Стропильная система мансардной крыши своими руками: Стропильная системы мансардной крыши

Содержание

Стропильная системы мансардной крыши — установка стропил и схемы (фото, видео)

Как говорят опытные строители, мансарду можно обустроить в доме, была бы крыша. Вид крыши влияет, насколько эта мера увеличит полезную площадь, комфортно ли пользоваться этим помещением и работы какой сложности потребуются. Распространёнными видами крыш для обустройства жилого подкровельного помещения считают двускатную я прямыми и ломанными скатами.

Содержание статьи

1 Виды стропильных систем
2 Расчет элементов стропильной системы
3 Конструкция стропильной системы
4 Последовательность сборки
5 Видео-инструкция

Стропильная система мансардной крыши конструируется таким образом, чтобы освободить пространство в центре, где высота потолков достигает приемлемой высоты, разместив основную массу опорных элементов по краям. Эта статья расскажет, из чего состоит каркас кровли, как выбрать оптимальный вариант конструкции и правильно выполнить монтаж.

Виды стропильных систем

Приступая к конструированию стропильной системы для мансардной крыши, обращают внимание на планировку дома. Исходя из видов опор, выбирают подходящий вариант устройства:

Схема видов стропильных систем мансардной крыши

Наслонная. Такой тип стропильного каркаса походит для домов, в которых посредине проходит несущая перегородка. Тогда вес конструкции кровли распределяют между ней и внешними стенами сооружения. Это необременительный и рациональный способ организации каркаса, но он подходит, если расстояние между наружными стенами и внутренней опорой не превышает 7 м.
Висячая. Этот тип применяют тогда, кода внутри нет несущих перегородок или колонн, которые используют, чтобы перенести на них вес крыши. Висячие стропила опираются на мауэрлат и коньковый прогон. Для крыш площади до 50 кв. м, с маленьким весом крыши применяют простейшую конфигурацию, состоящую из стропильных ног и горизонтально расположенной затяжки.
Чтобы перекрыть сооружение крупного размера, эту конструкцию укрепляют стойками, схватками, подкосами. Эти элементы повышают устойчивость крыши, но «съедают» полезную площадь мансарды. Допустимое расстояние между стенами сооружения для висячих стропил составляет 14 м.
Комбинированная. Смешанный тип стропильной системы используют, когда в доме вместо несущей перегородки посередине устанавливаются опорные колонны. Получается, что часть стропил можно облокотить на колонны, а остальные смонтировать как висячие. Этот способ довольно часто применяют для обустройства мансардных крыш, так как он позволяет использовать меньше вспомогательных элементов, снижая нагрузку на фундамент и не загромождая подкровельное помещение.

Обратите внимание, что устройство мансарды необходимо запланировать на этапе создания проекта, потому что тип, вес и конструкция стропильной системы необходимы для расчета фундамента. Если решение о возведение мансардной крыши возникло на финальном этапе строительство, необходимо пересчитать массу дома с учетом новых данных, чтобы проверить выдержи ли фундамент дополнительную нагрузку, особенно если на участке сложный грунт и маленькое расстояние между поверхностью и грунтовыми водами.

Расчет элементов стропильной системы

По строительным нормам помещение называют жилым, если высота от пола до конька не менее 2,5 м и присутствуют источники естественного света, то есть окна. Потому, главный параметр мансардной крыши, который необходимо рассчитать – угол наклона ее скатов. Загвоздка в том, что, если заложить небольшой уклон, то высота потолков в мансарде будет ниже дозволенной правилами.

А, если сделать крытые скаты, крыша получится очень тяжелой, дорогой и неустойчивой. Поэтому используется ломанный тип крыши, скаты которой меняют уклон, ее верхние стропила имеют острый угол 30 градусов, а нижние – 60 градусов.

Зависимость угла наклона и высоты потолков

Угол наклона и высота потолка

Важный этап проектирования мансардной крыши – расчет величины сечения элементов стропильной системы. Проще всего узнать рекомендованный размер в справочных таблица с рассчитанными значениями, которые учитывают длину, расстояние между соседними элементами, вид и качество материала.

Однако, если крыша нестандартного размера необходимо выполнить расчет, основанный на вычислении суммарной нагрузки от веса кровли, которая ложится на стропильную систему. Схема расчета также учитывает временные нагрузки в виде массы выпавшего снега, которые отражаются в климатическом коэффициенте, характеризующим характер погоды в месте строительства.

Подбор сечения стропильных ног

Для создания стропильной системы мансардной крыши используют древесину, однако не во всех случаях это целесообразно, так как, чтобы стропила справлялись с нагрузкой, приходится увеличивать сечение используемых пиломатериалов, что еще больше увеличивает вес конструкции. Чтобы вырваться из этого замкнутого цикла, необходимо отказаться от дерева в пользу стропил большей прочности из металла.

Конструкция стропильной системы

Составные части стропильного каркаса мансардной крыши ничем не отличаются от конструкции других видов скатных крыш. В него входят:

Схема устройства стропильной системы

В большинстве случаев элементы стропильной системы выполняют из древесины высокого качества. Чтобы избежать деформацию в процессе эксплуатации, ее необходимо высушить до влажности 15-18%, обработать антисептической пропиткой глубокого проникновения и антипиреном, если вы планируете вывод дымохода на крышу.

Ознакомьтесь с ТОП 10 хороших аккумуляторных шуруповертов.

Последовательность сборки

Сборку стропильной системы лучше выполнять с помощью опытного мастера, так как даже поднять тяжелые, длинные брусья проблематично. Не рекомендуется заниматься монтажом в дождь и снег, так как влажность древесины за время работы увеличится. Обычно процесс сборки выглядит следующим образом:

В первую очередь выполняют монтаж мауэрлатного бруса на верхнюю обвязку стен. Кстати, функции этого элемента в бревенчатых и брусовых постройках выполняют верхние венцы, усиленный с помощью скоб.
Следующий этап монтажа – установка балок перекрытия. Их крепят на мауэрлат или на выступы в стене. Существует два метода укладки балок перекрытия – с выносом или без выноса. Если перекрытия монтируют первым способом, то они выносятся за периметр дома для формирования свеса так, чтобы расстояние между концом балки и стеной было 50-100 см.

