Рано или поздно перед вами станет вопрос, какую стропильную ферму строить для вашего деревянного дома из сруба. В этой статье вы познакомитесь с некоторыми разновидностями и решите, подойдут они под ваши требования или нет.
Наслонные стропила своими концами распирают стены здания, а средней частью опираются на опоры. В рубленых домах стропильные ноги опираются на верхние венцы. Такие крыши устанавливают на домах с внутренней несущей стеной или столбчатыми промежуточными опорами. Наслонные стропила устраивают в том случае, если расстояние пролетов не превышает 6 м. Наличие опоры в виде внутренней стены позволяет увеличить ширину пролета, перекрываемую наслонными стропилами до 10 м, а двух внутренних опор — до 14 м. Рассмотрим три схемы устройства наслонных стропильных систем:
- Стропила без подкосов. Безраспорные и распорные наслонные стропила.
- Стропила с подкосами.
- Стропила на подстропильных балках.
Значения конструктивных стропильных элементов
Устройство крыши является завершающим этапом строительства коробки дома. Металлический профнастил или шифер, защищающий конструкцию от осадков, крепиться на стропильную систему. Стропильная система крыши представляет собой каркас, состоящий из опорных элементов, служащий основанием для кровельного материала.
Балки стропильные и фермы типа БДР18 сер. 1.462.1-3/89
Законченная крыша должна легко справляться с поставленной перед ней задачей: защитить конструкцию от неблагоприятных воздействий внешней среды и выдерживать необходимые нагрузки. При этом нагрузки принято подразделять на постоянные, временные и нестандартные.
Постоянными нагрузками принято считать вес кровли, включая изоляционные слои, кровельный материал и все крепежные элементы. Временные – это дождь, снег и ветер. Нестандартные, как правило, возникают непредвиденно и внезапно, например, землетрясения.
Важно! Конструкция стропильной системы должна быть прочной и устойчивой, а также способной выдержать как сильные ветра, так и давление скопившегося на поверхности крыши снега.
Подстропильные конструкции являются промежуточными опорами для стропил и устанавливаются через каждые шесть метров.
Назначение стропильных элементов.
В связи с тем, что основная нагрузка приходится на стропильную систему, при ее возведении важно подобрать наиболее подходящие материалы для изготовления стропильных и подстропильных элементов, произвести правильные расчеты для стропил и выполнить монтаж стропильной системы и покрытие крыши кроющими материалами в соответствии с необходимыми технологическими этапами.
Важно! Все кровельные конструкции, в зависимости от распределения на них давящих усилий, подразделяют на стропильные балки и фермы.
Балка (матица) представляет собой брусок или бревно, являющееся несущей основой для крыши и стропильной системы.Стропильные фермы (балки) могут изготовливаться из любого материала: железобетона, древесины или металла. Наиболее часто применяется дерево, ведь при возведении стропильной системы часто необходима подгонка материала.
Kd.i: Грубые ошибки в сборке стропильной системы.
Стропила из железобетона и металла достаточно тяжеловесны и отличаются сложностью крепления. Такие стропила применяются при строительстве зданий из камня или бетона. В последнее время на строительном рынке стали появляться полимерные стропильные элементы, но применяются они очень редко.
Благодаря изгибающим моментам постоянная нагрузка равномерно давит на балку.
Ферма ? это стержневая система, остающаяся неизменной после замены ее жестких узлов на шарнирные. Ферма состоит из пояса, стойки, раскосов, шпренгеля. Формируются фермы из прямых стержней, соединенных в узлах.
Такая конструкция позволяет сконцентрировать давящую нагрузку на узлы соединения стержней и полностью использовать их сечение.
Наиболее оптимальным вариантом при строительстве зданий являются безраскосные фермы. Они наиболее часто применяются для сборного железобетона.
Стропила с подкосами
Подстропильная нога, а иначе называют, подкос является третьей опорой стропильной ноги (рис.). Это подкос превращает однопролетную балку в двухпролетную неразрезную. Устанавливают подстропильную ногу по отношению к горизонту под углом 45°, что позволяет применять балки стропил с меньшим сечением, не уменьшая на стропильную ногу нагрузки, а пролеты перекрывать с большей длиной до 14 м.
