Стропила деревянные наслонные, железобетонные, стропильные фермы раскосные

Крыши

Крышей называют часть здания, обеспечивающую защиту его от атмосферных осадков сверху. Крыша имеет несущую и ограждаю щую части. Ограждающая часть включает в себя кровлю и основание под нее в виде обрешетки из деревянных брусков или досок, в виде слоя из цементного раствора или асфальта по железобетонным плитам. Несущая часть состоит из деревянных или железобетонных стропил, стропильных ферм или железобетонных панелей.

Крыша должна быть долговечной, индустриальной и экономичной как при возведении, так и при эксплуатации.
При наличии в здании чердака крыши называют чердачными.

Для стока дождевых и талых вод поверхность крыши должна иметь уклон. В зависимости от уклона различают скатные и плоские крыши.

Если уклон крыши более 1/20 (5%), то крышу считают скатной. Скатные крыши (рис. 112) по форме.в плане подразделяют на односкатные, двускатные (щипцовые), образующие на торцовых стенах фронтон или щипец, четырехскатные (вальмовые) со скатами к продольным и торцовым стенам. Скаты к торцовым стенам называют валь- мами. Кроме этих наиболее распространенных крыш, встречаются трехскатные, полувальмовые, шатровые, мансардные, многощипцовые, пирамидальные, купольные, конические, сводчатые и многоскатные крыши. Уклоны скатов скатных крыш рекомендуется принимать одинаковыми, поэтому пересечение скатов в плане происходит по биссектрисам углов. Линии пересечения скатов образуют ребра, ендовы (разжелобки) и коньки крыш. Коньком называют горизонтальное ребро крыши. Западающее ребро, являющееся наиболее уязвимым местом крыши, называется ендовой.

Уклон скатов зависит в основном от вида материала кровли и может быть выражен тангенсом угла наклона ската к горизонту, отношением подъема ската к его горизонтальной проекции в виде простой или десятичной дроби или в процентах.

Рис. 112. Формы скатных крыш:
а — односкатная; 6 — двускатная; в — сводчатая; г — четырехскатная (пальмовая), д — трехскатная; е—шатровая; ж — мансардная; з — пол у тин новая; и — полувальмовая; к — пирамидальная; л — купольная; м – многоскатная; 1 — конек; 2 — ребро; 3 — ендова (разжелобок); 4 — щипец

Несущие конструкции скатных крыш

Несущие конструкции скатных крыш могут быть из дерева, стали и железобетона в виде стропил, ферм и плит.
В зданиях небольшой ширины, а также имеющих внутренние опоры, устраивают наслонные стропила, основным элементом которых являются стропильные ноги, работающие на изгиб как балки с наклонной осью.

Рис. 113. Схемы наслонных стропил:
а — односкатных крыш; б — двускатных крыш; в — общий вид наслонных стропил; 1 — стропильная нога; 2 — стойка; 3 —подкос; 4 — мауэрлат (подстропильный брус); 5— лежень; 6 — прогон; 7 — ригель; 8 — распорка

Конструктивная схема наслонных стропил (рис. 113) зависит от ширины здания и расположения внутренних опор.
Стропильные балки (ноги) укладывают на подстропильные брусья (мауэрлаты) и прогоны. Проантисептированные мауэрлаты укладывают на каменные стены е прокладкой под ними слоя толя на высоте не менее 40 см от верха чердачного перекрытия. Прогоны через 3—5 м опираются на стойки, врубаемые нижним концом в лежни, которые укладывают на внутренние опоры.
Стропильные ноги могут быть из досок, брусьев и бревен, в связи с чем (а также в зависимости от типа кровли) расстояние в осях стропил (шаг) колеблется от 1 до 2 м.

Мауэрлаты и лежни из брусьев или отесанных на два канта бревен при редком расположении стропил могут быть в виде коротышей длиной 60—80 см.

Во избежание сноса крыши ветром стропильные ноги не реже, чем через одну, крепят проволочной скруткой (0 4—6 мм) к заделанному в стену костылю (ершу) или к железобетонным элементам чердачного перекрытия. При большой длине стропильной ноги ей придают дополнительные опоры в виде опирающихся на лежень подкосов. Если длина стропильной ноги больше стандартных длин лесоматериалов, то ее проектируют составной.

Рис. 114. Детали наслонных стропил:

а — планы стропил; б — узлы; в — врубка подкоса в стропильную ногу; г — сопряжение подкосов и стойка с лежнем; д — схема установки шпренгеля под накосную ногу; 1— стропильная нога; 2 — накосная стропильная нога; 3— прогон; 4 — нарожник; 5 — мауэрлат; 6 — кобылка; 7 — шпренгель; 8 — внутренние стены; 9 — стойка; 10 — подкос; 11 — лежень; 12 — антисептированная подкладка; 13 — скобы; 14 — прибоина; 15 — болт; 16 — ось накосной (диагональной) стропильной ноги; 17 — толь; 18 — скрутка

Стропильная балка (диагональная или накосная) в направлении ребра крыши опирается в коньке на коньковый прогон или прибоины. Имея значительную длину, она несет большие нагрузки и потому поддерживается дополнительными опорами в пролете в виде подкосов, стоек и шпренгелей (рис. 114, д). Размеры сечения обрешетки, стропильных ног, прогонов, подкосов определяют расчетом. Мауэрлаты из круглого леса выполняют из бревен 0 18—20 см, брусчатые мауэрлаты имеют сечение 140x 160 или 160×180 мм.

Рис. 115. Сборные дощатые стропила:
а — общий вид; б— схема элементов; в — сопряжение щита с коньковой фермочкой; г — опорный узел; 1 —стропильный щит; 2 — коньковые фермочки; 3 — стропильная рама; 4 — коньковый щит; 5 — подкладной элемент; 6 — карнизный щит; 7 — мауэрлат; 8 —скрутка из проволоки 4 мм; 9— ерш; 10 — два слоя толя

В последнее время нашли широкое применение в массовом гражданском строительстве сборные наслонные стропила. Все элементы таких стропил изготовляют на заводах и поставляют на стройки в виде готовых к монтажу щитов. Основными элементами сборных стропил являются стропильные щиты, стропильные фермы, щиты обрешетки и подкосные рамы (рис. 115). Стропильные щиты, состоящие из стропильных ног и брусковой обрешетки, опираются на мауэрлат и подносные рамы, которые устанавливают на подкладные элементы (рис. 115, г). Вдоль здания подносные рамы соединяют гвоздями. Стропильные ноги стропильных щитов крепят проволочной скруткой к костылям, заделанным в каменную кладку или к железобетонным элементам чердачного перекрытия. Стропильные фермы перекрывают средний пролет между стропильными щитами. К фермам на гвоздях крепят щиты обрешетки. В ряде случаев конструкция стропил состоит только из щитов, укладываемых на мауэрлаты и коньковые прогоны.