Устанавливают вертикальный стойки, определив середину балки перекрытия и отступив от нее равные промежутки. Расстояние между стойками соответствует ширине бедующей мансарды.
На стойки с помощью металлических уголков закрепляют затяжки. Получается, что каждая пара стоек образует конструкцию в виде буквы п.
Установка стоек и ригеля
Устанавливают нижние стропильные элементы, закрепляя на стойке с помощью гвоздей или саморезов. К мауэрлату стропила монтируют посредством ползунка, подвижного крепления, которое компенсирует изменение размера брусков во время усадки.
Закрепляют верхние стропила, соединяя верхние части каждой пары металлической накладкой или бруском.

Крепление стропил и подкосов на металлические накладки
Монтаж верхних стропил
На стропила укладывают гидроизоляционную мембрану и фиксируют степлером. Поверх приколачивают обрешетку. Схема обрешетки подбирается для используемого кровельного материала, для мягких видов используют сплошную, а для профилированных – решетчатую.

Настил гидроизоляции и монтаж обрешетки

Надежность стропильной системы мансардной кровли зависит, в первую очередь, от правильности расчетов, поэтому, если вы не уверены в своих инженерных способностях, лучше использовать типовой проект, созданный профессиональным архитектором.

Видео-инструкция

инструкция по правильному мантажу, видео

Ещё в процессе проектирования частного дома его будущие хозяева ставят перед инженерами задачу, которая заключается в достижении максимально эффективного использования конструкции.

Одним из аспектов является наличие большого количества свободного пространства для расположения жилых и предназначенных для хозяйственных нужд комнат. С помощью постройки мансарды и можно добиться дополнительного просторного помещения.

Оно может стать как удобным складом для редко используемых вещей, так и отдельной комнатой внушительного размера для одного из членов семьи. В целом, мансарда представляет собой практически то же самое, что и чердак, в функциональном плане и по схеме конструкции.

Но есть и специфические отличия в области, например, её утепления, которые критически важно знать для надёжного обустройства.

Как сделать стропильную систему мансардной крыши — полезные советы и видео инструкция.
А практическое руководство про систему стропил двухскатной крыши вы можете найти в этой статье.

Обзор мансардной крыши, особенности

Поскольку пространство мансардной крыши всё же является частью жилья, она имеет некоторые особенности. Стенами в таком помещении будут скаты кровли. В них должен быть заложен увеличенный слой теплоизоляции. Его количество зависит от климата региона, в котором вы проживаете, и пиковых показателей перепадов температуры.

Немаловажной является и гидроизоляция, ведь именно крыша защищает жилище от атмосферных осадков. Чаще всего она представляет собой плёночный материал, который защитит теплоизоляцию от попадания на неё влаги.

Третьим слоем такой конструкции служит изоляция от пара, который поступает из жилого помещения. Ввиду разницы температур, он может привести к образованию конденсата, капли которого со временем нанесут кровле существенный вред.

Существует мнение, что если наружный кровельный материал будет очень герметично установлен, как, например, бывает при использовании металлочерепицы, то в гидроизоляции нет необходимости. Это утверждение абсолютно неправдиво: «кровельный пирог» должен обязательно содержать в себе все три названных выше слоя.

Разновидности мансардной крыши, особенности каждого вида

Возведение крыши начинается с её проектирования, именно на этом этапе определяется наиболее удобный её тип и материалы, которые будут использованы при обустройстве.

Самые распространённые решения:

Двухскатная крыша для мансарды из одного уровня. Самый обычный и классический вариант. Довольно проста в монтаже, но имеет существенный недостаток – ограниченное внутреннее пространство. Да и потолки получаются слишком низкие для полной комфортабельности помещения.

На фото двухскатная ломаная крыша

Двухскатная ломаная крыша, также применяется для создания мансарды с одним уровнем. В отличие от предыдущего варианта, имеет целых четыре скатных плоскости. Само собой разумеется, что проектировать её сложнее, зато в итоге вы получите полноценное большое помещение мансарды.
Мансардная одноуровневая крыша. Её особенностью являются выносные консоли и смещение с дополнительным выдвижением относительно одной из сторон жилища. Выбрав этот вариант, вы получите полноценные вертикальные окна и просторную комнату.
Мансардная кровля с двумя уровнями. В такой конструкции предусмотрен смешанный тип опирания. Самая сложная из крыш, не только в проектировании, но и в возведении. Конструкция должна быть просчитана одновременно с домом, поскольку необходимо будет соблюдение разноуровневого размещения каждой из его комнат.

Устройство, монтаж мансардной крыши своими руками

Конструкция мансардной крыши, независимо от её типа, состоит из определённых элементов.

Самая простая их классификация выглядит так:

кровля – наружная часть, принимающая на себя воздействие окружающей среды;
обрешётка – к ней прикрепляется кровля и все материалы, отвечающие за изоляцию;
самая верхняя часть стропильной системы, которая называется коньковым прогоном;
стропила – в мансардной кровле они наслонные, их можно назвать костяком, которые обеспечивает общую жёсткость всей конструкции;
мауэрлат – деревянные балки, улаживают их по периметру и к ним крепят стропила;
связи диагональные – продольные варианты балок, обеспечивающие дополнительную надёжность кровли;
опоры вертикальные – столбы, подпирающие обрешётку и стропила;
изоляция – защищает от температуры и влаги, как наружной, так и внутренней.

Схема мансардной крыши

Как бы там ни было, а строительство мансардной кровли требует не только определённых навыков, но и хоть небольшого опыта строительных работ.

[sc:yandexadintext ]

Самостоятельно осуществить её монтаж вы можете только в том случае, если будете придерживаться определённого перечня процессов:

Проектирование. Основа всего, выбор типа кровли и материалов. Для выполнения правильных расчётов следует прибегнуть к одной из профессиональных компьютерных программ в области архитектуры.

Необходимо правильно высчитать нагрузку, которую кровля будет выдерживать и угол её наклона, для быстрого схода осадков. Поможет в этом документ под названием СНиП.

Теперь можно переходить к установке стропильной системы. Для правильного монтажа понадобится минимум три человека. Начинается всё с укладки мауэрлатов по периметру, для них используется брус с квадратным сечением в сто миллиметров.