Для расчета сечения двухпролетной неразрезной балки принимают максимальный изгибающий момент, находящийся над средней опорой (рис.).
Прогиб стропильной ноги считают по стандартной формуле прогиба однопролетной балки для максимального пролета, а в нашем случае для нижнего пролета – от узла слияния с мауэрлатом до узла сочленения с подкосом. Это объясняется тем, что балка подпирается наклонным подкосом и, прогибаясь, стропильная нога может сместить узел соединения с подкосом.
Крепеж подкоса не требует никаких расчетов, подкос подставляют под стропило и прибивают по двум бокам и снизу, фиксируя, таким образом, от смещения. Единственный обязательный момент заключается в том, чтобы подкос был срезан точно под углом наклона стропильной ноги, что не дало бы зазора для стропила при движении под нагрузкой, т.е. не дало бы ноге прогибаться. Расчетом на сжатие определяют сечение стропильной ноги, но чаще подбирают сечение конструктивно.
На верхней части рисунка изображена распорная стропильная система, которая не нуждается в схватке, потому что она не снимает распор, в системе определены элементы, что работают на сжатие – подкосы. Изображение в нижней части рисунка показывает безраспорную стропильную систему с затяжкой. Затяжка в данной системе незаменимый элемент, который принимает участие в работе целой системы. В этом случае схватку нужно приспособить немного ниже креплений подкосов, а то есть риск, что ползун при варьировании нагрузок может поползти по мауэрлату.
Железобетонные балки и их виды.
Железобетонные стропильные балки
Стропильные балки, выполненные из железобетона, применяются для 6, 9,12,18-ти метровых пролетов. Если пролет большей длины, применение железобетонных балок нецелесообразно. В таком случае на помощь строителям приходят фермы.
Важно! Для формирования стропильной системы пристроек применяются преимущественно балки 6 и 9 метровой длины, в качестве ригелей покрытия используются двенадцатиметровые балки.
Восемнадцатиметровые балки применяются как поперечные ригели. Впоследствии на них производят монтаж плит размером 3х12 и 3х6.
В зависимости от типа профиля и области применения выделяют следующие виды балок.
Односкатная. Такой тип балок выпускается с нижним ломаным поясом или несколькими параллельными поясами.
- Трапециевидная двускатная. Такая балка имеет уклон верхнего пояса.
- Балка с верхним криволинейным или ломаным поясом.
В зависимости от вида покрытия, предусмотренного технической документацией строительства, выбирается наиболее подходящий тип балки.
При строительстве здания, проект которого предусматривает возведение крыши с уклоном в одну сторону, применяются односкатные балки. Наиболее часто такой тип балок используется при возведении пристроек, прилегающих к основному зданию.
Важно! Если предполагается строительство горизонтальной крыши, в этом случае используется стропильная железобетонная балка с параллельными поясами.
Наиболее часто в строительстве при возведении двускатной крыши применяются балки, обеспеченные постоянным уклоном верхнего пояса.
Полезная информация! Уклон верхнего пояса, составляющий 1:30 применяется для кровли с малым уклоном. Если крыша скатная, уклон балки составляет 1:12. Основным требованием для применения таких балок является необходимость возведения арматурного каркаса с переменной высотой.
Двускатные решетчатые балки, имеющие общую длину пролета 12 или 18 метров, используются в случае необходимости прохождения на уровне перекрытия инженерных коммуникационных систем.
Балки, имеющие верхний пояс в виде кривой или ломаной линии, применяются в области строительства очень редко в связи со сложной технологией производства.
От чего зависит выбор сечения балок.
Для того, чтобы не ошибиться с подбором арматуры и поперечных сечений для железобетонных балок, необходимо знать ряд особенностей.
Двутавровая балка с шириной стенки от 60 до 100 мм является самой практичной. Толщину стенки необходимо выбирать в зависимости от размещения арматурного каркаса, а также укладки и уплотнения бетона. У V-образных опорных элементовтолщина стенки постепенно увеличивается. Это свойство обеспечивает прочность конструкции, а также ее стойкость к образованию трещин. Для балок, имеющих длину 6 и 9 метров, может быть применено тавровое сечение.
