Крепление стропил к коньковому брусу

Каковы функции конькового бруса?

Крепление с помощью конькового бруса

Коньковый деревянный брус и закрепленные к нему стропила призваны выполнять следующие задачи при строительстве жилья:

  1. Создать устойчивую структуру стропильной системы.
  2. Равномерно распределить силу давления и площадь по боковым периметрам.
  3. Распределить правильно вес крыши на фронтоны.
  4. Поддерживание геометрии крыши, длина которой больше 4,5 м. Это позволяет ставить стропила, не применяя шаблона. Если размеры крыши большие, тогда на коньковый деревянный брус кладут стропильную перекладину (верхней частью), а нижняя прикрепляется к мауэрлату.

Важным условием установки конькового бруса является расчет правильного сечения такой подпорки, что позволит сделать устойчивую конструкцию.
Разберемся, как рассчитать и крепить брус. Сечение прогона рассчитывается очень просто: складываются все данные нагрузок с горизонтальной проекции крыши. Размеры конькового бруса зависят от 2 основных параметров:

  1. Брусовые прогоны.
  2. Габариты здания.

Расчет параметров бруса предусматривает, что для больших зданий нужен мощный, тяжелый и довольно увесистый прогон. Но стоит учитывать, что такие размеры конькового бруса потребуют использования подъемного крана. Средняя длина обычного бруса составляет приблизительно 6 м, поэтому для изготовления большего прогона понадобится искать дерево или так называемую клееную балку.

Закрепляемые концы конька, предварительно обработанные антисептиком, упирают в стену, в которую их вмуровывают. Дополнительную обработку проводят рубероидом и толем, что отлично защищает древесину от гниения. Цельнодеревянная балка устанавливается по-другому:

  1. Торец стесывается под углом в 60°.
  2. Концы остаются открытыми, чтобы торцы не соприкасались со стенами.

В результате чего при строительстве дома решаются сразу 2 задачи. Во-первых, площадь торца становится больше. Во-вторых, нормализуются процессы влагообмена.

Затем выполняют расчет размеров конькового бруса, который должен быть установлен в стене и пройти сквозь нее, нужно учесть соприкасание со стеной. Поэтому конец прогона необходимо хорошо обработать антисептиком и обернуть рулонным материалом. Подобная конструкция применяется, чтобы сделать разгружающуюся консоль.

При правильно подобранном сечении для цельнодеревянного бруса нужно учитывать, что балка в коньке в любой момент способна прогнуться под тяжестью собственного веса. Опытные строители рекомендуют устанавливать строительную ферму, чтобы закрепленный коньковый деревянный брус не поломался.

Расчет сечения конькового бруса

Рассчёт сечения конькового бруса

Расчет сечения требует учитывать следующие параметры, по которым и будет проводиться вычисление необходимого размера:

  • данные на прогиб;
  • прочность к разрушению.

Чтобы определить сечение, необходимо применять специальные формулы, в которых каждый показатель имеет важное значение. Отдельным расчетом определяются такие данные, как:

  1. Внутреннее напряжение (Σ = М:W).
  2. Прогиб прогона (по формуле f = 5qL³L:384EJ).
  3. Размеры сечения балки определяются по формуле h = √¯(6W:b).

Данные к каждой формуле указаны ниже:

Σ = М:W (определение внутреннего напряжения), где Σ является величиной, которую надо найти. М – это предельный изгибающий момент, который вычисляется в кг/м. W- это сопротивление на прогиб установленного сечения.

Расчет прогиба прогона осуществляется при помощи других данных, которые нужно подставить в формулу f = 5qL³L:384EJ. Буква J означает момент инерции, для получения которого нужно знать габариты сечения прогона (высоту и ширину, обозначаемые буквами h и b). Потом показатель h нужно возвести в куб и умножить на b. Полученное значение делится на 12. Параметр Е – это упругость модуля, который принимается в расчет и является индивидуальным для каждого типа древесины.

Изгибающий момент нужно вычислять по формуле h = √¯(6W:b), где b- это ширина балки в сантиметрах, W- сопротивление прогона на изгиб. Получить W можно, если разделить М (самый большой момент изгиба) на 130.