Далее устанавливаем опорные столбы, и крепим к ним продольные балки. Не забудьте и про диагональные связи, которые существенно укрепят всю конструкцию. Для скрепления этих деталей между собой стоит использовать штампованные уголки из металла и саморезы, так что обзаведитесь шуруповёртом.

Теперь можно установить перемычки и проверить уровень по горизонту. Если он неправильный, то балки немного подрезают до необходимой длины.

Вот и пришла очередь непосредственно стропильной системы. Для удобства следует сделать шаблон из двух составляющих, а потом по нему подготовить срезы и всех остальных. Алгоритм аналогичен описанному выше, главное соблюдать заданный при проектировании угол кровли. Достигается это путём подрезания стропильной балки под нужным наклоном.

Теперь прибиваем сверху обрешётку. Она может быть сделана из досок, фанеры или другого материала, в зависимости от наружной кровельной составляющей, например ондулин это будет или металлочерепица.

Укладка изоляционных материалов. С внутренней части помещения создаём пароизоляцию, а с наружной монтируем слой теплоизоляции.

Обычно эти материалы имеют низкий вес, поэтому закрепить их с помощью металлических скоб будет совсем не сложно. Верхний слой «кровельного пирога» должен заканчиваться слоем гидроизоляции, которая предотвратит попадание случайных капель влаги под крышу.

Завершение процесса можно считать укладку самого наружного кровельного материала по вашему выбору.

Стропильная система четырехскатной крыши — устройство, монтаж, полезные советы.
Обзор металлопрофиля для кровли можете изучить здесь.
Сравнительная характеристика ондулина и металлочерепицы доступна тут https://rooffs.ru/myagkaya/info/ondulin-ili-metallocherepica.html

Ломаная мансардная крыша своими руками

Такой вариант конструкции выбирается, когда хочется создать большое жилое пространство на мансардном этаже. Процесс её монтажа был описан выше, так что повторяться не будем. Стоит только отметить, что для создания полноценного помещения с вертикальными окнами придётся немного выступить за периметр стен здания.

При правильном монтаже ваша кровля прослужит достаточно долго без ремонта.

Несколько советов для новичков:

минимальная толщина стропил – 250 мм;
для теплоизоляции должен быть использован материал, который не повредится даже при воздействии влаги;
между слоем кровли и самой изоляцией оставьте место для вентиляции, там должен циркулировать воздух;
внутреннюю часть крыши оборудуйте пароизоляцией во избежание появления конденсата;
можно добавить слой звукоизоляции, чтобы шум дождя не был слышен внутри помещения.

Посмотрите видео о том как обустроить мансардное помещение под крышей дома:

Изогнутые трубчатые элементы — стальная конструкция

Последнее обновление: 10 марта 2023 г. | Стальная конструкция

Криволинейные крыши могут быть сформированы с использованием одинарных изогнутых трубчатых элементов, двухслойных элементов, периодически соединенных, или трубчатых ферм, как показано в следующих примерах.

Таблица 4.2 Минимальные радиусы изгиба для обычных стальных профилей

Секция

Типовой радиус

Балки и универсальные балки (ось х-х)

1,6 м

Универсальные колонны (ось х-х)

Универсальные колонны (ось x-x)

Каналы (ось x-x) 127 x 64 x 14 кг/м 203 x 89 x 29 кг/м 254 x 89 x 35 кг/м 305 x 102 x 46 кг/м Все секции вверх до 432 x 102 x 65 кг/м

Балки, балки и колонны (ось y-y)

610 x 229 x 140 кг/м

Все сечения до 1016 x 455 x 488 кг/м

Зубчатые и ячеистые балки (ось x-x)

305 x 133 x 30 кг/м 458 x 165 x 54 кг/м 609 x 178 x 74 кг/м 800 x 210 x 122 кг/м 915 x 305 x 238 кг/м

Зубчатые и ячеистые балки (ось y-y)

305 x 133 x 30 кг/м 458 x 165 x 54 кг/м 609 x 178 x 74 кг/м 800 x 210 x 122 кг/м 915 x 305 x 238 кг/м M

Круглые полые секции

60,3 x 5 мм 114,3 x 6,3 мм 168,3 x 10 мм 219,1 x 12,5 мм

Наиболее размеры до 610 мм o/d x 35 мм

квадратные и прямоугольные срезы

50 x 50 x. 5 мм 100 x 100 x 6,3 мм 150 x 150 x 10 мм 200 x 200 x 12,5 мм

Все размеры до 400 x 400 x 16 SHS и 500 x 300 x 20 RHS

4.17 Изогнутое ограждение юридического факультета Кембриджского университета (архитектор: Foster and Partners)

Юридический факультет Кембриджского университета окружен треугольной конструкцией Виренделя, которая имеет цилиндрическое сечение, к которому прикреплены остекление и облицовка из нержавеющей стали. Этот изогнутый элемент сливается между крышей и стенами и обеспечивает симметричное ограждение внутреннего пространства, как показано на рис. 4.17 и см. также цветную вкладку 1.

Станция TGV в Лилле расширяет концепцию изогнутой трубчатой крыши за счет использования стяжек. периодически уменьшать эффект изгиба в арке, чтобы минимизировать требуемый размер секций (см. рис. 4.18). В бытовом здании штаб-квартиры Saga ряд наклонных арок поддерживает тканевую крышу, как показано на рис. 4.19..

Трехмерное расширение арки представляет собой купольную конструкцию, где решетчатая конструкция из сварных трубчатых секций может создать эффективное и привлекательное конструктивное решение для аудиторий и больших залов, как показано на рис. 4.20.

Крыша большой оранжереи Национального ботанического сада Уэльса (цветная пластина 2) состоит из ряда трубчатых стальных арок в форме тороида. Крепление к остеклению осуществляется выступающими ребрами, приваренными к трубам.

4.20 Рой Томсон Холл, Торонто, использование сварной трубчатой решетки для создания куполообразной крыши концертного зала

: 4.21 Лейпцигская ярмарка — внешняя конструкция, поддерживающая остекление (архитектор: Von Gerkan Marg & Partners и Ян Ритчи)

На Лейпцигской ярмарке изогнутые трубчатые арки поддерживают трубчатую решетчатую конструкцию, поддерживающую полностью застекленный фасад, как показано на рисунке. на рис. 4.21 и см. также цветную табличку 6.