Полезная информация! Чаще всего высота сечения ригелей в середине пролета составляет от 1/10 до 1/15 пролета. Если это двускатная балка – высота сечения в середине пролета определяется исходя из типовой высоты балки, составляющей 800 или 900 мм и уклона верхнего пояса.
Балки с различными видами сечений
Для обеспечения устойчивости при транспортировке и монтаже ширина верхней полки составляет от 1/50 до 1/6, то есть около 200 — 400 мм.
Ширину нижней полки выбирают в зависимости от прочности бетона при ее обжатии, от диаметра зажимов натяжных устройств и от длины балки, давящей на колонну.
Ширина нижней полки колеблется от 200 до 280 мм. Переход от вертикальной стенки к полкам осуществляется с помощью вутов, имеющих угол наклона 45°.
Решетчатые двускатные стропильные балки применяются при необходимости прохождения коммуникаций. Диаметр сечения таких балок составляет 200-280 мм.
- Двускатные балки изготавливают из бетона классов В25 — В40. В качестве основы используется арматурные прутья классов A-V и A-IV, канаты класса К-7 и высокопрочную проволоку класса Bp-II.
- Продольные стержни верхней полки и каркасы стенки изготавливают с помощью арматуры класса A-III.
В опорных частях ригелей устанавливают вертикально расположенные стержни и сетки, выполняющие роль дополнительной арматуры.
Железобетонная балка двускатная
При обжатии двускатных балок с двутавровым сечением в верхней полке могут образоваться многочисленные трещины. Для того, чтобы этого избежать, необходимо стропильные железобетонные балки армировать конструктивной напрягаемой арматурой в верхней части ригеля. При этом эксцентриситет усилия обжатия и растягивающее напряжение в верхней полке уменьшаются.
Нагрузка балки от собравшегося снега и собственного веса передается на опоры через ребра панелей.
Подбор как продольной, так и поперечной арматуры, расчет стойкости к возникновению прогибов и трещин производится для простого изгибаемого элемента прямоугольного, двутаврового или таврового профиля на всех стадиях работы.
Важно! При этом не стоит забывать о том, что опасное нормальнее сечение в двускатных балках отстоит на 0,35 — 0,4L от опоры, а не располагается в середине пролета. Если давящая нагрузка распределена равномерно, при уклоне верхней полки равном 1:12, опасное нормальное сечение находится на расстоянии 0,37L от опоры.
Если нагрузка на балки с параболическим криволинейным и параллельным очертанием верхнего пояса распределена равномерно, расчетное сечение будет расположено в середине пролета.
Шурупы для дерева
Соединения, выполненные с помощью шурупов, являются более долговечными и прочными, чем гвозди. Спиральная резьба идеально прилипает к материалу и предотвращает выскальзывание крепежа.
Для строительства домов чаще выбирают шурупы для дерева длиной от 40 до 320 мм и диаметром от 0,5 до 6 мм.
Что касается видов этого строительного крепежа, то могут использовать самые различные шурупы. Самые популярные среди застройщиков — самосверлящие шурупы, поскольку для них не требуется каких-либо подготовительных работ: достаточно просто достать их из упаковки и вкрутить шуруповертом в дерево. Это возможно благодаря специально сконструированному шпицу.
Традиционные шурупы обычной формы более дешевые, однако выбирая их, следует иметь ввиду, что прежде чем начать их вкручивать в древесину, вам придется просверлить отверстие. Оно должно быть чуть меньшего диаметра, чем диаметр шнека.
Есть также строительные шурупы с частичной резьбой. В них как правило резьба находится лишь на небольшой поверхности и под некоторым углом. Такой крепеж пригодится, если вы планируете скреплять древесину с другими материалами, поскольку они имеют до 67% больше растягивающего усилия, по сравнению с традиционными шурупами.
Многие застройщики предпочитают крепить стропила, балки и другие деревянные элементы дома именно шурупами. Однако следует иметь ввиду, что это более трудоемкая задача, по сравнению с гвоздями. Чтобы облегчить закрепление винта в твердой древесине, его резьбу можно предварительно смазать бесцветным маслом, стеарином или натереть мылом.
Однако, в отличие от гвоздей, крепеж шурупами для дерева зачастую выглядит более эстетичным. К тому же они почти не ржавеют, так защищены от коррозии хромированием или латунью. Разумеется, это не дает стопроцентной гарантии.