Рис. 116. Сборные железобетонные стропила:

а —схемы стропил; б — варианты крепления обрешетки; 1 — стропильная нога; 2 — железобетонный прогон; 3 — кирпичный столб 38X38 см: 4 — обрешетка; 5 — дощатый настил; 6—арматура 4—5 мм через 2 м.; 7 — гвоздь;
8 — ферма; 9 — железобетонная подушка; 10 — скобы; 11 — стальная накладка (l=34 см); 12— брусок

Сборные железобетонные стропила наслонного типа (рис. 116) долговечны, невозгораемы, экономичны, но широкого применения в массовом строительстве не получили. Простейшим элементом сборных железобетонных стропил служат железобетонные балки прямоугольного или таврового сечения с узким деревянным бруском поверху, к которому специальными скобами или гвоздями крепят обрешетку. Балки укладывают на продольные стены и коньковый прогон, опирающийся на железобетонные, бетонные или кирпичные столбы. Сборные железобетонные стропила соединяют сваркой закладных частей или болтами. Кроме простейших железобетонных стропил, применяют также сборные железобетонные стропила из мелких элементов в виде стропильных ног и опорных ферм (рис. 116).

Рис. 117. Деревянные висячие стропила:
а — схемы висячих стропил (стропильных ферм); б — узлы; 1 —стропильная нога; 2 —
ригель; 3 — подвеска; 4 — затяжка; 5 — подкос; 6 — прогоны; 7 — болты; 8 — скобы;
9 — дощатые накладки (с обеих сторон); 10 — подкладка; 11 — подвесное перекрытие; 12 — толь

Примененение сборных железобетонных стропил возможно при ремонте и восстановлении крыш.

При значительной ширине зданий и отсутствии в них внутренних опор в качестве несущих конструкций крыш применяют деревянные, стальные и железобетонные стропильные фермы треугольной, полигональной и сегментной форм.

Стропильной фермой называют такую несущую конструкцию крыши, которая состоит из системы стержней, расположенных в одной плоскости и соединенных по концам. Места соединений стержней называют узлами ферм, а расстояние между соседними узлами — панелью.

Элементы бревенчатых и брусчатых ферм соединяют в узлах врубками, болтами и скобами, дощатых — болтами, гвоздями и нагелями, стальных — сваркой и реже заклепками. Стержни, определяющие геометрическое очертание фермы, образуют ее верхний и нижний пояса, а соединяющие пояса стойки и раскосы — решетку фермы.

В зависимости от перекрываемого пролета деревянные стропильные фермы (висячие стропила) могут иметь различные конструктивные схемы (рис. 117). Нижний пояс висячих стропил (затяжка) работает на растяжение, воспринимая распор от стропильных ног. Для уменьшения провисания затяжки в фермах пролетом более 8 м устраивают подвески (бабки), а для уменьшения прогиба стропильных ног — раскосы, врубаемые в подвеску. Подвеска работает на растяжение.

По верхнему поясу ферм укладывают прогоны, а к нижнему крепят подвесное чердачное перекрытие на стальных подвесках.
Часто в деревянных фермах элементы, работающие на растяжение, делают из стальных тяжей. Такие фермы называют металло-деревян- нымй (рис. 118).

Стальные (рис. 119) и железобетонные фермы применяют преимущественно в гражданских большепролетных зданиях и зданиях промышленного назначения. Стальные фермы делают из прокатных профилей стали — уголков. Для соединения элементов стальных стропильных ферм в узлах устанавливают косынки из стальных листов толщиной 10—12 мм (рис. 119, в).

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.

Читайте также:  Как украсить интерьер деревянной плиткой

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.

Какие бывают и где применяются стропильные фермы


Основной задачей при возведении кровли любой конфигурации и вида является максимальное обеспечение защиты здания от негативного воздействия внешних факторов. Этого можно достичь посредством использования стропильных ферм на основе дерева или металла.

Основные требования к конструкции

  • Независимо от конкретного типа строительных материалов (дерево, наплавляемая кровля, металлочерепица, обычная черепица) перед началом отделочных работ должна быть возведена прочная строительная конструкция, основной задачей которой должно стать обеспечение устойчивости и надежности устраиваемой кровли.
  • Качественное выполнение конструкции, основными частями которой являются стропильные и подстропильные фермы, является гарантией того, что она выдержит все оказываемые на нее постоянные и временные нагрузки.
  • Основными требованиями к выбираемому материалу и конструкции стропильной фермы являются прочность, устойчивость и надежность.

Конструктивные особенности стропильных ферм

В определение “стропильная ферма” входит ряд конструктивных элементов: раскосов, стоек, обрешеток. Подобная жесткая конструкция в результате сборки будет обеспечивать скелет кровли.

Под этим определением подразумеваются жесткие конструкции, применяемые при устройстве скатных крыш.

Задачей ферм является передача общей нагрузки, которая оказывается на крышу, на стены здания. Материалом для изготовления ферм в основном служит дерево, но возможны также альтернативные варианты.

Основой для создания деревянных конструкций являются доски, лес-кругляк, брус.

Полезная информация о том, какие бывают виды крыш деревянных домов.

Всё о видах герметиков для металлической кровли вы найдете в отдельной статье.

Отдельные элементы соединяются методом врубки. В том случае, когда детали сделаны из досок, в ход идут болты, гвозди, зубчатые кольцевые шпонки.

При возведении больших по площади зданий, когда длина пролета оказывается больше 16 метров, при строительстве используются фермы с растянутыми стойками на основе металла.

В случае использования растянутых деревянных стоек надежное крепление узлов является достаточно сложной задачей, а при использовании металлических элементов сделать это легко.

Сборка деревянных ферм – процесс достаточно трудоемкий. При использовании ферм комбинированного типа (с деревянными и металлическими деталями) сделать это можно гораздо быстрее.

При возведении жилых зданий редко применяют вариант кровельной конструкции с открытыми фермами. В основном они закрываются при помощи потолочных перекрытий. В сфере строительства зданий промышленного назначения открытые фермы являются довольно популярным вариантом устройства кровли.

В качестве главных элементов могут использоваться также балки. Стропильные балки на основе железобетона являются подстропильными конструкциями, перекрывающими шаги колонн длиной 12, 18 метров. Подобные элементы при этом являются промежуточными опорами.

Виды стропильных ферм

Выбирая конструкцию и материал для создания кровельного скелета, необходимо учитывать, на основе какого материала построены стены. Опорами для несущих конструкций могут являться железобетонные, металлические колонны, кирпичные стены или подстропильные фермы.

Особенности ферм дают возможность их классификации в соответствии со следующими признаками:

  • очертанием поясов;
  • конструктивным оформлением;
  • статической схемой;
  • типом решетки.

Самым значимым критерием для разделения ферм на отдельные виды является очертание поясов. Оно определяется конструкцией кровли, размерами перекрываемого пролета, величиной оказываемой нагрузки. В основном выбор кровельного материала зависит от уклона верхнего пояса.

  • С области промышленного строительства при устройстве кровель плоского типа используются стропильные фермы с параллельными поясами.
  • В случае использования в качестве кровельного материала асбестоцементных или стальных листов устраивается трапециевидная разновидность несущих конструкций.
  • В сфере гражданского строительства наиболее популярными являются остовы треугольной формы.
  • При любой разновидности очертаний применяют разные системы решеток. При устройстве ферм с параллельными поясами или трапециевидной формы оптимальным вариантом является решетка треугольной формы, укрепленная посредством устройства дополнительных стоек.
  • Помимо этого типа, широкое распространение получили разрезная балочная схема или решетки со шпренгелями.