4.4 Колонны

В раскосных рамах колонны рассчитаны на сопротивление в основном силам сжатия. Форма секций UC такова, что они более эффективны в сопротивлении короблению, чем стандартные балочные секции. Колонны, используемые в жестких или качающихся рамах, также рассчитаны на сопротивление изгибу. Там, где доминируют эффекты изгиба, может быть более подходящим использовать UB в качестве колонн, например, в рамах портала.

Колонны могут иметь форму секций UC, которые соединяются в соответствующих точках (обычно через каждые два или три этажа) в высоких зданиях. В более высоких зданиях размеры колонн обычно выбираются из одного серийного размера с уменьшением веса секции на верхних уровнях. Соединения балки с колонной выполняются либо к полкам колонны (соединения по большой оси), либо к стенке колонны (соединения по малой оси). Иллюстрации типичных подключений приведены позже. Также может потребоваться локальное усиление колонн в точках передачи нагрузки, например, для балок с моментными соединениями.

Трубчатые колонны

Квадратные или круглые полые секции очень эффективны при сжатии, поскольку материал удален от оси секции, что повышает устойчивость к выпучиванию. Как круглые (CHS), так и квадратные (SHS) секции широко используются в качестве тонких колонн. Основной проблемой дизайна является форма соединения с лицевой стороной колонны.

Композитные колонны

Колонны могут быть спроектированы так, чтобы обеспечить большую устойчивость к сжатию и огню за счет бетонной облицовки (в случае двутавровых профилей) и бетонного заполнения (в случае полых профилей). Например, заливка между полками колонны двутаврового сечения без армирования позволяет увеличить ее огнестойкость до 60 минут при сохранении тех же наружных размеров

раздел. Заливка трубчатых секций бетоном

позволяет повысить их конструктивную прочность, а также огнестойкость до 60 минут без армирования и до 120 минут с армированием стержнями.

4.4.1 Открытые трубчатые колонны

Трубчатые колонны используются в тех случаях, когда требуется минимальное проникновение в пространство или когда сохраняется внешний вид колонны. Они структурно эффективны и поэтому могут быть успешно использованы в тонких колоннах. Амстердам

Аэропорт Схипхол иллюстрирует этот принцип, как показано на рис. 4.22. Колонны большого диаметра также использовались как часть системы воздуховодов. Станция Hung Hom в Гонконге показывает, как можно использовать трубчатые колонны внутри трубчатых стержневых балок (см. рис. 4.23). Другой пример открытых трубчатых колонн см. на цветной вставке 7.

Недавний пример привлекательной группировки колонн можно увидеть в Медиатек-центре в Сендае (цветная вставка 21).

Круглые колонны особенно привлекательны внутри торговых центров и аудиторий. Огнестойкость может быть достигнута за счет использования вспучивающихся красок или бетонного заполнения (см. главу 13). Другие формы противопожарной защиты обычно влияют на внешний вид и форму сечения и не являются предпочтительными.

Соединения с трубчатыми колоннами часто выражаются как часть общей концепции конструкции. Как описано в главе 6, существует широкий

4.22 Амстердамский аэропорт Схипхол

4.23 Трубчатые колонны и хребтовые балки на станции Хунг Хом в Гонконге (архитектор: Foster and Partners)

4. 24 Трубчатые колонны с шарнирными или жесткими соединениями

4.25 Трубчатые стойки, используемые для поддержки крыши Уимблдонского корта № 1 (архитектор: BDP)

ряд конструктивных вариантов, в зависимости от того, является ли соединение штифтовым (т.е. сопротивляется только сдвигу и растяжению) или жестким (т.е. также сопротивляется моменту). Примеры архитектурных деталей, используемых в соединениях балки с трубчатой колонной, показаны на рис. 4.24.

Колонны возводятся высотой в два или три этажа, и стыки обычно выполняются торцевыми пластинами или аналогичными соединениями чуть выше уровня пола, чтобы избежать проникновения в пространство пола.

Трубчатые секции также могут использоваться в качестве сильно нагруженных распорок для поддержки навесов крыш, как показано на рис. 4.25. Это важно также в условиях подъема ветром, когда реверсирование нагрузки может привести к тому, что натяжные элементы будут действовать на сжатие.

Атриалы и торговые центры часто используют высокие и тонкие трубчатые колонны для поддержки крыш с большими пролетами, как показано на рис. 4.26.

Закрепленные соединения R

Жесткие соединения

: 4.26 Кричная крыша на квадрате принцев, Глазго (архитектор: Hugh Martin & Partners)

4.4 сопротивление сжатию и огнестойкость трубчатых колонн. Это связано с тем, что бетон внутри секции взаимодействует со стальным кожухом, так что прочность на сжатие двух материалов может быть объединена вместе. Действительно, прочность бетона также повышается за счет сдерживающего эффекта трубчатой секции. Часто проектировщик не использует прочность бетона на сжатие в обычном проекте, а использует ее для повышения огнестойкости колонны, исходя из предположения, что открытая стальная секция теряет всю свою прочность при сильном пожаре.

Метод проектирования составных колонн представлен в публикации SCI

. С точки зрения архитектурных возможностей заполнение бетоном может привести к:

• более тонким колоннам

• более сильно нагруженным колоннам, где сопротивление сжатию увеличивается для данного размера трубы

• более длительным периодам огнестойкости (которые могут

• отличная ударопрочность.

В Австралии и на Дальнем Востоке заполненные бетоном трубчатые секции большого диаметра широко используются в высотных коммерческих проектах. В этом случае трубчатые секции предназначены в основном для поддержки каркаса и перекрытий во время строительства, а бетон обеспечивает сопротивление сжатию при последующих нагрузках. Крупногабаритные трубчатые профили (диаметром от 0,6 до 1,5 м) могут быть изготовлены из листа, изогнутого в круглую форму и сваренного по шву.

Конкретные технические вопросы, которые необходимо решить в этой форме строительства, включают:

метод заполнения бетоном, который обычно представляет собой заливку сверху колонны на высоте одного или двух этажей, перенос нагрузки с балок на колонны, что для колонн большого диаметра достигается за счет стальной вставки со сдвиговыми соединителями, встроенными в сердечник колонны, огнестойкость за счет стержневой арматуры в бетоне. В этом случае колонна проектируется и детализируется в соответствии со стандартной железобетонной практикой. Количество арматуры должно быть сведено к минимуму (<2% площади поперечного сечения колонны), чтобы не быть слишком перегруженным для заливки бетоном.