Значения ширины и высоты, которые получают после вычисления, необходимо округлять в сторону увеличения. Если строитель боится допустить ошибку, нужно обратиться к специалистам, которые сделают расчет параметров, определят, каким должен быть закрепляемый брус и прогон.

Установка конькового бруса

Рассмотрим, как крепить коньковые брусья. Они производятся только из качественного пиломатериала, что связано с важностью конструкции, которая должна выполнять функции длительной и надежной эксплуатации, нести нагрузку, быть безопасной для жильцов здания. Важно, чтобы прогон не делал вес крыши больше, иначе прочность конструкции будет под вопросом. Стропила же должны служить долго, выполняя возложенные функции. С этой целью для конькового бруса часто используется сосновый пиломатериал, сечение которого 20х20 см.

Крепление стропил к коньковому брусу подбирается в зависимости от типа здания: жилого или хозяйственного назначения. В зависимости от этого и будет подбираться материал конька, его сечение и размеры. Например, для бани обычно применяют хорошо просушенную лиственницу, которая отличается более тяжелым весом и прочностью к нагрузкам. Также лиственница отлично справляется с паром, задерживает тепло и держит черепицу. Жилые здания строят из сосны, поскольку крышу принято покрывать так называемой гибкой черепицей.

Лиственницу для изготовления бруса применяют, если дом будет покрываться тяжелой черепицей, для которой нужна прочная и крепкая строительная каркасная конструкция. Важно, чтобы стропила держали не только саму крышу, но и не становились лишним весом для стен. Они должны идеально держать прогоны, не прогибаться под ними.

Для того чтобы сделать стропилам центральную опору, нужно установить брус. Его концы будут упираться в параллельные несущие стены. Правильный монтаж такой конструкции требует вычисления таких данных, как:

  1. Среднегодовое количество осадков, которые выпадают в той или иной местности.
  2. Есть в регионе сильные ветры или нет.
  3. Проектная ширина дома.

Брус коньковый позволяет избежать таких процессов в строительстве дома, как забивание гвоздей, сверление дрелью. В результате чего можно избежать образования щелей, сохранить целостность бруса и обеспечить надежность всей системе стропил.

Двускатная крыша также требует применения конькового прогона, который впоследствии выполняет функции конька крыши. Для того чтобы построить жилой дом размером 6х6 м, рекомендуется брать прогон, сделанный из бревна или цельного бруса. Прогон будет опираться на 2 фронтона, и никаких опор не понадобится. Если же длина дома будет больше 6 м, тогда разрешается применять строительные фермы и составной коньковый прогон. Важно, чтобы брус лежал на наружных фронтонах.

Крепление конькового бруса проводится разными методами, что позволяет соединять брусья нужным образом. Главная цель каждого соединения – сделать конструкцию прочной и надежной. Современные технологии позволяют соединять брусья между собой так, чтобы не применять никакие дополнительные материалы для утепления. Если проектная документация составлена правильно, то дом получится не просто крепким, способным держать крышу, но и станет экологически чистым и надежным для жилья.

Требования к строительным материалам

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет стропильной системы

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

Постоянные нагрузки можно определить по весу 1 м2 кровельного покрытия, обрешетки. Важно что бы вес на 1 м2 кровли был в пределах 40-45 кг.

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

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

Размеры бруса для стропила

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица размеров стропил, в зависимости от шага их установки

Длина

стропил, мм

Расстояние между стропилами, мм Размер сечения бруса стропил, мм
до 3000 1200 80 × 100
до 3000 1800 90 × 100
до 4000 1000 80 × 160
до 4000 1400 80 × 180
до 4000 1800 90 × 180
до 6000 1000 80 × 200
до 6000 1400 100 × 200

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

Пошаговый монтаж конструкции стропильной системы двухскатной крыши

Стропильная система двухскатной крыши состоит из следующих элементов:

  1. Мауэрлат.
  2. Лежни.
  3. Стойки.
  4. Стропила.
  5. Подкосы.
  6. Затяжки.
  7. Обрешетка.