По признаку конструктивного оформления фермы делятся на следующие виды:

  • легкие, или одностенные – отличаются наличием одной фасонки в узлах;
  • тяжелые, или двустенные – их особенностью является наличие в узлах двух фасонных листов.

При возведении зданий со значительной длиной пролета (сборочных цехов, ангаров) применяются тяжелые конструкции. В подобных строениях промышленного назначения скелет выполняет функции ригелей рамных систем.

В соответствии с материалом изготовления стропильные фермы бывают:

  • деревянными;
  • металлическими;
  • смешанными (или комбинированными).

Выбор формы

Чтобы правильно выбрать форму конструкции, необходимо обращать внимание на следующие важные моменты:

  • материал, используемый в качестве кровельного покрытия;
  • величина угла уклона крыши;
  • наличие перекрытий потолка;
  • специфика конкретного типа соединения деталей стропильных ферм.

К примеру, в случае возведения кровли плоского типа, покрытием для которого служат рулонные битумные материалы, наилучшим вариантом стропильной фермы являются прямоугольная или трапециевидная конструкция.

При величине угла уклона более 12 градусов и в случае тяжелых покрытий оптимальным выбором являются фермы треугольной конфигурации.

Расчет высоты стропильной фермы проводится с использованием формулы, соответствующей выбранной форме конструкции:

  • Для треугольного варианта: 1/5 х L. Латинской буквой обозначена длина пролета.
  • Для прямоугольной конструкции: 1/6 х L.

При возведении частных жилых домов самой часто используемой является стропильная ферма треугольной конфигурации. Для устройства кровель с одним или двумя скатами с разными углами уклона применяются самые разные комбинации со стропилами наклонного типа, устраиваются деревянные или металлические стропильные фермы.

Устойчивость ферм повышается посредством устройства дополнительных связок для верхнего и нижнего поясов. Изготовление подобных связок осуществляется главным образом на основе досок.

В случае возведения кровли с двумя скатами рациональным выбором является разновидность фермы со стропилами висячего типа.

Советы по выбору материала для стропильной фермы

Самым главным моментом выбора стропильной конструкции является подбор строительного материала, который может обеспечить требуемую степень прочности, жесткости, надежности. Значение имеет и ценовая категория, к которой относится материал.

Деревянные фермы

Стропильные фермы на основе дерева являются наиболее популярным вариантом, который соответствует большинству предъявляемых к конструкции требований.

Их применяют в следующих случаях:

  • при устройстве кровель мансардного типа;
  • при возведении коммерческих, сельскохозяйственных, спортивных, промышленных объектов;
  • во время восстановления плоских кровель сооружений разного назначения;

Основными достоинствами деревянных стропильных ферм по отношению к другим разновидностям таких конструкций являются:

  • простота процесса производства и его автоматизированность;
  • короткие сроки выполнения работ по проектированию;
  • легкость осуществления монтажа (благодаря наличию готовых элементов конструкции);
  • широкая перспектива реализации самых необычных дизайнерских решений в плане формы, конфигурации и т.д.;
  • сравнительно небольшой вес;
  • возможность применения в случае пролетов больших размеров (наибольшая длина может составлять 18 м);
  • возможность утепления и простота его осуществления;
  • отличные эксплуатационные качества и технологические характеристики;
  • принадлежность к первой категории пожаробезопасности (материал проходит соответствующую обработку в заводских условиях);
  • соответствие требованиям экологической безопасности.

В случае выбора конструкций на основе дерева необходимо обращать внимание на качественное проведение обработки материала антисептическими и антипиретическими составами, обеспечивающими защиту конструкции от разрушительного воздействия гнили, грибов, насекомых и от огня.

Специфика металлических стропильных ферм

Для обеспечения повышенной жесткости применяют стропильные системы на основе металла. Этот вариант максимально подходит при устройстве стропильных ферм значительной длины (более 10 м). В таких случаях из стали изготавливаются не только стропила, но также брус мауэрлата и коньковые опоры. Укладка производится не с помощью деревянной соединительной детали, а посредством швеллера. Для крепления стропильных ног используются приваренные уголки.

Основными преимуществами стальных стропильных ферм являются:

  • повышенный уровень прочности;
  • стойкость;
  • неподверженность разрушению и гниению;
  • значительный срок службы;
  • удобство применения при необходимости перекрытия сооружений большой площади и высоты.

Следует указать также недостатки металлических ферм:

  • значительный вес создаваемой конструкции;
  • применение специальной техники для подъема конструкции на требуемую высоту;
  • неустойчивость материала и высокая вероятность его деформации в условиях высокого температурного фона;
  • дороговизна.

Стальные стропильные фермы бывают трех типов:

  • спараллельными поясами;
  • треугольные;
  • полигональные.

При планировании мягкой кровли оптимально подходят фермы с параллельными поясами или полигональные. В случае применения листовых материалов лучше выбрать треугольные конструкции.

Промышленность выпускает стропильные фермы унифицированных размеров, которые рассчитаны на пролеты, длина которых составляет 18, 24, 30 и 36 метров.

Для изготовления поясов и решеток ферм в большинстве случаев применяются уголки, а скрепление отдельных элементов осуществляется посредством сварки. Наиболее рациональной считаются конструкции, для изготовления поясов которых были использованы тавровые широкополочные балки. Процесс изготовления подобных конструкций довольно простой, к тому же на них уходит меньше материала, но надежность и прочность конструкции от этого не страдают.

Отличительной особенностью стальной подстропильной фермы от стропильной является наличие параллельного пояса. Их выпускают в аналогичных унифицированных размерах.

Во время строительства частных домов во многих случаях используются стальные стропильные фермы, материалом для которых служит профильная труба. По сравнению с фермами на основе уголков, швеллеров или тавра подобные конструкции обладают меньшим весом.

Такие конструкции могут собираться прямо на строительной площадке. При этом используется сварочный аппарат.

Фермы изготавливаются на основе гнутых или горячекатаных профильных труб. При этом используется сталь толщиной от полутора до пяти миллиметров. Сечение профиля трубы может быть квадратным или прямоугольным.

В настоящее время в строительстве нередко применяют также железобетонные стропильные фермы. Они представляют собой очень прочные решетчатые конструкции для перекрытия значительных по длине пролетов.

Подобные фермы целесообразно монтировать на кровлях одноэтажных строений, покрытие которых испытывает очень большие нагрузки.

Расчет нагрузок

Во время возведения системы стропил важным моментом является не только правильный выбор формы конструкции и материала изготовления, но и корректный расчет возможных нагрузок.

Они бывают трех видов:

  • постоянные: общий вес кровельного пирога;
  • временные: вес снежного пласта, находящихся на кровле людей, сила порывов ветра;
  • особые – к этой категории относится сейсмическая нагрузка.