4.4.3 Трубчатые мачты

Трубчатые элементы могут использоваться в высоких тонких мачтах и могут комбинироваться с другими секциями, в зависимости от архитектурного и конструктивного подхода. Одним из прекрасных ранних примеров комбинированного использования типов секций является Центр распределения запчастей Renault в Суиндоне, где круглые трубчатые колонны поддерживали каркас из конических секций UB, подвешенных к вершине колонны и валу (см. рис. 1.2).

Одиночные или сгруппированные трубчатые колонны сами по себе могут образовывать базовую структуру с возможностью архитектурного самовыражения. На рис. 4.27 показана группа сужающихся труб, имитирующих корабельный кран в Генуе, Италия, которые поддерживают как тканевую мембранную крышу над общественной площадью, так и лифт, обеспечивающий панорамный вид на город.

Навес супермаркета в Плимуте (рис. 4.28) был разработан с использованием трубчатых колонн для выражения морской тематики.

Иногда разделение между колоннами и ферменными или балочными элементами менее четкое, как в случае, когда разрабатываются «древовидные» конструкции. Такое выражение также использовалось в аэропорту Штутгарта (рис. 1.12) и более формально в аэропорту Станстед (рис. 4.29), в котором 36 деревьев-колонн действуют как жесткий каркас и поддерживают наклонные ветви, которые сами поддерживают всю крышу.

4.5 Фермы и решетчатые фермы

Фермы и решетчатые фермы можно рассматривать как треугольные или прямоугольные сборки элементов растяжения и сжатия. Верхний и нижний пояса обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению при общем изгибе, а стенка или элементы жесткости противостоят силам сдвига. Могут быть созданы самые разнообразные формы ферм. Каждый из них может различаться по общей геометрии и по выбору отдельных элементов, из которых они состоят.

Фермы, как правило, связаны со скатными крышами и спроектированы так, чтобы повторять профиль крыши. Меньшие уклоны крыши приводят к более тяжелым поясам сжатия, тогда как более крутые уклоны крыши требуют более длинных и часто более тяжелых элементов жесткости.

Решетчатые балки обычно связаны с длиннопролетными балками, в которых верхний и нижний пояса обычно горизонтальны. Однако для более плоских скатов крыши также можно эффективно использовать решетчатые фермы с наклонным верхним поясом.

4.5.1 Формы ферм

Фермы или решетчатые фермы могут иметь несколько основных форм, как показано на рис. 4.30. Приведены общие названия этих форм ферм вместе с их типичным диапазоном пролетов. Они изготавливаются путем скрепления болтами или сварки стандартных секций. Для пролетов до 20 м достаточно использовать уголки, тройники и более легкие пустотелые профили. Для очень длинных пролетов могут потребоваться UC или более тяжелые полые профили. Смешанное использование этих секций может быть целесообразным, чтобы свести к минимуму визуальное воздействие элементов жесткости. Эти альтернативные типы секций показаны на рис. 4.31. Фермы очень эффективны при использовании стали, но их изготовление относительно дорого. Элементы раскоса обычно легче, чем элементы пояса.

• Решетчатые балки Уоррена или Пратта

Решетчатые балки имеют широко параллельные верхний и нижний пояса, в которых раскосные (диагональные) элементы расположены в форме буквы W или N соответственно. В балке Пратта (форма N) ориентация элементов жесткости обычно изменяется в середине пролета. Верхний пояс, как правило, предназначен для предотвращения коробления вне плоскости путем обычного крепления прогонов крыши или плиты перекрытия.

Ярким примером конструкции, состоящей из круглой трехмерной балки Уоррена, является колесо обозрения «Лондонский глаз», спроектированное Marks Barfield Architects (цветная вкладка 23). См. также Таблицу цветов 4.

Балки Пратта представляют собой традиционную форму конструкции, в которой часто используются угловые и тавровые профили. Они эффективно выдерживают вертикальные нагрузки, потому что все сжатые элементы короткие (то есть вертикальные элементы), а более длинные диагональные элементы находятся в состоянии растяжения.

Балки Уоррена (форма W) часто изготавливаются из трубчатых профилей, поскольку они эффективны в качестве элементов жесткости, действующих

: 4.30 Различные формы обычных ферм крыши и решетчатых балок

поочередно на растяжение и сжатие. В легких зданиях подъем ветром может быть значительным и может вызвать изменение направления сил, действующих на ферму. Фермы Fink, Howe и French

Эти особые формы скатных ферм формируют форму готовой крыши. Верхушечные и карнизные стыки между поясами скрепляются штифтами. Они часто используются в жилых домах и стропильных фермах со скромными пролетами и обычно состоят из тройников и угловых элементов. Балка Vierendeel

Это другая форма конструкции, в которой диагональные раскосы убраны, а соединения между горизонтальными и вертикальными элементами сделаны моментными. 0003

4.31 Различные типы стальных профилей, используемых в несущих фермах. Фермы Vierendeel дороги в использовании стали и в изготовлении и подходят для использования только в особых обстоятельствах, например, когда размер проемов максимален для обеспечения прохода коммуникаций. Однако можно спроектировать одну панель Vierendeel в центре стандартной балки Уоррена или Пратта, особенно если балка взаимодействует с плитой перекрытия. Тетивная ферма

Один пояс тетивной фермы изогнут по высоте и завязан между ее опорами. Легкие фермы этой формы также могут быть ориентированы вертикально для поддержки облицовки и остекления, где особенно важно архитектурное выражение фермы.

Ножничная ферма

Ножничная ферма является вариантом стандартной формы фермы и предлагает архитектурные возможности и большую высоту, но конструктивно менее эффективна из-за меньшей глубины. Ферма крыши северного фонаря

Фермы северного фонаря традиционно используются для коротких пролетов в промышленных зданиях цехового типа. Они позволяют получить максимальную выгоду от естественного освещения за счет использования остекления на более крутом склоне, который обычно обращен на север или северо-восток, чтобы уменьшить проникновение солнечного света. Развитие формы крыши

Большинство из вышеперечисленных решетчатых ферм и ферм могут быть усовершенствованы в более интересные конструктивные и архитектурные формы. Некоторые возможности, включая изогнутые и мансардные крыши, показаны на рис. 4.32.