Монтаж мауэрлата

Крепеж мауэрлата к монолитному железобетонному поясу

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

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

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

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

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

Инструкция монтажа лежней, стоек, стропил, подкосов и затяжек

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

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

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

Способы крепления стропил к мауэрлату

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

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

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

Способы соединения стропил на коньке

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

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

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

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

Устройство обрешетки

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

Конструкция обрешетки зависит от принятого кровельного материала:

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

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

Сплошную обрешетку устраивать по скату кровли.

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

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

Карнизные свесы

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

Схема устройства карнизного свеса двухскатной крыши

Фронтон

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

В деревянных зданиях фронтон делают каркасным. В кирпичных зданиях, каркасными или из кирпича. Фронтоны из кирпича или газоблока, возводятся раньше устройства кровли. Требуют очень точного исполнения.

Каркасные фронтоны вписывают в готовый проем, когда стропильная система уже собрана.

Каркас делают из брусков или досок. Элементы каркаса соединяют на шипах или в пол дерева, крепиться все гвоздями. Обшивают, прибивая доски, вагонку или сайдинг, выдерживая колористику в отделке фасада здания. Для устройства оконного проема, под него делают дополнительный каркас по размерам окна. Если чердак утепленный, то фронтон тоже нужно утеплить. Утеплитель закладывают в середину каркаса. Применяется минераловатный с пониженной горючестью утеплитель. С наружной стороны каркас обивают гидро-ветрозащитной пленкой или ветрозащитной мембраной, с внутренней стороны под отделочный материал прибивают паронепроницаемую пленку или паронепроницаемую мембрану.

Как крепить стропила

Дощатые стропильные ноги скрепляют гвоздями.  

Стропильная балка ( диагональная или накосная) в направлении ребра крыши опирается в коньке на коньковый прогон или прибоины. Размеры сечения обрешетки, стропильных ног, прогонов, подкосов определяют расчетом.  

Наслонные стропила для двухскатных крыш имеют две стропильные ноги, нижний конец каждой из них врезается в мауерлат или венец, а верхний — в коньковый прогон. При этом верхние концы стропильных ног противоположных скатов сопрягаются врубкой вполдерева. Прогон поддерживают при помощи стоек, которые ставят на лежни, уложенные на внутренние продольные стены или столбы.  

Несущие конструкции скатных крыш чаще всего выполняют в виде железобетонных или деревянных наслонных стропил. Стропила состоят из стропильных ног, конькового прогона, стоек, лежня и подкосов. Стропильные ноги опираются одним концом на деревянный брус, укладываемый поверх наружных стен, а другим — на стойку, опирающуюся в свою очередь на внутреннюю стену. Концы стропильных ног крепятся к стене проволочными скрутками за костыли, вбиваемые в кладку стен.  

Прогоны предназначены для опирания длинного стропила. В зависимости от местоположения в несущей конструкции покрытия применяют карнизный прогон, укладываемый недалеко от карнизного желоба на вертикальные опоры, средний прогон, укладываемый на расстоянии 2 5 м от конька ( если не применяется коньковый прогон), и коньковый прогон, на который опираются стропила в коньке покрытия.  

Страницы:      1    2    3

Установка конькового прогона на фронтоны стен

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

Само название: прогон, говорит о том, что эта балка «прокинута» от стены до стены, хотя на самом деле, например, в вальмовых крышах он может быть короче. Самое простое конструкторское решение по установке конькового прогона, это уложить мощную балку на фронтоны стен без каких-либо дополнительных подпорок (рис 24.1).

При этом для расчета сечений прогонов нагрузка, действующая на них должна собираться с половины горизонтальной проекции площади крыши.