Стропильная система на основе ферм и балок является несущей конструкцией, в состав которой входят многие элементы. Вне зависимости от конкретной конструкции и формы это сложный в технологическом плане процесс, главным этапом которого является этап проектирования. Именно в это время проводятся расчеты, от правильности которых зависит безопасность всей конструкции в течение всего эксплуатационного периода. Такой расчет состоит из сложных вычислений, осуществление которых требует наличия профессиональных знаний.

Как выглядит конструкция двухскатной мансардной крыши можно посмотреть на нашем сайте.

Об особенностях устройства ломанной крыши ищите информацию здесь.

Монтаж

В качестве примера ниже описан наиболее простой процесс монтажа стропильных конструкций при возведении односкатной кровли.

  • Сначала в соответствии с приведенной формулой рассчитывается величина перепада стен:
    Ш х tgL

Буквой Ш обозначено расстояние между двумя опорными стенами, а tgL– это тангенс угла уклона кровли.

  • После этого заготавливается необходимое количество деревянных стропил, предварительно обработанных антисептическими составами.
  • Следующим шагом является установка мауэрлата. Балка по толщине должна соответствовать величине толщины стен. Ее необходимо прикрепить по возможности более жестко и провести качественную гидроизоляцию. В процессе монтажа опорной балки надо следить за соблюдением строго горизонтального расположения.
  • После окончания монтажа мауэрлата на нем должны быть обозначены точки установки стропильных ног и вырезаны выемки для них.
  • Заранее подготовленные фермы укладываются таким образом, чтобы они выступали на поверхность опорной балки на 30 см. Закрепление осуществляется с помощью болтов и скоб.
  • Процесс завершается установкой подпорок и монтажом обрешетки. В тех случаях, когда стропильные ноги имеют длину более 4,5 м, подпоры являются обязательным элементом. Поверх смонтированных стропил устраиваются планки обрешетки.

ВЫВОДЫ:

  • Использование стропильных ферм на основе дерева или металла обеспечивает защиту здания от внешних воздействий.
  • Основными требованиями к выбираемому материалу и конструкции стропильной фермы являются прочность, устойчивость и надежность.
  • Задачей ферм является передача общей нагрузки, которая оказывается на крышу, на стены здания.
  • Фермы классифицируются по очертанию поясов, конструктивному оформлению, статической схеме, типу решетки.
  • Различают фермы с параллельными поясами, трапециевидные, треугольные.
  • Стропильные фермы выполняются из дерева или металла. Возможны также комбинированные варианты.
  • Устойчивость ферм повышается посредством устройства дополнительных связок для верхнего и нижнего поясов на основе досок.
  • При возведении системы стропил важным моментом является корректный расчет возможных нагрузок.

Подробнее о стропильной системе вальмовой крыши смотрите в видеосюжете.

Стропила деревянные: основные виды

В данной статье будут рассмотрены стропила деревянные наслонные и висячие, их основные плюсы и минусы и монтаж системы деревянных стропил.

Для изготовления несущих элементов скатных кровель обычно используются следующие материалы:

  • Древесина, являющаяся наиболее популярным материалом;
  • Стропильные железобетонные системы;
  • Железобетонные стропильные фермы — раскосные стропильные элементы;
  • Крупные панели из железобетона.

Выбор конкретной конструкции зависит от целого ряда параметров кровли:

  • Размер пролетов;
  • Угол наклона;
  • Требования к долговечности кровли;
  • Огнестойкость;
  • Теплотехнические показатели и т.д.
Читайте также:  9 советов по выбору кровати для уюта и комфорта в спальне

Для изготовления деревянных систем стропил используется круглая древесина (бревна), брусья и доски. Существует два вида деревянных стропил: наслонные и висячие стропила.

  1. Наслонные стропила
  2. Висячие стропила
  3. Монтаж деревянных стропил

Наслонные стропила

Наслонные деревянные стропила представляют собой распорную конструкцию, применяемую для перекрытия пролетов небольшого размера.

При монтаже несущей средней стены они могут использоваться при перекрытии пролетов, ширина которых не превышает 18 метров. В случае односкатных крыш максимальная ширина перекрываемого пролета составляет 7 метров.

Стропила должны обладать высокими прочностью и устойчивостью, а также выдерживать максимальные ветровые и снеговые нагрузки и вес самой кровли.

При строительстве двускатных кровель нижние концы наслонных стропил опираются на мауэрлат (подстропильный брус), а верхние поддерживаются при помощи системы стоек, прогонов и подкосов, при помощи которых нагрузка передается на стены. Стропила односкатных кровель опираются на уложенный по стенам мауэрлат.

Назначением подстропильных брусьев является распределение на стены нагрузки, создаваемой стропильными ногами. Выполняя укладку на стену подстропильного бруса, под него следует уложить материал гидроизоляции, а после укладки обработать брус антисептиком.

Висячие стропила

Висячие деревянные стропила – это система элементов, состоящая из ряда стропил, соединенных при помощи гвоздей, болтов или врубок. Различают несимметричные и симметричные системы висячих стропил, а также односкатные и двускатные.

Висячие стропила включают в себя две пары ног стропил, соединенных при помощи затяжки, которая воспринимает распор.

В случае, если ширина пролета менее 18 метров, следует повысить жесткость и уменьшить прогиб ног стропил при помощи ригелей. Стропильная система собирается на врубках и крепится при помощи скоб.

При выполнении соединения элементов стропил между собой следует точно подгонять все сопряжения. Для изготовления таких деталей, как ноги стропил, ригели и подкосы используется чаще всего древесина хвойных пород в виде брусьев, досок или бревен.

Полезно: стропильная система домов заводского производство создается из дощатых стропил, оснащенных подкосами и стойками. Сечение стропил составляет 100х50 мм, а сечение обрешетки – 50х50 мм.

Основными преимуществами деревянных стропильных систем являются:

  • Низкий вес конструкции;
  • Быстрый и простой монтаж системы;
  • Невысокая стоимость системы стропил по отношению к другим материалам, соответственно, снижается и стоимость возведения всей крыши.

К основным недостаткам деревянных стропил относятся:

  • Небольшая по сравнению с прочими материалами длина ног стропил;
  • Более короткий, чем для железобетонных или металлических конструкций, срок эксплуатации;
  • Потребность в использовании дополнительных средств для защиты древесины от огня.

Монтаж деревянных стропил

Прежде чем приступать к монтажу, на участке следует организовать площадку, на которой будут размечаться и обрабатываться элементы стропил.

Мауэрлат чаще всего изготавливается сплошной и представляет собой бревна, отесанные на два каната.