4.32 Разработка стандартных ферм и решетчатых форм

4.33 Решетчатые балки в сочетании со сборными стальными колоннами образуют гибридную портальную конструкцию в Brit School, Кройдон (архитектор: Кэссиди Таггарт) 1992, Севилья (архитектор: Nicholas Grimshaw & Partners)

Фермы предлагают прекрасную возможность для архитектурного самовыражения в различных формах, как показано на рисунках 4.33 и 4.34.

В зависимости от формы фермы могут быть рассмотрены другие более мелкие компоненты, такие как:

Тросы (или стальные тросы) сплетены из нескольких прядей или набора проволок. Кабели могут быть пропитаны и покрыты нейлоном или ПВХ, а также могут быть смазаны и оцинкованы для защиты от коррозии. Кабели обладают высокой прочностью на растяжение, но часто имеют низкую пластичность. Они подходят только для натяжных элементов ферм, например, в ветрозащитных балках для застекленных стен.

Крепления к тросам обеспечивают механизм соединения с прилегающей конструкцией. Особое внимание следует уделить аэродинамическому демпфированию длинных стяжек на кабелях при воздействии ветра.

Отдельные стержни изготовлены из твердой стали, концы которых имеют резьбу для крепления к стальным соединителям. Стержни являются линейными и более жесткими элементами, тогда как тросы будут провисать естественным образом. Стержни обычно слегка натягиваются при возведении рамы. Они годятся только для сопротивления натяжению. В «ветровой балке» они могут быть предварительно натянуты, чтобы изменение направления ветровой нагрузки не вызывало сжатия.

Стальные листы можно использовать в фермах с крестообразными связями, хотя они визуально более заметны.

4.5.2 Сочленение элементов в фермах

Те же понятия, которые определяют взаимосвязь между элементами в каркасе для придания масштаба, акцента и сочленения частям, в равной степени важны для взаимосвязей между элементами в отдельном элементе фиксированного габарита геометрия и граничные условия. Эта точка схематически показана для простой плоской фермы на рис. 4.35, в которой положение штифтовых соединений между элементами растяжения и сжатия, а также внутри самих элементов сжатия может создавать различные детали и эффекты. Этот принцип, как правило, применим к любому типу члена. Конкретная форма, которую принимают соединения, варьируется в зависимости от поперечного сечения отдельных элементов.

4.5.3 Трубчатые фермы

Фермы с использованием трубчатых элементов могут обеспечить элегантные конструктивные решения для крыш с большим пролетом. Их также можно использовать в качестве «пересадочных конструкций» для поддержки нескольких этажей выше и для создания открытых зон циркуляции под ними. Отношение пролета к глубине длиннопролетных ферм с использованием трубчатых секций может быть в диапазоне от 20 до 25, уменьшаясь до 10-15 для тяжелонагруженных приложений. Трубчатые фермы могут быть очень простыми по форме, как показано на рис. 4.36, иллюстрирующем использование

4.35 Сочленение элементов фермы для создания различных эффектов

4.36 Фермы в штаб-квартире Toyota в Суиндоне (архитектор: Шеппард Робсон)

фермы с параллельными поясами. Наклонные трубчатые фермы могут использоваться в форме «складчатой пластины», чтобы отразить форму крыши, как показано на рис. 4.37. Горизонтальным силам противодействуют связи (см. раздел 7.5).

Можно создавать более сложные стропильные фермы треугольной формы в поперечном сечении, как показано на рис. 4.38. Тетивная ферма в спортивном зале, показанная на рис. 4.39.использовали тяжелый верхний пояс и вертикальные стойки с легкими распорками и нижними элементами пояса. Видимая глубина

4.37 Наклонные трубчатые фермы для создания фальцевой плоской крыши (архитектор: Haworth Tompkins Architects)

4.37 Наклонные трубчатые фермы для создания фальцованной листовой крыши (архитектор: Haworth Tompkins Architects)

Curved triangtrus: 2; 2 на заводе Motorola в Суиндоне (архитектор: Шеппард Робсон)

4,40

Эйр)

Депо Stratford Market, Лондон (архитектор: Wilkinson

4.41 Глубокие изогнутые фермы крыши терминала TGV в аэропорту имени Шарля де Голля, Париж (архитектор: Aeroports de Paris)

4.40

Market Eyre)

Market Eyre, London Stratford (архитектор: Wilkinson

4.41 Глубокие изогнутые фермы крыши в терминале TGV в аэропорту Шарля де Голля, Париж (архитектор: Aeroports de Paris)

фермы тетивы уменьшены за счет использования этих легких компонентов.

Длиннопролетные фермы в депо Stratford Market расположены в виде пересекающейся ортогональной схемы и опираются на деревья колонн, чтобы минимизировать эффективный пролет ферм (см. рис. 4.40). В Пондс-Фордж, Шеффилд, фермы крыши были ориентированы по диагонали ограждения и опирались на диагональную сетку трубчатых элементов (см. Цветную вкладку 20).

В фермах крыши терминала TGV в аэропорту имени Шарля де Голля в Париже использовались трубчатые фермы, включающие изогнутый вниз нижний пояс, конфигурация которого обычно противоположна желаемой для большинства крыш, но создает поразительный архитектурный эффект. Наклонные трубчатые колонны поддерживают верхние пояса четырех ферм, как показано на рис. 4.41.

: 4.42 Треугольные фермы крыши в аэропорту Гамбурга (архитектор: Von Gerkan Marg and Partners)

В аэропорту Гамбурга треугольные фермы были изогнуты по всей длине и поддерживались наклонными трубчатыми стойками, как показано на рис. 4.42.

Продолжить чтение здесь: Соединения между секциями

Была ли эта статья полезной?

Как измерить, вырезать и построить стропила крыши

Источник изображения: Journal of Light Construction

Строительство крыши начинается с каркаса.

Он не только обеспечивает необходимую поддержку веса крыши, но и определяет конструкцию крыши, чердачное пространство, соборный потолок и возможности слуховых окон.