В зданиях с большими размерами прогоны получаются длинными и тяжелыми, скорее всего, их придется монтировать подъемным краном. Для изготовления прогона найти ровный брус из цельного дерева длиной более 6 м довольно проблематично, поэтому для этих целей лучше использовать клееную балку или бревно. В любом случае, концы прогонов, замуровываемые в стены фронтонов, нужно обработать антисептиками и завернуть в рулонный гидроизоляционный материал. Торцы цельнодеревянных балок скашивают под углом примерно 60° и оставляют открытыми, в нише они не должны упираться в материал стены (рис. 25). Скашивание конца балки увеличивает площадь торца и благоприятствует лучшему влагообмену всей балки. Если прогон проходит сквозь стену, то в месте опирания на стену, его тоже обматывают гидроизоляционным материалом. Балки пропускают сквозь стены из архитектурных соображений затем, чтобы обеспечить свес кровли над фронтонами, хотя его можно достичь и выносом за стену обрешетки. Прогоны, пропущенные через стену образуют разгружающие консоли. Нагрузка давящая на консоли старается выгнуть прогон вверх, а нагрузка действующая на пролете — вниз. Таким образом, общий прогиб прогона в середине пролета становится меньше (рис. 24.2).

Если использовать в качестве прогона бревно, то его не обязательно отесывать на два канта, достаточно подтесать в месте опирания стропил и в месте опирания прогона на стены. Длинные прогоны нецелесообразно делать цельнодеревянными, проходящие по расчету на прочность и прогиб они, тем не менее, могут прогнуться под собственным весом.

Монтаж стропильной системы — от А до Я

Их лучше заменять строительными фермами.

Сечение прогона подбирается по расчету по первому и второму предельному состоянию — на разрушение и на прогиб. Балка, работающая на изгиб должна отвечать следующим условиям.

1. Внутреннее напряжение, возникающее в ней при изгибе от приложения внешней нагрузки, не должно превышать расчетного сопротивления древесины на изгиб:

σ = М/W ≤ Rизг, (1)

где σ — внутреннее напряжение, кг/см²; М — максимальный изгибающий момент, кг×м (кг×100см); W — момент сопротивления сечения стропильной ноги изгибу W = bh²/6, см³; Rизг — расчетное сопротивление древесины изгибу, кг/см² (принимается по таблице СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» или по таблице на страничке сайта);

2. Величина прогиба балки не должна превышать нормируемого прогиба:

f = 5qL⁴/384EI ≤ fнор, (2)

где Е — модуль упругости древесины, для ели и сосны он составляет 100 000 кг/см²; I — момент инерции (мера инертности тела при изгибе), для прямоугольного сечения равный bh³/12 (b и h — ширина и высота сечения балки), см⁴; fнор — нормируемый прогиб деревянных стропил и прогонов составляет L/200 (1/200 длины проверяемого пролета балки L), см, брусков обрешетки и консольных балок — L/150, несущих элементов ендов — L/400.

Сначала просчитываются изгибающие моменты М (кг×см). Если на расчетной схеме изображено несколько моментов, то просчитываются все и выбирается наибольший. Далее путем несложных математических преобразований формулы (1), которые мы опускаем, получаем, что размеры сечения балки можно найти, задавшись одним из его параметров. Например, произвольно задавая толщину бруса, из которого будет изготовлена балка, находим ее высоту по формуле (3):

h = √6W/b , (3)

где b (см) — ширина сечения балки; W (см³) — момент сопротивления балки изгибу, вычисляется по формуле: W = M/Rизг (где М (кг×см) — максимальный изгибающий момент, а Rизг — сопротивление древесины изгибу, для ели и сосны Rизг = 130 кг/см²).

Можно и наоборот, произвольно задать высоту бруса и найти его ширину:

b = 6W/h²

После этого балку с вычисленными параметрами ширины и высоты по формуле (2) проверяют на прогиб. Здесь необходимо заострить ваше внимание: по несущей способности стропило рассчитывается по наибольшему напряжению, то есть по максимальному моменту изгиба, а на прогиб проверяется сечение, которое находится на наиболее длинном пролете, то есть на участке, где самое большое расстояние между опорами. Прогиб для всех: одно-, двух- и трехпролетных балок проще всего проверить по формуле (2) то есть, как для однопролетных балок. Для двух- и трехпролетных неразрезных балок такая проверка на прогиб покажет немного неверный результат (чуть больший, чем будет на самом деле), но это только увеличит запас прочности балки. Для более точного расчета нужно использовать формулы прогиба для соответствующей расчетной схемы. Например, такая формула указана на рисунке 25. Но еще раз повторим, что лучше внести в расчет некоторый запас прочности и считать прогиб по простой формуле (2) на расстоянии L равном самому большому пролету между опорами, чем найти формулу соответствующую расчетной схеме загружения. И еще на что нужно обратить внимание, по старому СНиПу 2.01.07-85 оба расчета (на несущую способность и на прогиб) велись на одну и ту же нагрузку. В новом же СНиПе 2.01.07-85 говорится, что снеговую нагрузку для расчета на прогиб нужно принимать с коэффициентом 0,7.