Рассмотрим основные нюансы монтажа деревянной стропильной системы:

  • Мауэрлаты наружных стен и лежни несущих внутренних стен перед монтажом необходимо обработать антисептиком и толем для дополнительной защиты;
  • Концы ног стропил деревянных домов опираются на наружные стены;
  • В случае небольшой ширины пролета, не превышающей 6,5 м, монтаж наслонных стропил можно выполнять, не используя промежуточную опору. При ширине пролетов от 10 до 12 метров следует применять одну, а при ширине до 15 м – две промежуточные опоры;
  • Монтаж системы стропил производят снизу вверх, начиная с промежуточных опор с подкладными досками или лежнями.
  • Опорные брусья, мауэрлаты и подкладные доски, сечение которых обычно составляет 100х50 мм или больше, крепят к обработанным антисептиком деревянным пробкам. Пробки должны быть уложены в кладку, причем шаг их должен составлять 400-500 мм. Крепление производится при помощи гвоздей К4х100.
  • Высота мауэрлата над верхней кромкой перекрытия чердака должна составлять как минимум 40 см.
  • После укладки и крепления элементов опор на лежнях устанавливают стойки, используя врубку потайным шипом, после чего их дополнительно прибивают гвоздями к опорным элементам.
  • Производят выверку стоек по отвесу и оборудуют два раскрепления. Первое делается при помощи временных дощатых схваток, а второе – путем прибивания диагональных противоветровых постоянных связей при помощи легких переносных подмостков.

Важно: связями называют перекрестное крепление стоек, для которого используются доски сечением 100х50 мм. Данные крепления предотвращают складывание стоек в случае сильного потока ветра с фасадной стороны здания. Для крепления связей к стойкам используют гвозди, расстояние между которыми вдоль волокон составляет как минимум 60 мм, а поперек – как минимум 20 мм.

  • Вдоль конька по верхней части стоек производят укладку прогона. В случае отсутствия древесного материала достаточного сечения прогон изготавливают из двух досок, толщина которых составляет 50 мм. Крепление досок выполняют гвоздями, шаг которых равен 200 мм.
  • Выполняют выверку укладки прогонов, после чего их раскрепляют при помощи металлических скоб. Если мауэрлат является нижней опорой ног стропил, то прогон делают верхней опорой. Тем не менее, в ряде проектов допускается опирание верхних концов непосредственно на стойки.
  • Нижние части стропильных ног соединяют врубкой с мауэрлатом, дополнительно выполняя крепление гвоздями.
  • Мауэрлат при помощи скрутки из двух 4-миллиметровых проволок привязывают заложенным в стены во время кладки ершам. В случае рубленых стен крепление привязи осуществляется крупными гвоздями.
  • Встречные стропила в коньке соединяются при помощи накладок.
  • Наслонные стропила из круглой древесины вяжутся между собой вполдерева либо на открытый одинарный шип, после чего схватываются деревянным нагелем или болтом. В ноге и прогоне для этого выполняются соответствующие врубки.

Схема связей стропил из древесины
1. Стойка:
2. Связь из досок сечением 50х100 мм;
3. Доска подкладная;
4. Толь в два слоя;
5. Крепление гвоздями К4х100.

Сначала производится монтаж, выверка и раскрепление двух крайних пар конструкций стропил. При этом важно, чтобы их верхняя часть располагалась горизонтально.

В соответствии с выверенными конструкциями производят монтаж остальных, после чего можно приступать к выполнению обрешетки.

Важно: в случае больших пролетов обычные дощатые стропила заменяются шпренгельными фермами, либо система плоских стропил заменяется объемными конструкциями, позволяющими существенно снизить расход древесины.

Обрешетка выполняется практически одновременно с монтажом стропил, поскольку начинается сразу после того, как смонтированы первые рядовые стропила.

Это позволяет не утруждаться использованием большого количества временных связей при креплении стропил.

В зависимости от типа кровли существенно изменяется и конструкция обрешетки, которая обеспечивает крепление покрытия кровли и сопротивлениям нагрузок снежного покрова, людей, выполняющих работы на крыше и различного инструмента для данных работ.

Сплошные обрешетки являются наиболее универсальными, но во многих случаях оказывается достаточным обустройство обрешетки с зазорами.

Понятно, что чем больше межстропильное расстояние, тем большее значение принимает сечение обрешеточных брусьев. Крепление обрешетки к стропилам выполняется при помощи гвоздей, длина которых должна как минимум вдвое превышать толщину брусьев.

Важно: в наиболее уязвимых местах кровли, таких как конек, ребра крыши, ендовы и свесы карнизов, следует обязательно монтировать сплошную обрешетку.

Вот и все, что хотелось рассказать о деревянных стропильных системах и их применении и монтаже.

Древесина является наиболее популярным материалом для изготовления стропил, но для наибольшей надежности и эффективности системы стропил следует придерживаться различных описанных в статье правил и требований.

Стропила деревянные — разновидности и монтаж

Опубликовано: 7 августа, 2013

Выбор материала, из которого состоит несущая конструкция кровли, проводится в зависимости от множества факторов. Несмотря на то, что наибольшее распространение получили стропила деревянные наслонные и висячие, существует еще несколько вариантов конструкции.

В возведении крыш, кроме традиционного дерева, применяют следующие материалы:

  • Металл. В зависимости от предполагаемых нагрузок может монтироваться стропильная система как из черного металла, так и из специального оцинкованного холодногнутого металлопрофиля. Такая конструкция отличается высокой пожаробезопасностью, но стоит значительно дороже традиционного дерева.
  • Железобетон. Такие сборные конструкции применяют в основном в промышленном строительстве, на объектах с предполагаемой высокой нагрузкой. Отличаются долговечностью, возможностью применения для различных видов кровельных покрытий, в том числе и плит.

Железобетонные стропильные фермы

Железобетонные стропильные фермы выпускаются в нескольких конфигурациях — сегментные, арочные, полигональные и другие.

Несмотря на отличные технические характеристики, обладают существенным недостатком, для их монтажа необходима мощная строительная техника.

Поэтому, исходя из всего сказанного, мы поговорим именно о деревянных конструкциях, как наиболее подходящих для частного домостроения.

Характеристики деревянных стропильных систем

Как и любая строительная конструкция, деревянные стропила имеют свои преимущества и недостатки, поэтому при выборе такой конструкции необходимо учитывать их комплексное соотношение для конкретных условий.

К преимуществам применения дерева следует отнести:

  • Сравнительно невысокая стоимость.
  • Повсеместная доступность материала.
  • Система деревянных стропил отличается простотой монтажа, он не требует применения техники.
  • Низкий удельный вес дерева позволят применять на всех типах зданий, независимо от несущей способности стен и фундамента.

Существует также и целый ряд недостатков:

  • Дерево является горючим материалом, поэтому желательна его дополнительная обработка специальными составами. Кроме этого, оно чувствительно к воздействию влаги, легко поддается гниению, что обуславливает применение антисептиков.
  • По сравнению с рядом других материалов (металл, железобетон), обладает более низким сроком эксплуатации.
  • Из-за своих механических качеств не может применяться при больших пролетах здания, смонтировать готовые стропильные фермы раскосные достаточно тяжело.

Обычно положительные моменты все-таки перевешивают, особенно в небольших строениях, что и определило применение висячих и наслонных стропил в таком большом объеме.

Виды деревянных стропил

Кратко рассмотрим оба вида стропильных систем.

Висячие стропила. 1. Несущая стена 2. Мауэрлат (брус) 3. Стропила 4. Обрешетка 5. Стяжка

Висячие. Данный вид стропил опирается только на наружные стены, применяется в зданиях, которые не имеют несущих перегородок и опор внутри.