У вас есть два основных варианта каркаса крыши – фермы и стропила.

В то время как многие опытные строители предпочитают готовые кровельные фермы из-за их удобства и экономической эффективности, сборные стропила, возможно, более подходят для небольших и индивидуальных конструкций.

Получите бесплатную оценку от доверенных компаний по производству каркасов крыш рядом со мной

Стропила могут сэкономить вам на стоимости доставки и требуют минимального пространства для сборки. Кроме того, отдельные элементы каркаса весят меньше, чем полностью построенные фермы, а это означает, что вам потребуется меньше сил для работы. Стропила также обеспечивают максимальное пространство на чердаке после завершения строительства.

Процесс возведения крыши может быть сложным для непосвященных, когда речь идет о крышах сложной формы, таких как вальмовая, мансардная и вальмовая. Тем не менее, строительство стропил для основных типов крыш, таких как фронтон или навес, относительно просто с некоторыми знаниями в области геометрии и плотницких работ.

В этой статье приведены пошаговые инструкции по измерению, обрезке и монтажу основных стропил двускатной крыши.

На этой странице

Разборка стропил крыши
Необходимое оборудование
Строительные стропила
- Понимание измерений
- Настройка уклона крыши
- Сбор пиломатериалов
- Очерчивание разрезов
- Делаем разрезы
- Сборка стропил

Основы каркаса крыши: что такое стропила?

Одинарная стропильная рама обычно состоит из трех компонентов:

Стропила
Коньковая доска
Стяжки для стропил

Каркас крыши: основные термины и определения

Стропила

Стропила представляют собой диагональные элементы, непосредственно поддерживающие настил крыши.

Коньковая доска

Коньковая доска служит в качестве поверхности для крепления противоположных стропил и не обеспечивает структурной поддержки.

Стяжка для стропил

Стяжка для стропил противостоит внешним силам, воздействующим на несущие стены. Поскольку стропила сидят поверх стеновых пластин под углом, они воздействуют на внешние стены горизонтальными силами. Стяжки для стропил, которые часто используются в качестве потолочных балок, не позволяют этим горизонтальным силам вызывать «блинчики» на стенах.

Коньковая балка

В некоторых системах каркаса используется коньковая балка в сочетании с коньковыми стойками вместо коньковой доски, которая обеспечивает структурную поддержку стропил. Для крыш с шагом менее 3:12 правила требуют коньковых балок, поскольку они уменьшают экстремальные внешние силы на стены. Коньковая балка может устранить необходимость в стяжках для стропил, что часто имеет первостепенное значение для эстетики потолка собора.

Стяжки с воротником

В некоторых случаях требуются стяжки с воротником , которые часто путают со стяжками для стропил. Хотя они проходят параллельно стяжкам стропил, они располагаются ближе к верхней трети стропила, чтобы не допустить разделения на коньке, а не на стенах. Завязки с воротником в основном используются там, где нормы требуют повышенной прочности гребня, например, в климате с сильным ветром.

Инструменты, необходимые для сборки стропил крыши

Для сборки стропил крыши соберите следующие материалы:

Пиломатериалы
Рамочный угольник или скоростной угольник
Карандаш
Пила
Рулетка
Молоток и гвозди или пистолет для гвоздей
Хотя бы один помощник
Строительный калькулятор (дополнительно)

Как построить стропила крыши

1. Знайте свои размеры

Перед тем, как что-либо вырезать, вам нужно знать пролет, высоту, высоту и линейную длину каркаса крыши.

Пролет: длина между наружными несущими стенами
Высота: высота конька крыши от центра пролета
Ход: половина размаха
Линия: «гипотенуза» треугольника, как на расстоянии по диагонали от наружной стены до центра конька по стропилу

Размеры пролета и длины зависят от размеров стены. Прежде чем вы сможете установить крышу, стены должны быть на месте. В свою очередь, у вас уже должен быть свой диапазон и прогон измерений, с которыми можно работать.

С другой стороны, размеры подъема и линии зависят от уклона вашей крыши.

2. Определите уклон крыши

Уклон крыши определяет углы, под которыми вам нужно обрезать стропила, а также их длину.

К счастью, вы можете определить угол наклона крыши с помощью простого уравнения: деление высоты на длину.

Например, если ваше стропило поднимается на 6 дюймов через каждые 12 дюймов прогона, уклон вашей крыши составит 6:12.

Возможно, вам потребуется ознакомиться со строительными нормами и правилами, чтобы убедиться, что уклон вашей крыши соответствует требованиям к планируемому кровельному материалу. Например, Международный Жилищный Кодекс требует, чтобы уклон крыши был не менее 2:12 для битумной черепицы. Если она ниже, вам нужно будет использовать плоскую крышу, чтобы соответствовать стандартам.

Измерения подъема и линии

После того, как вы определите уклон крыши, вы сможете определить высоту и размеры линии.

Помните, что вы уже должны знать длину крыши. Вручную вы можете создать пропорцию между вашим фиксированным уклоном крыши (подъем над уклоном, например, 6:12) и фактическим уклоном крыши, чтобы найти недостающее значение (фактический подъем).

Рассчитав подъем и разбег, вы сможете рассчитать длину линии (гипотенузу треугольника) с помощью теоремы Пифагора.

Если вы не уверены в своих математических способностях, подрядчик может использовать строительный калькулятор с функцией стропила, чтобы ускорить процесс.

Независимо от длины линии, вы должны учитывать ширину коньковой доски, которая будет проходить между противоположными стропилами. Если ваша коньковая доска имеет толщину 1 1/2 дюйма, вычтите 3/4 дюйма длины линии из каждого стропила.

3. Покупка пиломатериалов

Источник изображения: Bloomberg

Прежде чем покупать пиломатериалы для каркаса крыши, необходимо учесть две вещи:

Какой длины должны быть доски?
Сколько кадров мне нужно?

Длина доски

После того, как мы определили все наши размеры, мы знаем, что нельзя покупать пиломатериалы короче требуемой длины. Мы рекомендуем использовать пиломатериалы по крайней мере на фут длиннее ваших окончательных размеров плюс свес стропил, чтобы обеспечить достаточно места для распилов.

Сколько рам

Существует два крайних метода планирования рам с заданной длиной стропил.