Если после проверки балки на прогиб он на самом длинном участке будет не более L/200, то сечение оставляют таким, каким оно получилось. При прогибе больше нормативного, увеличиваем высоту балки или подводим под нее дополнительные опоры, но сечение нужно вновь пересчитать по соответствующей расчетной схеме (с учетом введенных опор).

Самое сложное в этом расчете не запутаться в единицах измерения (в переводе метров в сантиметры), а все остальное… Умножить и разделить несколько цифр на калькуляторе много знаний не требуется.

В конечном итоге появятся всего две цифры: требуемая для данной нагрузки ширина и высота прогонов, которые округляют в большую сторону до целого числа.

Если вместо бруса (цельного, клееного или собранного на МЗП) будет использоваться бревно, то следует учесть, что при работе на изгиб, вследствие сохранности волокон, несущая способность бревна выше, чем у бруса и составляет 160 кг/см².

Момент инерции и сопротивления круглого сечения определяется по формулам: I = 0,04909d⁴; W = 0,09817d³, где d — диаметр бревна в вершине, см.

Моменты сопротивления и инерции бревна отесанного:
на один кант, равны I = 0,04758d⁴, W = 0,09593d³, на два канта — I = 0,04611d⁴; W = 0,09781d³, при ширине отеса d/3;
на один кант, равны I = 0,04415d⁴, W = 0,09077d³, на два канта — I = 0,03949d⁴; W = 0,09120d³, при ширине отеса d/2.

Высота прогонов и стропил, в зависимости от нагрузок и архитектурного решения крыши, может быть самой разнообразной. К тому же, силы, давящие на стены, особенно это касается прогонов, достигают больших величин, поэтому крышу, как, впрочем, и все остальное, нужно проектировать заранее, еще до строительства дома. Например, в схему дома, можно ввести внутреннюю несущую стену и разгрузить прогоны либо сделать на фронтонах стен капители, поставить под прогоны укосы и тем самым уменьшить их прогиб. Иначе будет довольно трудно стыковать разновеликие по высоте прогоны между собой и согласовывать высотные отметки с фронтонами стен.

При использовании длинных и тяжелых прогонов можно применить так называемый «строительный подъем». Это изготовление балки в виде коромысла. Высоту «коромысла» делают равной нормативному прогибу прогона. Нагруженная балка прогнется и станет ровной. Метод пришел к нам от предков. Они в рубленых домах при укладке матиц и переводов (балок) подтесывали бревна снизу, по всей длине, делая подтес глубже в средней части, и при необходимости, подтесывая края балок сверху. Коромыслообразные балки со временем прогибались под собственным весом и становились прямыми. Это технологический прием используется довольно часто, так, например, изготавливаются предварительно напряженные железобетонные конструкции. В повседневной жизни вы этого просто не замечаете, поскольку конструкции выгибаются, и без того небольшой строительный подъем становится совсем не заметным для глаз. Для уменьшения прогиба балки так же можно вводить под нее дополнительные подкосы. При невозможности установить подкосы или сделать «строительный подъем» можно увеличивать жесткость балки изменением ее сечения: на тавровое, двутавровое или решетчатое — ферму с параллельными поясами либо изменить сечение подкладыванием под опоры консольных балок, то есть делать ее низ в виде несовершенной арки.