В связи с тем, что они создают значительные распорные усилия на опорные стены, необходимо в обязательном порядке применять затяжку и ригели, в роли которых могут выступать и балки перекрытия.

Наслонные. Более совершенная конструкция, которая позволяет распределять нагрузку между всеми несущими стенами. Опираются при помощи подкосов и стоек на внутренние перегородки и колонны, что значительно разгружает наружные стены. Следует сказать, что наслонные деревянные стропила требуют несколько большего расхода материалов, что окупается благодаря прочности конструкции.

Наслонные стропила. 1. Несущая стена 2. Мауэрлат (брус) 3. Стойка (брус) 4. Стропила 5. Обрешетка

Монтаж несущей кровельной системы из дерева

В качестве материала, в основном, применяется древесина хвойных пород, не имеющая дефектов. Лесоматериал должен быть тщательно просушен, обладать достаточной смолистостью. Это увеличивает срок эксплуатации всей конструкции в целом.

Весь материал должен быть обработан антисептиком, и желательно веществами, повышающими огнестойкость.

Нижние концы стропильных ног крепятся к стене несколькими способами, в зависимости от материала стен:

  • При рубленых стенах крепление осуществляется непосредственно на верхний венец, при этом желательно применять скользящие крепления, они защитят сруб от разрушения при усадке.
  • Монтаж деревянных стропил в каркасных зданиях осуществляется непосредственно на верхнюю обвязку. В этом случае можно крепить скобами, гвоздями, саморезами, при помощи специальных накладок или зарубов. Величина заруба не должна превышать третью часть балки.
  • Монтаж стропил на каменных, кирпичных стенах несколько отличается в связи с тем, что при непосредственном креплении к стене получается сосредоточенная нагрузка. Чтобы избежать этого и распределить все усилия равномерно по стенам прибегают к укладке мауэрлата, деревянного бруса, обычно сечением 150х150 мм (может отличаться в зависимости от проекта). Его крепление к стене производится при помощи вмурованных в нее металлических шпилек, раньше для этой цели в основном применяли деревянные пробки, которые закладывались в кладку. Крепление стропильных ног к мауэрлату осуществляется по тому же принципу, как и на каркасных сооружениях.

В зависимости от типа стропил существует несколько способов монтажа.

Висячие деревянные стропила лучшего всего собирать на уже готовом чердачном перекрытии по шаблону, это позволяет собрать практически идентичные конструкции, что в значительной мере упрощает монтаж. Такая сборка на высоте позволит установить стропила без применения техники.
При монтаже наслонных стропил сначала устанавливают опорные стойки. После этого приступают к укладке стропильных ног по отдельности. Это позволяет работать с отдельными элементами системы (не целыми фермами, как в случае применения висячих стропил).

В заключение, хотелось бы напомнить, что вести любые строительные работы следует по проекту, поэтому на этой стадии обратитесь к специалисту, ведь от правильности всех расчетов и чертежей будет зависеть долговечность и работоспособность крыши.

Все, что нужно знать о стропильных фермах

  1. Что это такое?
  2. Основные требования
  3. Обзор видов
    • По признаку конструктивного оформления
    • По материалу
  4. Советы по выбору формы
  5. Выбор материала
    • Дерево
    • Металл
  6. Особенности расчёта нагрузок
  7. Технология монтажа

При строительстве любой кровли самое важное – безопасность и надёжная защита от негативного влияния окружающей среды. Чтобы добиться этого, необходимо использовать деревянные или металлические системы стропил.

Что это такое?

Стропильной фермой называют целый комплекс элементов конструкции, куда входят обрешётка, раскосы, стойки. После сборки конструкция станет надёжным «скелетом» будущей крыши.

Под стропильной фермой прежде всего понимается жёсткая конструкция, актуальная при постройке скатных кровель. Главная задача фермы состоит в распределении основной нагрузки, которую оказывают стены строения. Изготавливаются чаще всего такие конструкции из древесины, но возможна установка из аналогичных материалов.

Основой при возведении деревянной типовой конструкции выступают закруглённые брусья, обычные доски. Дополнительные элементы присоединяются к основной конструкции, буквально врубаясь в необходимые участки. Если детали созданы из досок, то в присоединении участвуют болты, кольцевые шпонки, а также гвозди.

Фермы, имеющие металлические основания растянутой формы, задействуются при возведении крупномасштабных построек, когда пролёт имеет протяжённость свыше 16 метров. Если речь идёт о возведении конструкции при помощи растянутых стоек из досок, то сложно добиться надёжности закрепления узлов. Однако если использовать элементы из металла, то прочно закрепить узлы довольно легко.

Чтобы собрать деревянную ферму, нужно приложить много усилий. Гораздо быстрее процесс пойдёт, если использовать не только деревянные детали, но и металлические. Такой тип сборки называется комбинированным.

При постройке жилых домов крайне редко планировщики прибегают к варианту крыши с открытыми фермами. Чаще всего фермы просто закрываются специальными перекрытиями для потолка. При возведении построек производственной направленности на кровле оставляют открытые фермы.

Несущими частями такой конструкции часто становятся балки. Строительные балки производятся на основе железобетона, укладываются под стропила и перекрывают шаги колонн длиной 12, 18 м. Эти части конструкции выполняют роль промежуточной опоры.

Основные требования

Вне зависимости от вида строительных материалов перед основной отделкой необходимо построить крепкую и надёжную конструкцию, чьей главной задачей станет устойчивость и прочность крыши.

Если конструкция с элементами из подстропильных и стропильных комплексов была возведена правильно, то её надёжность гарантирована. Конструкция с лёгкостью выдержит нагрузки любого типа, будь они временными или постоянными.

От материала и конструкции фермы требуется максимальная прочность, безопасность и устойчивость.

Обзор видов

При выборе типа конструкции и материала, из которого будет изготовлен костяк кровли, следует учесть материал самих стен. Колонны из металла или железобетонного полотна, подстропильные системы и стены из кирпича станут надёжной опорой для несущих основ.

Характеристики ферм позволяют классифицировать их по данным параметрам:

  • архитектурное оформление конструкции;
  • схема в статике;
  • вид решётки;
  • очертания стропильных поясов.

Самым важным критерием для классификации ферм считается очертание поясов. Оно рассчитывается при учёте параметров пролёта, конструкционных особенностей кровли, а также при учёте уровня возможной нагрузки. Выбор материала также напрямую зависит от уклона (в расчёт берётся уклон пояса на максимальной высоте).

  1. При возведении плоских крыш чаще всего задействуются фермы, оснащённые параллельными поясами.
  2. Если материалом для строительства крыши стали стальные или асбестоцементные листовые перекрытия, то лучшим вариантом станет несущая система в виде трапеции.
  3. В частном строительстве чаще всего можно встретить конструкции треугольных конфигураций.
  4. При учёте варианта очертаний проводится и выбор решётки. Если задействуются системы в форме трапеции или разновидности с параллельными поясами, то лучшим вариантом становятся решётки треугольных форм. Решётка укрепляется при помощи дополнительных стоек.
  5. Часто используются решётки, оснащённые шпренгелями

По признаку конструктивного оформления

По оформлению конструкции можно разделить все фермы:

  1. на тяжёлые (двустенные), с двумя фасонными листами в узлах конструкции;
  2. лёгкие (одностенные), в конструкции которых только один лист.

