламинированная перегородка не только намного прочнее, чем та, которая состоит всего из двух на шесть, но также имеет правильную толщину, соответствующую остальной части стены.

Схема крепления фанерной косынки.Используйте гвозди 3d или 4d на расстоянии двух дюймов друг от друга. Измените рисунок на другой стороне фермы, чтобы гвозди не разделялись.

Для больших окон могут потребоваться заголовки размером два на восьмерки или два на десятки. Но что делать, если вы хотите установить балку вместо несущей стены? Так называемые «клеевые балки» продаются на линейных ножках, и они недешевы. Но клееная балка из фанеры недостаточно прочна. Одно из решений — поместить кусок стали (не алюминия) в центр ламинированной балки.Сталь невероятно прочна, если пиломатериал не дает ей коробиться. Там, где требуется еще большая прочность, используйте два стальных листа, по одному с каждой стороны от центральной ламели фанеры. Нанесите полоски строительного клея на дюйм от каждого края каждой балки, а затем сделайте зигзагообразным движением в центре. Склейте все части балки одновременно и скрепите их болтами ромбовидным узором на расстоянии 30 см друг от друга. Болты стоят дороже, но винты можно вытащить, и даже небольшой изгиб сводит на нет все преимущества листового металла.

Панельное строительство

Общим фактором всех этих стратегий является строительный клей. Не упускайте это. Его цель — связать все части стены, крыши или пола в один цельный кусок. Все современные автомобили используют этот принцип модульной конструкции, а не тяжелые рамы былых времен. Тем не менее, современные автомобили на самом деле сильнее, даже несмотря на то, что они гораздо легче построены. Там, где кузова автомобилей свариваются точечной сваркой, каркас дома можно склеить, чтобы получить более легкую, но более прочную крышу или стеновую панель.Построенные таким образом полы и лестницы никогда не скрипят. Уловка состоит в том, чтобы создать единые панели, которые образуют полные стены, крыши, полы и т. Д.

В Канаде и некоторых северных штатах дома построены из пенопластовых изоляционных панелей с облицовкой из ДСП. Облицовка немного выходит за пределы пенопласта, образуя фланцы для прибивания или привинчивания гвоздей или винтов два на шесть или два на восемь по всем четырем краям. Пиломатериалы этого размера очень помогают при креплении панелей, но большая часть их прочности исходит от облицовки.Пенопласт предотвращает коробление. Вы можете сделать каркасные стены такими же прочными, обшив их изнутри и снаружи. Приклейте и прикрутите ДСП к внутренним краям всех стоек и пластин, и вы почти вдвое прочнее стены.

Можно установить проводку и сантехнику до того, как обшить интерьер, что является преимуществом перед облицованными панелями пенопластом. Просто убедитесь, что инспекторы хорошо рассмотрели, прежде чем утеплять и закрывать стены.

Консоли

Чертеж сарая

в трех проекциях

Если ваша крыша достаточно прочная, она может выходить за пределы опорных стен без внешних распорок.Консоль — это любая конструкция, такая как свес крыши или пола, которая имеет внутреннюю подпорку. Если вы строите фермы, часть крыши легко превратить в консольную пристройку. Просто сделайте так, чтобы одна из стропил выступала за поперечину. Когда вся крыша приклеена и привинчена к одной единичной панели, консольный выступ становится чрезвычайно прочным. Он фактически превращает всю крышу в рычаг с точкой опоры на опорной стене. Любая мыслимая нагрузка на край более чем уравновешивается весом всей крыши на другом конце рычага.Нужно только адекватно укрепить край крыши.

Это легко сделать с помощью подрезных стропил один на четыре или двух на что угодно. Оставьте достаточно обшивки, выходящей за концы стропил, чтобы покрыть кромку. Нанесите клей на обшивку, прибейте к концам настоящих стропил, затем прикрутите к ней обшивку. Приклейте и прикрутите фальш-балки конька и фальш-прогоны — горизонтальные ребра жесткости — под двускатные концы крыши. Они добавляют немного жесткости крыше, но их настоящая задача — дать вам место для прибивания ложных стропил или торцевой обшивки фронтона.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.