Опирание прогонов на стену обеспечивается поперечным боковым упором и должно быть рассчитано на смятие древесины. В большинстве случаев достаточно обеспечить нужную глубину опирания и подложить под брусок деревянную подкладку на двух слоях рубероида (гидроизола и т. п.). Однако проверочный расчет древесины на смятие провести все-таки нужно. Если опирание не обеспечивает требуемую площадь, при которой смятие не произойдет, площадь деревянной подкладки нужно увеличить, а ее высота должна распределить нагрузку под углом 45°. Напряжение смятия рассчитывается по формуле:

N/Fcм ≤ Rc.90°,

где N—сила давления на опору, кг; Fсм—площадь смятия, см²; Rсм90 — расчетное сопротивление смятию древесины поперек волокон (для сосны и ели Rсм90 = 30 кг/см²).

Нужно обратить особое внимание на стену под опиранием конькового прогона. Если ниже расположено окно, то от верха перемычки до низа прогона должно быть не менее 6 рядов армированной кладки, в противном случае над окном нужно укладывать усиленные железобетонные перемычки по внутренней стороне фронтона. Если планировка дома позволяет, коньковые прогоны не следует делать длинными и тяжелыми, их лучше разделить на два однопролетных прогона либо оставить один и добавить под него опору. Например, планировка дома, изображенного на рисунке 25, подразумевает устройство перегородки в помещении под вторым прогоном. Значит, в перегородке можно установить шпренгельную ферму и разгрузить коньковый прогон, а ферму затем скрыть обшивкой, предположим, гипсокартоном.

Другой путь разгрузки коньковых прогонов лежит в том, что можно просто увеличить количество укладываемых прогонов, например, установить по скатам крыши по одному или по два разгружающих прогона. При значительном увеличении числа балок встает вопрос, а зачем нам здесь вообще стропила, обрешетку можно сделать прямо по прогонам. Это действительно так. Такие крыши называются бесстропильными (рис. 26). Однако в мансардных утепленных крышах остро встает вопрос просушки утеплителя, поэтому подобие стропил все же делать придется. Для обеспечения воздушного продуха нужно будет вдоль скатов (в том же направлении, как укладываются стропила) на прогоны набить деревянные бруски, например, 50×50 или 40×50 мм, обеспечивая тем самым продух высотой 50 или 40 мм.

Особенности стропильной системы

Устройство

Двускатная (щипцовая) крыша образована двумя наклонными поверхностями (скатами), имеющими прямоугольную форму. Основой крыши является каркас, который и называется стропильной системой.

В первую очередь давайте разберемся, из каких деталей состоит стропильная система двускатной кровли, и как она устроена.

Конструкция включает в себя следующие элементы:

  • Мауэрлат. Служит основой конструкции. Задача мауэрлата заключается в равномерной передаче нагрузки от крыши на стены дома.
    Кроме того он выполняет еще одну важную функцию — обеспечивает крепление всей крыши к стенам. Как правило, мауэрлат для двускатной крыши делают из бруса сечением не менее 100х100, который крепится к стенам по периметру строения;

Мауэрлат — основа всей конструкции

Крепление мауэрлата к стенам осуществляется при помощи анкеров или стержней (шпилек);

  • Стропильная нога или просто стропило. Это, можно сказать, основной элемент, который формирует каркас кровли.
    Стропильные ноги устанавливаются попарно друг напротив друга и формируют треугольник. Как правило, их делают из бруса сечением 50х150 или 100х150 мм.

Стропильные ноги формируют скаты крыши

Пара стропил называется стропильной фермой. Этот элемент кровли обеспечивает равномерную передачу нагрузок, возникающих от веса крыши, ветра и осадков, на мауэрлат;

  • Коньковый прогон. Эта деталь служит вершиной двухскатной крыши, правда, в некоторых случаях вершины образуют стропила, а коньковый прогон устанавливается под ними.
    В любом случае эта деталь представляет собой балку, которая связывает отдельные стропильные фермы в единую конструкцию.
    Надо сказать, что помимо конькового прогона иногда фермы соединяют и обычными прогонами, т.е. балками, которые располагаются на плоскости скатов, как показано на схеме выше.