При строительстве зданий, имеющих длинный пролёт (промышленные постройки), используются конструкции большого веса. При возведении огромных промышленных помещений «скелет» кровли выполняет роль рамы, на которую опираются несущие системы.

По материалу

По разновидностям материала системы ферм могут создаваться:

  • из древесины;
  • из стали;
  • комбинированные.
Читайте также:  Шатровая крыша: пирамидальные, трапециевидные и другие конструкции, как построить, видео и фото

Советы по выбору формы

Рассмотрим, как правильно сделать выбор формовой конфигурации конструкции. Чтобы подбор формы был правильным, важными считаются следующие критерии:

  • тип материала покрытия крыши;
  • есть или нет перекрытия на потолке;
  • угол наклона кровли;
  • особенности соединений стропильных элементов.

При постройке плоской крыши, покрытой битумными рулонами, лучше использовать конструкции в виде прямоугольника или трапеции.

Если уклон угла по величине составляет выше 12 градусов, и если покрытия являются тяжёлыми, то лучше использовать конструкции в треугольном формате.

Выбор материала

Самым ответственным и важным всегда считается выбор материала для строительства. К материалу предъявляются особые требования: он должен обеспечивать высочайшую прочность, быть достаточно жёстким и не деформироваться. Актуален и ценовой показатель, поскольку стоимость — довольно ощутимый фактор, особенно в частном строительстве.

Дерево

Древесина считается одним из самых популярных и недорогих строительных материалов.

Конструкции из дерева актуальны для следующих случаев:

  • при возведении крыш по типу мансарды;
  • при установке объектов как промышленной, так и других направленностей;
  • при реставрации плоских крыш различных построек.

Главными особенностями ферм из древесины, по сравнению с аналогичными конструкциями, можно назвать следующие:

  • скорость проектирования увеличена в несколько раз;
  • автоматизированность установки и простота всех этапов строительства;
  • простота при проведении монтажных работ (элементы уже готовы, их остаётся только правильно установить);
  • возможность реализовать даже самые смелые дизайнерские задумки в отношении конфигурации, формы и других аспектов;
  • конструкция весит сравнительно немного;
  • возможность монтажа в ситуациях, когда пролёты имеют большие размеры (максимальная длина – 18 м);
  • возможность провести утепление, общая простота этой процедуры;
  • прекрасные технические и эксплуатационные качества;
  • материал считается пригодным для обработки в промышленных условиях, а значит, относится к первой категории материалов по пожаробезопасности;
  • экологичность.

Металл

Стальные конструкции из профильной трубы могут похвастаться повышенной жёсткостью, в отличие от деревянных конкурентов. За счёт этого качества металлические системы стропил часто используются в случае, если конструкции нужно придать дополнительную жёсткость. Это хороший вариант, если устанавливаются фермы большой длины, свыше 10 метров. В этой ситуации не только стропила должны быть выполнены из стали, но и опоры конька, и брус мауэрлата.

Установка должна производиться не при помощи соединяющихся частей из древесины, а при использовании специальных швеллерных профилей.

Для крепежа оснований стропил необходимы уголки, которые были предварительно приварены.

Главные плюсы ферм из стали:

  • более высокая прочность по сравнению с другими вариантами;
  • стойкость к различным коррозионным явлениям и физическому влиянию;
  • материал не способен гнить и имеет особую устойчивость к деформации;
  • длительный срок службы;
  • если требуется перекрыть периметр крупногабаритного здания, сделать это очень просто при помощи стальных элементов.

Некоторые минусы металлических конструкций:

  • сама конструкция весит немало, использование таких элементов даёт дополнительную нагрузку на кровлю;
  • при установке необходимо использовать специальную технику (чтобы поднимать изделия на определённую высоту);
  • детали не выдерживают слишком резкие температурные перепады и могут деформироваться;
  • достаточно высокая стоимость.

Фермы из стали подразделяются на три вида:

  • имеющие параллельные пояса;
  • в форме треугольника;
  • полигональные.

Для постройки мягкой крыши отлично подходят стропильные конструкции, имеющие параллельные пояса. Также можно использовать полигональные модели.

Если будут использоваться материалы в виде листов, то лучшим вариантом станут конструкции треугольной формы.

Фермы, которые выпускаются на фабриках, подходят под универсальные размеры пролётов – 18, 24, 30 и 36 метров в длину.

При создании решёток конструкций и поясов чаще всего используются уголки. Отдельные элементы скрепляются через приваривание. Самой надёжной можно назвать конструкцию, при обустройстве поясов которой были задействованы балки с широкими полками (тавровые).

Само изготовление не слишком сложное, такой способ работы требует меньшего количества материала. При этом прочность и надёжность конструкции остаются на высоте.

Особенности расчёта нагрузок

При установке стропильной системы важно не только верно определить наилучший вариант формы и материала, но и провести расчёт планируемой нагруженности.

Нагрузки можно подразделить на три вида:

  • неизменные: к этому типу относится общий вес крыши;
  • временные: вес снежного покрова или наледи, сильный ветровой поток;
  • особый тип нагрузки: возможность землетрясения.

Система стропил, созданная при помощи балок и ферм, становится несущей. Состоит такая система из множества элементов. При установке конкретного типа конструкции и её формы важно понимать, что это всегда очень ответственный процесс. Каждый этап имеет своё значение, но особое место отводится проектированию. Все расчёты должны быть произведены правильно, учтены многие факторы, ведь от этого зависит безопасность будущей постройки.

Расчёт базируется на сложнейших вычислениях, произвести которые может только профессионал.

Технология монтажа

Как пример, ниже представлен наиболее простой вариант монтажных работ стропильной системы (использован при постройке односкатной крыши). Конструирование можно выполнить своими руками.

  1. Вначале нужно на чертеже рассчитать уровень перепада между стенами: tgL х Ш. Значок «Ш» обозначает расстояние между двумя стенками-опорами. Тангенс угла (кровельный уклон) обозначается значком «tgL».
  2. После проведения расчёта следует подготовить нужное число стропил из досок, обработав древесину антисептиком.
  3. Дальше следует постройка мауэрлата. Доска должна быть соизмерима с величиной диаметра стенок. Балку нужно укрепить очень крепко и жёстко, нелишней будет хорошая гидроизоляция. При монтаже необходимо соблюдать горизонтальное положение конструкции.
  4. Затем обозначаются участки для укладки стропильных оснований (после обозначения таких участков врезаются выемки).
  5. Фермы должны так располагаться, чтобы они шли на выступ по опорной конструкции примерно на 30 см. Закреп можно произвести при помощи строительных скоб и специальных болтов.
  6. Итогом работ станет укладка обрешётки и подпорок. Если основание стропил превышает 4,5 метра в длину, то подпорки просто необходимы. Сверху установленных конструкций прокладываются обрешёточные планки.

О том, как происходит сборка девевянной стропильной фермы, вы можете узнать из видео ниже.