Если вы хотите полностью избежать ржавчины следует выбирать шурупы из нержавеющей стали. Разумеется, они будут стоить дороже. Однако такой крепеж пригодится как нельзя кстати, если вы планируете работу с деревянными конструкциями, которые могут подвергаться частому воздействию воды или находящихся в условиях повышенной солености (дома, построенные на прибрежных территориях).
Как правильно закручивать шурупы?
Технология закручивания зависит от формы шурупа. Проще всего, конечно, работать с самозакручивающимися шурупами с традиционной резьбой. Несколько сложнее — с крепежом, в котором резьба нанесена лишь частично или с, так называемыми, шурупами с безрезьбовым сечением.
При работе с последними потребуется просверлить отверстия в древесине. Это делается в два этапа. Сначала делается отверстие узким сверлом, а затем сверлом с диаметром, аналогичным резьбовой части винта. Принцип двойного сверления не распространяется на винты, у которых резьбовая часть шире, чем у безрезьбовой.
Нужно ли предварительно просверливать отверстия, если мы имеем дело с традиционными шурупами, с резьбой в полной длину? Здесь особых правил нет: если они закручиваются итак, то сверлить дерево не нужно. Однако, если вы имеете дело с досками из твердой древесины, будьте готовы к тому, что ее придется сверлить каждый раз.
Кроме того, если вы планируете прикрутить шуруп у краев доски, специалисты настоятельно рекомендуют предварительно просверлить отверстие, чтобы не повредить дерево. Помните, что отверстие для шурупа всегда должно быть не только уже его диаметра, включая резьбу, но и короче его примерно на 1/3.
Балки из бруса.
Часто для изготовления балок используется такой материал, как клееный брус, ведь этот очень качественный материал практически не подверженный искажению при усыхании.
Конструкционный брус применяется также в несущих конструкциях. Самой прочной балкой на изгиб является брус, соотношение сторон которого составляет 7:5.
Конечно, обычное круглое бревно может выдержать гораздо большую нагрузку, чем клееный брус. Однако оно обладает значительно меньшей прочностью на изгиб.
В случае, если два рядом стоящих бруса скрепить шпонками и болтами между собой, такая конструкция приобретает свойство выдержать значительно больший вес. Если при изготовлении стропильной системы применялись слишком тонкие бруски, со временем это приведет к их изгибу и деформации всей конструкции.
При строительстве чердачных помещений и междуэтажных перекрытий применяются балки толщиной, составляющей не меньше, чем 1/24 длины этой балки.
Марки балок
Некоторые рекомендации
Какой бы способ вы не использовали, следует помнить о некоторых правилах. Крепление стропил будет надежным, если:
- При монтаже использовались качественные материалы. Причем это относится не только к самим стропилам и балкам. Качественными должны быть и материалы, которые вы используете для крепежа (болты, скобы, хомуты, саморезы и так далее).
- Не следует спешить. Установка стропил и их крепление должно проходить строго с соблюдением технологии.
- Все используемые запилы нужно выполнять аккуратно и делать это нужно так, чтобы выступы на стропилах строго совпадали с выемками на балках перекрытия.
Для облегчения работы лучше сделать шаблон. Он выполняется при креплении первого стыка стропил. Далее по такому шаблону все выемки и выступы будут одинаковы. В результате крепить будет легче, и работа пройдет быстрее.
Стоит помнить, что возведение крыши – эта работа сложная. Тут важно наличие опыта. Если вы делаете это впервые, то лучше заранее проконсультироваться со специалистом. А если нет вообще никакого опыта в работе с деревом, то крепить стропила к балкам перекрытия лучше доверить профессионалу. В этом случае крыша дома будет надежной и долговечной и не доставит вам хлопот при эксплуатации.
Подстропильные балки и их особенности.
Подстропильные балки имеют свои особенности:
- Изготавливаются подстропильные балки с использованием пучковой арматуры только предварительно напряженными.
- Крепление балок и ферм к каркасу осуществляется с помощью болтов или сваривается стальными закладными деталями.
- Расчет подстропильной балки осуществляется по схеме однопролетной, нагруженной распределенной нагрузкой от своего веса и в середине пролета сосредоточенной силой.
- Для опор несущих конструкций покрытия балки и фермы на подстропильных конструкциях оснащены железобетонными консолями, либо стальными столиками.
- Подстропильные балки и фермы крепятся к каркасу точно так же, как основные конструкции покрытия.
Верхние пояса балок подстропильных систем развязаны непрерывным диском профилированного настила покрытия.
Итак, правильно подобрав наиболее подходящий вид стропильных и подстропильных балок, их размер и сечение при возведении того или иного типа крыш, вы обеспечите надежность и устойчивость кровли на долгие годы.
Детали для крепления стропил
Для надежной фиксации стропил используют различные детали, такие как нагели, треугольники, бруски, крепежные пластины, накладки, затяжки, и т.д. При возведении деревянного каркаса стропильной крыши используются металлические элементы – хомуты, болты, гвозди, шпильки, уголки. Металлические уголки выпускаются для крепления стропил с запилом и без запила. Отличаются они разной толщиной металла и разным количеством отверстий для саморезов/болтов. Также выпускаются усиленные уголки, имеющие ребро жесткости в области сгиба. Основные крепежные элементы показаны ниже (для увеличения, нажмите на изображение):
Источник: instanko.ru
Стропильные и подстропильные балки
Железобетонные стропильные (рис. 12.4). Существуют одно- и двускатные балки для перекрытия пролетов 6, 9, 12 и 18 м:
- — односкатные с параллельными поясами под плоскую кровлю — таврового (на пролет 6 м) и двутаврового сечения (на пролет 9 м);
- — односкатные с параллельными поясами под малоуклонную (скатную) кровлю — двутаврового сечения (на пролет 12 м);
- — двускатные под скатную кровлю — двутаврового сечения (на пролеты 12 и 18 м);
- — перфорированные (решетчатая) балка (на пролеты 12 и 18 м).
Железобетонные подстропильные на шаг колонн 12 м. Подстропильные балки имеют специальные площадки высотой 600 мм для установки стропильных балок. Поэтому отметка по низу подстропильных балок, а также отметка оголовка колонны меньше отметки по низу стропильных балок на 0.600.
В одноэтажных промышленных зданиях железобетонные балки устанавливаются всегда на оголовок колонны и крепятся к ней при помощи стальной накладной опорной пластины с отверстиями или проушинами для анкерных болтов, выходящих из оголовка колонны. Для фиксации в проектном положении балки прижимаются гайкой к закладной детали на оголовке колонны. Возможна приварка опорной пластины балки к закладной детали колонны.
Стальные стропильные (рис. 12.5). На сегодняшний день в строительстве применяются следующие типы балок:
- — односкатные балки с параллельными поясами под плоскую кровлю (как правило, двутаврового сечения) на пролеты 6, 9, 12 и 18 м:
- — из горячекатаных двутавров с параллельными гранями полок (типа Б, Ш) высотой сечения до 1000 мм (на пролеты 6, 9, 12 м);
Рис. 12.4. Железобетонные балки промышленных зданий: а — стропильные; б — подстропильные
- — из сварного двутавра, усиленные поперечными ребрами жесткости (на пролеты 12 и 18 м);
- — с перфорированной стенкой увеличенной высоты (на пролеты 18 и 24 м);
- — тонкостенные балки с гофрированными стенками (на пролеты 18 и 24 м);
- — балки с очень тонкими стенками (ТСБ) (на пролеты 12 и 18 м);
- — балки коробчатого сечения:
- — из холодногнутых тонкостенных профилей (прямоугольной трубы);
- — сварные из горячекатаных или холодногнутых швеллеров или С-образных профилей;
Рис. 12.5. Стальные стропильные балки: а — из горячекатаного профиля; б — сварная; в — перфорированная
Стальные подстропильные. По конструктивному решению аналогичны стропильным балкам за одним исключением: в местах крепления стропильных балок располагаются усиленные ребра жесткости.
Деревянные стропильные. Дерево — наиболее стойкий материал к химической агрессии. Поэтому эти балки применяются в химических производствах и в помещениях с повышенным температурно-влажностным режимом. На сегодняшний день используются следующие типы деревянных балок:
Источник: studme.org