Коньковый прогон объединяет стропильные фермы в единую конструкцию

  • Стойки. Вертикальные элементы конструкции, которые передают нагрузку от стропил внутренним стенам;
  • Лежень. Представляет собой балку, которая равномерно распределяет нагрузку от стоек на внутренние стены;
  • Затяжка. Деталь, которая соединяет стропила в нижней их части, образуя треугольник;
  • Верхняя затяжка (ригель). Соединяет стропила в верхней части;

Подкосы передают нагрузку от ферм на затяжку

  • Подкос. Элемент фермы, придающий ей жесткость. Подкосы передают нагрузку от стропильных ног на затяжку или лежень;
  • Кобылки. Служат продолжением стропильных ног за пределами стен, образовывая свес крыши;

Кобылки служат продолжением стропил для обеспечения свеса крыши

  • Обрешетка. Доски, которые монтируются параллельно коньковому прогону, и связывают стропильные фермы. Обрешетка служит основой для монтажа кровельного материала.
    Шаг обрешетки зависит от типа кровельного покрытия.

Обрешетка служит основой для монтажа кровельного материала

Некоторые материалы, такие как битумная черепица, требуют сплошной обрешетки. В этом случае доски монтируются вплотную друг к другу либо обшивка осуществляется листовыми материалами, такими как фанера или OSB.

Некоторые строительные материалы требуют монтажа сплошной обрешетки

Надо сказать, что устройство стропильной системы двухскатной крыши может различаться. Об основных возможных вариантах поговорим ниже.

Разновидности двухскатной стропильной системы

Двухскатные крыши бывают двух типов:

  • С висячими стропилами. Используются в тех случаях, когда расстояние между внешними стенами не превышает 10 м, и между ними нет внутренних стен. Висячие стропила снизу опираются на мауэрлат, а сверху — друг на друга.

Висячие стропила не имеют стоек

Таким образом, ферма с висячими стропилами создает распирающую нагрузку, и передает ее на стены. Для снижения этой нагрузки используются затяжки, которые стягивают стропильные ноги;

Наслонные системы могут иметь различную конструкцию, но в любом случае часть нагрузки их стропил передается на внутренние стены

  • С наслонными стропилами. Такая конструкция подразумевает использование стоек и лежня (иногда несколько лежней), которые передают нагрузку от стропильных ног на внутренние стены дома.
    Подобная конструкция оправдана, если наружные стены располагаются на расстоянии более 10 метров и имеют внутренние стены.

Если вместо внутренних стен строение имеет колонны, допускается чередование наслонных и висячих стропильных ферм. Кроме того, существует комбинированный вариант, когда ферма имеет стойки, и дополнительно стропила усилены затяжкой.

Основные нюансы монтажа стропильной системы

Монтаж стропильной системы можно условно поделить на четыре основных этапа:

Этапы монтажа

Несколько слов о проектировании

Проектирование кровли заключается в определении наиболее подходящей конструкции, и дальнейшем ее расчете. Что касается конструкции, то она подбирается индивидуально в каждом отдельном случае. Об основных нюансах конструкций я рассказал выше, поэтому далее рассмотрим, как выполнить расчет.

Угол ската. Расчет начинается с определения угла ската крыши. Чтобы правильно выбрать угол, нужно учитывать следующие требования и рекомендации:

  • Щипцовая крыша должна иметь наклон более 5 градусов;
  • В регионах с обильными осадками угол наклона следует сделать не менее 30-40 градусов, так как при уменьшении угла ската увеличивается снеговая нагрузка;

При увеличении угла ската снижается снеговая нагрузка, но увеличивается ветровая

  • Без особой надобности лучше не делать большой уклон. Дело в том, что при увеличении угла наклона скатов увеличивается и парусность, т.е. ветровая нагрузка.
    Кроме того, при увеличении угла наклона повышается цена крыши, так как увеличивается площадь скатов и, соответственно, количество материалов возрастает.

Что касается самого расчета, то это достаточно сложная задача, которой посвящено множество строительной литературы. Однако в наше время можно не углубляться в формулы, а выполнить расчет при помощи онлайн калькулятора, который имеется и на нашем портале.

В этом случае вам надо лишь ввести размеры конструкции и указать некоторые ее особенности, после чего программа произведет быстрый расчет, и выдаст точный результат с указанием количества материалов, их размерами, шагом монтажа и пр.