Устройство стропильной системы крыши

Чтобы отстроенный дом прослужил много лет, будучи крепким и надежным, ему нужен не только хороший фундамент. Не менее значимым элементом является стропильная система крыши, которая принимает на себя все превратности непогоды. И она с честью должна выдержать нагрузки в виде порывов ветра, обильных снегопадов и сильных ливней. Поговорим о том, как устроена и как правильно построить эту систему.

Требования предъявляемые к стропильной системе

Жесткость

Прежде всего, каждая деталь системы, а также места соединений обязаны быть жесткими, не деформируясь ни при усилии сдвига, ни при усилии распора. Основа всей конструкции – треугольник. Именно такую форму имеют рамы (фермы), которые закрепляются параллельно друг другу. Их жесткая фиксация обеспечивает крыше необходимую устойчивость. А вот если фермы получились подвижными, недалеко и до беды. Такая неполноценная крыша и сама может разрушиться, и стены обвалить.

Небольшой вес

Крыша не должна быть тяжелой, поэтому систему стропил, как правило, делают из дерева. Если же вес кровли солидный, то несущую основу делают из металла. Или берут хвойное дерево, не ниже первого сорта, с влажностью ниже 18 процентов. Использование антисептической обработки и применение антипиренов для защиты от огня – два обязательных условия. Тогда узлы крепления стропильной системы кровли будут прочными и крепкими.

Высокое качество материала

Дерево для стропил должно быть следующим:

  • Древесина берется 1 – 3 сорта. Трещин и сучков должно быть по минимуму. На метр может быть 3 сучка высотой не более 3 см. Трещины допустимы не по всей глубине, длиной до половины длины доски.
  • Несущие элементы делают из деревянных деталей толщиной от 5 см, площадью от 40 см 2 .
  • Хвойные доски могут быть длиной до 6,5 м, а лиственные – до 4,5 м.
  • Прогоны, подушки и мауэрлат делают из твердых лиственных пород дерева. Их обрабатывают антисептиком.

Основные части конструкции стропильной системы

Продумывая устройство стропильной системы крыши, необходимо знать, из каких деталей эта самая система состоит.

#1. Мауэрлат – это как бы фундамент всей системы. Он помогает равномерно распределить нагрузку на стены.

#2. Стропильная нога определяет угол наклона ската, а также общий вид кровли, жестко фиксируя отдельные элементы.

#3. Прогон – скрепляет ноги стропил. Коньковый прогон находится вверху, боковые прогоны – сбоку.

#4. Затяжка – не дает стропильным ногам разъезжаться, соединяя их внизу.

#5. Стойки и подкосы – дают ногам стропил дополнительную устойчивость. Они упираются в лежень (который лежит внизу параллельно коньку).

#6. Обрешетка – набивается перпендикулярно стропильным ногам и представляет собой обрезные бруски или доски. Она призвана передавать всю нагрузку от кровельного материала на стропильные ноги.

#7. Конек крыши – это место соединения двух скатов крыши. Вдоль конька набивается сплошная обрешетка для усиления данной части крыши.

#8. Кобылки – применяют для создания свеса в случае если длинна стропильных ног не достаточна.

#9. Свес крыши – это элемент предназначенный для защиты от попадания на стены избыточного количества осадков.

Теперь рассмотрим такой сложный узел как стропильная ферма. Она имеет плоскую форму, а входят в нее, кроме стропил, растяжки, стойки и раскосы. Их располагают так, что нагрузки на стены внутри дома не происходит. Лишь внешние его стены являются опорами, причем нагрузка идет вертикально. Расстояние между фермами определяется расчетами. Если пролет большой, то ферма состоит из нескольких деталей. У чердака нижний пояс фермы служит в качестве потолка.


Выше приведены примеры деревянных стропильных ферм, кроме этого в некоторых случаях применяют фермы сделанные из бетона и металла.

Формы крыш и стропильных систем

Односкатная крыша.

Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °. Если дом маленький, а пролет его не превышает 5 м, то нужна система стропил наслонного типа. Опирается она на внешние стены, а также на стену внутри здания (если она есть). Когда пролет более 5 м, нужно использовать стропильные фермы.


Устройство стропил односкатной крыши.

Двускатная крыша

Крыша с двумя скатами также несложная, под ней располагается мансарда или чердак. Уклон ее от 14 до 60 °. Если внешние стены отстоят друг от друга менее чем на 6 метров, делают висячую стропильную систему. Наслонные стропила нужно использовать тогда, когда пролет велик и есть внутренние опоры.


Устройство висячих и наслонных стропиль двускатной крыши.

Четырехскатная крыша

Крыша с четырьмя скатами называется вальмовой или полувальмовой. Ее уклон бывает от 20 до 60 °, а пролет может составлять – до 12 м. При этом должны иметься внутренние опоры. Фронтонные стены в данном случае отсутствуют, что экономит материалы. Однако монтаж подобной крыши сложнее, чем двухскатной. Для такой конструкции крыш стропильные системы делаются либо наслонного типа, либо с применением стропильных ферм.


Особенности конструкции четырехскатной крыши.

Ломанная крыша

Крыша ломаная, или мансардная, внизу может иметь уклон до 60 °. А вот вверху она обычно более пологая. За счет этого площадь мансарды увеличивается. Такая крыша хороша для домов, где ширина не достигает 10 м. Как и в предыдущих случаях, можно применять наслонную систему стропил. Однако фермы использовать предпочтительнее.


Устройство ломанной крыши.

  • Выше перечислены наиболее распространенные, но далеко не все формы крыш, подробнее смотрите материал: Виды крыш частных домов по конструкции и геометрическим формам

Типы стропильных систем – чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

  • Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
  • На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
  • Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу – мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

  • Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
  • Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
  • Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
  • Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
  • Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
  • Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
  • Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
  • Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Соединительные элементы

Чтобы крыша получилась надежной, узлы стропильной системы должны правильно соединяться. Нужно при этом учесть направление и силу нагрузок (как статических, так и динамических). А еще важно предусмотреть возможное растрескивание дерева от усушки, сделав так, чтобы узлы системы стропил при этом не перестали исправно работать.

Ранее все детали стропильной системы скрепляли между собой врубками. Это надежно, но не слишком экономно. Ведь для этого нужно, чтобы деревянные конструкции имели большие сечения, которые позволяли бы делать врубки безопасно ослабляя деревянные элементы.

Поэтому в нынешнее время узлы стропил скрепляют не врубками, а нагелями и болтами.


Способы крепления стропильных ног.

Популярно применение перфорированных стальных накладок, имеющих покрытие от коррозии. Закрепляют накладки гвоздями или пластинами с зубцами, утопленными в дерево. Такой крепеж для стропильной системы удобен тем, что:

  • Накладки уменьшают расход дерева на одну пятую, так как требуются элементы меньшего сечения, чем при врубке;
  • они могут монтироваться мастером с не очень большим опытом;
  • они закрепляются весьма быстро.


Перфорированные пластины использующиеся для крепления стропил.

На последок можете посмотреть полезное видео в котором рассказывается о всех самых важных моментах конструирования стропильной системы крыши.

Ссылка на основную публикацию