Максимальное количество рам, самая слабая допустимая древесина
Минимальное количество рам, достаточно прочный пиломатериал

Например, самое широкое расстояние между обычными стропилами составляет 24 дюйма по центру, что означает установку нового стропильного ряда через каждые два фута вдоль стен. Поскольку у вас меньше стропил, поддерживающих крышу, древесина должна быть прочнее.

С другой стороны, стропила через каждые 12 дюймов по центру, кратчайшее расстояние, требуемое нормами, могут поддерживать крышу из более слабого дерева, поскольку система состоит из большего количества рам.

Прочность пиломатериалов определяется породой, сортом и размерами распила. Вместо того, чтобы взвешивать все эти переменные самостоятельно, Американский совет по дереву предоставляет таблицы, в которых указаны максимально допустимые пролеты пиломатериалов из хвойных пород стандартных размеров при нормальных нагрузках в зависимости от расстояния между стропилами.

После проверки пиломатериалов вы можете рассчитать, сколько досок вам нужно.

Допустим, вам нужны стропила 24 дюйма по центру на 16-футовой длине здания. Для каждой рамы требуется две стропила. Если через каждые полметра стоят стропила, нам понадобится 8 рам, значит, для стропил нужно 16 пиломатериалов.

Затем вы должны учесть коньковую доску, которая должна быть на один размер больше, чем ваши стропила, чтобы было достаточно места для гвоздей. Если вы используете стропила 2 на 6, ваша коньковая доска должна быть 2 на 8, которая проходит по всей длине здания плюс выступ. Если ваше здание слишком длинное, вам может понадобиться соединить два куска коньковой доски вместе.

Не забудьте про стяжки для стропил и хомуты, если они нужны.

Как всегда, вы должны заказать больше пиломатериалов, чем вам нужно, чтобы учесть ошибки.

4. Наметить разрезы

У нас есть пиломатериалы. Теперь пришло время вырезать наши стропила.

Для обычного стропила необходимо сделать пять пропилов.

Отвесные врезы : место соединения стропила с коньком
Концевой срез : нижний конец стропила, на котором устанавливается карниз крыши
Птичий патрубок : место соединения стропила с верхней плитой стены
- Вырез сиденья
- Каблук
Вырез фасции : укорачивание нижнего конца стропила для размещения рейки и софита, при необходимости

Начните с контура вертикального разреза. Для этого вам нужно карандашом указать угол резки, следуя заданному углу наклона крыши. Профессиональные плотники определяют необходимый угол с помощью угольника или угольника.

Мы объясняем процесс с помощью обрамляющего угольника. С помощью этого инструмента полезно использовать лестничные датчики, которые обеспечивают постоянство измерений.

Начните с выбора самых прямых пиломатериалов, которые у вас есть. Если есть кривая или «корона», убедитесь, что она обращена вверх, чтобы предотвратить провисание крыши после установки.

Использование обрамляющего угольника

Длинная часть обрамляющего угольника называется «лезвием». Короткая рука называется «язык».

В этом примере мы наметим разрезы для крыши с уклоном 6:12.

Поместите лезвие (длинное плечо) каркасного угольника поверх стропильной доски так, чтобы язычок (короткое плечо) находился вертикально. Он должен выглядеть как вытянутая буква «L».
Нажимайте конец лезвия вверх, пока не достигнете 6-дюймовой отметки на шпунте и 12-дюймовой отметки на лезвии у верхнего края стропильной доски.

Проведите линию по внешнему краю язычка – это отмечает отвес .
Начиная с этой линии, измерьте стропило, пока не достигнете длины линии .

Достигнув необходимой длины стропила, сделайте с угольником такой же угол, как и для вертикального пропила – это пятка рта птицы .
Переверните обрамляющий квадрат, удерживая его перпендикулярно линии рта птицы.

Совместите размер лезвия в нижней части стропила с шириной стеновой панели и проведите по направлению к линии среза пятки – это отмечает место среза птичьей пасти .
За ртом птицы находится стропильный хвост. Измерьте свой свес.
На этом этапе отметьте хвостовой срез параллельно отвесному и пяточному срезу.

5. Сделайте пропилы

Источник изображения: Семейный мастер на все руки

Теперь, когда вы наметили линии, вы можете сделать пропилы с помощью пилы, чтобы сформировать свое первое стропило.

Вы можете легко сделать дубликаты, проследив те же разрезы с исходным стропилом.

Чтобы убедиться в правильности высоты, пролета и пролета, положите пару стропил на землю с куском коньковой доски между ними и проверьте свои размеры.

Вы можете проверить стропила в вашем здании, чтобы убедиться, что они правильно сидят как на стеновых пластинах, так и на коньковой доске. Если ваши первоначальные стропила соответствуют требованиям, вы можете продолжить и вырезать остальные.

6. Установка стропил

Для более крупных проектов полезно нанять одного или двух помощников для укладки начальных рядов стропил с коньковой доской.

Создайте распорку для коньковой доски, прибив доску 2 на 4 по центру торцевой стены. Доска должна быть выше высоты стены и крыши вместе взятых.

Поместите коньковый брус поперек стен или стропильных связей перпендикулярно схеме расположения стропил.
Наклоните стропила вдоль наружных стен коньком вверх. Это даст вам легкий доступ к ним на крыше.
Поднимите фронтонные стропила и вбейте в них один гвоздь. Убедитесь, что срез пятки соответствует настенной пластине.
Вбитые стропила прислонить друг к другу. Ничто не удерживает их от падения, поэтому ваш помощник может удержать их на месте.
Направляйтесь к другому концу коньковой доски, прибейте два противоположных стропила к соответствующим стропильным стяжкам и прислоните их друг к другу так же, как вы сделали со стропилами на фронтоне.
Поднимите один конец коньковой доски до места соединения двух стропил.
Прибейте стропила к коньку.
В начальном ряду стропил вставьте коньковую балку между двумя стропилами и прибейте их гвоздями.

На данный момент эти два обычных стропила имеют достаточную опору, чтобы стоять самостоятельно. Убедившись, что они расположены правильно, прибейте остальные стропила к коньку.

Стропила надежно закреплены, вы можете установить хомуты, прогоны, раскосы и другие опоры по мере необходимости или в соответствии с нормами.