Процесс монтажа мауэрлата выглядит следующим образом:

Иллюстрации Описание действий
Подготовка армопояса:

  • На стенах по периметру здания нужно выполнит опалубку высотой около 300 мм;
  • Затем монтируется армирующий каркас в виде четырех прутов, связанных проволокой, как показано на схеме;
  • К каркасу привариваются штыри диаметром не менее 10 мм с нарезанной резьбой на конце под гайки. Шаг расположения штырей должен составлять 1-1,5 м.
    Высота штырей должна быть такой, чтобы после монтажа мауэрлата можно было накрутить гайки;
  • Подготовленная опалубка заливается бетоном;
Монтаж мауэрлата:

  • После застывания бетона и набора им прочности нужно гидроизолировать армопояс. Для этого его можно обработать мастикой и сверху уложить рубероид;
  • Далее надо подготовить своими руками брус и проделать в нем отверстия под штыри;
  • В завершение работы брус надевается на штыри и сверху закручиваются гайки.

Под гайки обязательно подложите широкие шайбы, чтобы они не продавили древесину.

Если дом деревянный, т.е. выполнен из бруса или бревен, то стропильная система двухскатной кровли опирается на верхний венец, который выполняет функцию мауэрлата.

Сборка стропильной системы

Стропильная система двускатной крыши может собираться разными способами. Иногда стропильные фермы собирают на земле, и затем поднимают и крепят к мауэрлату и коньковому прогону.

Если строение большое, стропильная система крыши собирается «на месте», т.е. на стенах. На мой взгляд, таким способом удобней собирать не только большие, но и маленькие конструкции.

Поэтому далее я расскажу, как выполняется монтаж крыши своими руками «на месте»:

Иллюстрации Описание действий
Запил стропильных ног:

  • Обрежьте балки по длине согласно проекту;
  • Сделайте запил под мауэрлат и стык стропильных ног в коньковом узле. Чтобы быстро выполнить эту операцию, можно сделать шаблон — запилить на месте доску.

После этого вы сможете прикладывать доску к балкам и обрезать их.

Монтаж временных стоек:

  • Измеряйте торцевые стены, и с двух сторон обозначьте центр;
  • Закрепите по центру каждой стены стойки, как показано на фото. В процессе монтажа стоек обязательно используйте уровень, чтоб они были установлены строго вертикально.

Стойки позволят временно закрепить на них стропила.

Монтаж стропильных ног:

  • Установите первую стропильную ногу. Для этого сверху закрепите ее на стойке, а снизу уложите на мауэрлат;
  • Снизу закрепите стропильную ногу при помощи двух металлических уголков и саморезов;
  • Точно так же установите вторую (ответную) стропильную ногу;
  • Сверху стяните стропильные ноги ригелем;
  • При монтаже систем с висячими стропилами нужно стянуть стропила нижней затяжкой. Если система наслонная, также монтируются лежни, стойки и подкосы согласно проекту;
  • Точно так же собирается противоположная стропильная ферма.
Монтаж конькового прогона:

  • Сделайте пропилы в балке по толщине стропильных ног глубиной в несколько сантиметров (можно сделать пропилы в стропилах). Шаг пропилов должен соответствовать шагу стропил;
  • Зафиксируйте коньковый прогон в крайних стропильных фермах, воспользовавшись металлическими уголками и профилями.
Монтаж промежуточных стропил:

  • Уложите стропила на коньковый прогон;
  • Выровняйте стропильные ноги и зафиксируйте их металлическими уголками и саморезами на мауэрлате, а также в коньковом узле.
Монтаж обрешетки. На этом система двухскатной крыши практически готова, осталось лишь выполнить гидроизоляцию и обрешетку.

Делается это следующим образом:

  • Закрепите на стропилах гидроизоляционную мембрану при помощи степлера;
  • Поверх пленки на стропилах закрепите рейки контробрешетки;
  • Параллельно коньковому прогону закрепите доски обрешетки.

Теперь можно выполнять монтаж кровельного материала.

На этом монтаж двухскатной крыши своими руками завершен. Надо сказать, что в зависимости от типа конструкции порядок работ может несколько изменяться, но в целом принцип остается тем же.

>Вывод

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *