Стропильная система безраспорная: Стропильные системы скатных крыш: распорные, безраспорные, пристройки, веранды

Стропильные системы скатных крыш: распорные, безраспорные, пристройки, веранды

Варианты конструкций

Стропильные системы

Современные строения подчас поражают наше воображение самыми необычными формами кровель. Своим стильным и эффектным видом они обязаны разнообразию стропильных конструкций. Однако все они в умелых руках архитектора-проектировщика «собраны», как конструктор, соединенный в определенном порядке из стандартных элементов.

Варианты конструкций ↑

Стропильные системы скатных крыш зависят от их особенностей.

Односкатная – наипростейший вариант в изготовлении. Особенность ее конструкции в отсутствии конька, стоек и подкосов. Такими кровлями, как правило, покрывают строения с 6–8-метровыми пролетами. Несмотря на простоту конструкции, При разумном подходе и такая простая конструкция имеет свои преимущества. К примеру, с южной стороны, направленной на север, можно установить довольно большие окна. Это самая удобная стропильная система пристройки, гаража и т.

п., тем более что она позволяет «собирать» кровлю из крупногабаритных листовых материалов.

Еще одной простой и дешевой по конструкции считается двускатная. Однако, и она не лишена недостатков. К примеру, в обычной крыше этого типа слишком мало пространства для мансарды.

Вальмовая – не двух, а четырехскатная. С определенного ракурса она напоминает обычную двухскатную. Однако, ее скаты поверхность дома целиком не закрывают – оставшееся по бокам пространство закрывается боковыми треугольными вальмами. Таким образом, кровля получается четырехскатной и для ее устройства используют стропила двух типов.

Многощипцовая – это конструкция, которая как бы состоит из совокупности двухскатных крыш с разнонаправленными коньками. Стропильная система подобных кровель самая дорогостоящая, но зато дает возможность обустройства дополнительной площади на чердаке.

Шатровая, благодаря своей форме, напоминающей пирамиду, максимально устойчива к ветряной нагрузке.

На ней к тому же не задерживается снег. И это при том что система стропил у нее – одна из наиболее простых. Правда, отсутствие фронтонов не позволяет обустроить на чердаке даже небольшое помещение.

Стропильные системы ↑

Наслонные или висячие ↑

Каркас для устройства состоит из элементов треугольной формы, благодаря чему, даже испытывая большое количество переменных нагрузок, конструкция не теряет жесткости. Стропильные системы скатных крыш подразделяют на висячие и наслонные.

В основе выбора того или иного типа, способа крепления лежат следующие параметры:

размеры самого строения;
уклон и форма кровли;
нагрузка.

Наслонные стропила

Опорами для последних служат лежни. Длина стропил в постройках, отличающихся большими габаритами, превышает 6 м. Вполне возможно, что здесь понадобится установить дополнительные опорные конструкции. К примеру, соорудить внутри капитальные стены или столбчатые опоры.

Висячие

Такая конструкция отличается отсутствием промежуточных опор. Такими стропилами чаще перекрывают пролеты, превышающие 7 м. Единственной опорной точкой для стропильной ноги остается стена. Что же касается второго конца, то в этом случае состыковывают верхние части стропильного бруса и встречной ноги. Для этого используют различные способы: посредством прорезного шипа или пластин из металла, соединение вполдерева.

Распорные или безраспорные ↑

Надежность кровли в первую очередь обеспечивает тщательный расчет нагрузок, под воздействием которых находится ее каркас. Стропила становятся как бы «проводниками» этих нагрузок на внешние опоры строения. Нагрузка, которую стропильные ноги оказывают на свои опоры, бывает двух видов – распорные и безраспорные .

Распорная

Балки стропил в такой конструкции работают на сжатие и изгиб, что вызывает по горизонтали существенное распирающее усилие. Оно, естественно, передается стенам. При установке горизонтальной затяжки это распор она примет на себя, и это усилие уменьшится. Этот элемент фермы выполняет несколько функций:

соединяет стропила,
служит для них опорой,
не позволяет разъехаться основаниям балок.

Затяжка может быть установлена у основания стропил, тогда она выступит в качестве балки перекрытия. Ее можно установить и выше. При таком устройстве затяжку называют ригелем. Для больших пролетов, как правило, требуется усложнение конструкции ферм, то есть устанавливают не только затяжки, но другие дополнительные элементы.

Безраспорная

Опорой нижних концов стропильных ног в этой системе служат:

стены, а верхними концами они соединены между собой на прогон, который, в свою очередь, опирается на стойки или
опорные рамы, образованные верхними и нижними прогонами, стойками и подкосами

Элементы системы функционируют, как балки, то есть исключительно на изгиб.

Способы крепления ↑

Безраспорные системы.

Стропила этого типа устанавливают таким образом, чтобы одна опора оказалась закрепленной, а другая – подвижной, причем обе они должны иметь возможность свободного вращения. На практике исключить опасные нагрузки, воздействующие в этом случае на стены, можно тремя способами. Стропильную ногу нижним концом упирают в мауэрлат. Ее подшивают бруском и фиксируют, используя врубку зубом. Желательно также дополнительную застраховать крепление проволокой. Верхнюю часть бруса монтируют на коньковый прогон. Для крепежа пользуются принципом скользящей опоры. Примером может послужить стропильная система веранды.

Низ стропила фиксируют, используя подвижное соединение. Для фиксации верхней части после ее укладки на коньковый прогон используют болт, гвозди и т. д. Это самый распространенный вариант для двухскатных крыш.
Жесткое крепление к прогону при помощи гвоздей, шпилек или другого крепежа.

В любом варианте соблюдается следующий принцип: одним концом стропильную ногу фиксируют на опоре, действующей по принципу скольжения, допускающим поворот, другим – на шарнире, позволяющим только поворот.

Распорные. Обе опоры, в отличие от безраспорных, – закрепленные. Установку проводят по тем же строительным схемам, только при этом нижние опоры фиксируют не на ползуны, а на шарнир, допускающий одну степень свободы. К нижней части стропила можно прибивать опорные бруски примерно в метр длиной либо крепят опору на мауэрлат на «зуб».

Для небольших легких крыш можно устраивать без мауэрлата, однако следует учесть, что в этом случае нагрузка по стене распределяется неравномерно.

Установка безраспорных стропил на дом из газобетона

Выбор сечения стропил (пункт 8.2.1.3 СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом»)

Для крыш при ширине дома не более 9,8 м и шаге деревянных несущих конструкций каркаса (стропил, балок), не превышающем 60 см, сечения элементов каркаса допускается принимать без расчета в зависимости от их пролета и шага не меньшими, чем приведены в следующих таблицах:

Таблица. Значения расчетной снеговой нагрузки на проекцию кровли с запасом прочности с коэффициентом 1,4

Климатический район строительства	Города	Расчетная снеговая нагрузка (кПа)
I	Астрахань, Улан-Удэ	0,80
II	Майкоп, Нальчик, Хабаровск, Владивосток, Якутск, Мирный, Иркутск	1,20
III	Москва, Владимир Великий Новгород, Красноярск, Сызрань	1,80
IV	Санкт Петербург, Хатанга, Кемерово, Нижний Новгород	2,40
V	Пермь, Уфа, Анадырь, Сургут, Нижневартовск, Петрозаводск, Мурманск,Магадан	3,20
VI	Усинск, Красновишерск, Кизел	4,00
VII	Петропавловск-Камчатский	4,80
VIII	Апатиты, Норильск, Снежнегорск, Кропоткин, Чара, Байкальск, Горно-Алтайск, Теберда	5,60

Таблица.

Максимальные пролеты стропил крыши при расчетных снеговых нагрузках от 1,0 до 2,0 кПа.

Вид древесины	Сорт	Размер поперечного сечения стропила не менее,мм	Максимальный пролет, м
			Расчетная снеговая нагрузка, кПа
			1,0			1,5			2,0
			шаг стропил, мм
Древесина хвойных пород	2		300	400	600	300	400	600	300	400	600
		38х89	3,11	2,83	2,47	2,72	2,47	2,16	2,47	2,24	1,96
		38х140	4,90	4,45	3,89	4,28	3,89	3,40	3,89	3,53	3,08
		38х184	6,44	5,85	5,11	5,62	5,11	4,41	5,11	4,64	3,89
		38х235	8,22	7,47	6,38	7,18	6,52	5,39	6,52	5,82	4,75
		38х286	10,00	9,06	7,40	8,74	7,66	6,25	7,80	6,76	5,52

Таблица. Максимальные пролеты стропил крыши при расчетных снеговых нагрузках от 2,5 до 3,0 кПа

Вид древесины	Сорт	Размер поперечного сечения стропила не менее, мм	Максимальный пролет, м
			Расчетная снеговая нагрузка, кПа
			2,5			3,0
			шаг стропил, мм
Древесина хвойных пород	2		300	400	600	300	400	600
		38х89	2,29	2,08	1,82	2,16	1,96	1,71
		38х140	3,61	3,28	2,86	3,40	3,08	2,66
		38х184	4,74	4,31	3,52	4,46	3,96	3,23
		38х235	6,06	5,27	4,30	5,59	4,84	3,96
		38х286	7,06	6,11	4,99	6,49	5,62	4,59

Таблица. Максимальные пролеты коньковых балок составного сечения

Вид древесины	Размер балки не менее, мм	Максимальный пролет, м
		Расчетная снеговая нагрузка, кПа
		1,0	1,5	2,0	2,5	3,0
Древесина хвойных пород — 2-й сорт	3х(38х184)	2,63	2,26	2,02	1,83	1,69
	4х(38х184)	3,04	2,61	2,33	2,12	1,96
	5х(38х184)	3,40	2,92	2,60	2,37	2,19
	3х(38х235)	3,22	2,77	2,46	2,24	2,07
	4х(38х235)	3,72	3,20	2,85	2,59	2,39
	5х(38х235)	4,16	3,57	3,18	2,90	2,68
	3х(38х286)	3,73	3,21	2,86	2,60	2,40
	4х(38х286)	4,31	3,71	3,30	3,01	2,78
	5х(38х286)	4,82	4,15	3,69	3,36	3,10
*Примечания* 1 Пролеты рассчитаны исходя из максимальной ширины грузовой площади 4,9 м. Пролеты могут быть увеличены на 5 % при ширине грузовой площади, не превышающей 4,3 м, и на 10 % при ширине грузовой площади, не превышающей 3,7 м. 2 Длина площадок опирания должна составлять не менее 90 мм.

Как правильно создать безраспорную кровельную систему?

Доброго времени суток, Читатели и Зрители строительного Блога “Путь Домой”. Сегодня говорим на довольно интересную тему — кровля. Эти два вопросы хочу сегодня объединить и рассказать с какими трудностями сталкивался я при проектировании домов; и какое было решение?

Вопрос: Как правильно организовать безраспорную систему кровли? Распорная конструкция кровли в доме из газобетона с монолитным поясом?

Рассматривая кровлю, мы увидим, что ее расчет ведется как балочной системы: стропила, затяжки, стойки и т.д. По сути, когда кровля собирается вся вместе, она приобретает жесткость в общем объеме. И начинает работать, как оболочка. Естественно никто не ведет ее расчет в качестве оболочки — это достаточно сложно. В коттеджном строительстве смысла в этом нет. Поэтому все разбивается на несущие фермы.

Существует 2 принципиальных подхода в компенсации распора:

формирование фермы с затяжкой
наслонные стропила с врезками

Об особенностях этих подходов вы узнаете, посмотрев видео.

1:32 Что такое безраспорная система?
2:12 Фермы с затяжкой
6:38 Неправильная конструкция крыши
7:03 Способ компенсации распора
8:30 Наслонные стропила
12:12 Задача монолитного пояса
15:50 Что делать, если вальмовая крыша?

Вопросы пользователей

22:06 Как лучше крепить к мауэрлату?
24:22 Как вы относитесь к варианту опирания стропил на балки перекрытия?
25:51 Есть мнение вместо рубероида под мауэрлат использовать тонкий ЭППС или изолон для ухода от конденсата. Расскажите свое мнение.
28:13 Крепление стропил к мауэрлату: применение специальных креплений или как?
30:12 Скажите пожалуйста как располагать подпорные стойки шатровой кровли посередине или смещенной к стропиле? Угол подпоры делать прямым к стропиле или бакли?
32:14 При армопоясе по газобетону достаточно ли шпильки крепление мауэрлата только в армопояс?
32:34 Правильно ли утверждение: работающие на изгиб стропила, не передающие распор на стены, должны иметь одну опору закрепления, но свободно вращающиеся; другую — свободно вращающуюся и подвижную?
34:14 По-моему, тонкий вспененный полиэтилен даст нормально сесть мауэрлату и заодно заполнить щель по ЭППС
37:21 По оцинкованным элементам можно подкладывать рубероид?
38:13 Высота врезки в стропило?
39:02 Как вы видите оптимальную стропильную систему для так называемой полумансарды?
39:43 Низ стропильной ноги подшивается опорным бруском или делается врубка?
43:30 Обязательны ли стойки в этой конструкции?
45:19 Без монолитного пояса можно крепить мауэрлат? Крепить к бутовой кладке саморезом по бетону?
48:17 Подрезку рекомендуется скашивается, чтобы она не препятствовала изгибу стропила,иначе врубка боковой щекой упирается в прогон.

С Уважением, Александр Терехов

Наслонная стропильная система – особенности и основные узлы

Конструкция крыши – сложная система, в которую ходят опорные элементы, гидроизоляционное покрытие, утеплитель и пароизоляция. Все кровельные узлы подвергаются воздействию временных и постоянных нагрузок, поэтому они должны обладать высокой несущей способностью, чтобы избежать деформацию или даже обрушение кровли. Чтобы гарантировать прочность и долгий срок эксплуатации, выполняют точный расчет, определяющий состав каркаса, расстоянием между его элементами, а также их сечение. Как правило, в частном домостроении используется наслонная стропильная система, позволяющая перекрывать сооружения шириной до 16 метров. В этой статье мы расскажем о ее устройстве, особенностях и основных узлах.

Содержание статьи

Устройство и функции

Конструкция, состоящая из взаимосвязанных опорных элементов, поддерживающих кровельные скаты, называется стропильной системой крыши. Она выполняет функции своеобразного каркаса, придающего уклон и форму кровле. Монтаж кровельной конструкции выполняется только после того, как сделан расчет нагрузок, которые будут воздействовать на нее в процессе эксплуатации. Правильно сконструированный каркас решат следующие задачи:

Используется как основание для крепления кровельного материала. Монтаж гидроизоляционного материала на поверхность ската выполняют на обрешетку каркаса крыши, который равномерно распределяет вес покрытия, а также придает ему жесткую форму.
Формирует уклон кровельной конструкции. Стропильные ноги каркаса устанавливают под уклоном к основанию, благодаря чему крыша приобретает треугольную форму. Наклонная поверхность ската позволяет воде и снегу свободно соскальзывать, не увеличивая нагрузку на элементы опорной системы.
Придает конструкции жесткость и несущую способность. Крыша повергается серьезной нагрузке из-за большого веса кровельного покрытия, теплоизоляции, веса самой стропильного каркаса и снежной шапки, поэтому стропильная система должна обладать высокими прочностными качествами и перенаправлять вес кровли на несущие опоры.

Обратите внимание! Стропильной системой наслонного типа называется опорная конструкция крыши, которая включает в себя вертикальные стойки, опирающиеся на внутренние несущие стены. Монтаж такого каркаса выполняется, если посредине дома располагается капитальная стена, установленная на фундамент. Крыша с наслонной стропильной системой испытывает напряжение только на изгиб, благодаря чему ей не требуются компенсирующие распирание элементы.

Устройство крыши наслонного типа

Состав

Перед тем как выполнить монтаж кровли, необходимо сделать точный расчет нагрузок, которые будут на нее воздействовать, а также составить подробный проект. Эти нехитрые вычисления помогут определить, какие элементы войдут в наслонную стропильную систему, рассчитать их сечение и расстояние между ними. Если крыша имеет опору на внутренние несущие стены, то ее каркас состоит из следующих компонентов:

Мауэрлата и лежня. Этими терминами называют опорные элементы кровельной конструкции, фиксируемые на верхний ярус стен, на которые опираются скаты крыши. Они изготавливаются из древесины хвойных пород сечением 100х100 мм или 150х150 мм. Лежень отличается тем, что крепится на внутренние несущие перегородки, а него можно закрепить вертикальные стойки, поддерживающие конек.
Стропил. Наслонные стропила устанавливаются попарно вдоль ската крыши. Их особенность в том, что они имеют 2 точки опоры – на мауэрлат и на коньковый прогон. Благодаря этому конструкция получается прочной и не испытывает нагрузку на распирание. Шаг между стропилами, толщину ног определяет расчет, учитывающий вес кровельного покрытия и климатические условия.
Подстропильных элементов. Подстропильными элементами называют дополнительные опорные элементы, благодаря которым крыша приобретает большую несущую способность. В эту категорию входят вертикальные опоры, называемые стоками, горизонтальные затяжки, а также подкосы, поддерживающие стропила.
Обрешетки. Обрешетка крепится перпендикулярно стропильным ногам, на нее выполняется монтаж кровельного материала. Расчет нагрузок определяет, каким должно быть основание кровли – сплошным или решетчатым.

Устройство наслонной стропильной системой

Наслонная стропильная система

Важно! В конструировании наслонной стропильной системы главное, перед тем как выполнять монтаж, правильно выполнить расчет постоянных и временных нагрузок, которым подвергается крыша дома. Отличительными чертами каркаса этого типа является использование внутренних несущих стен для установки лежня, вертикальных строек, поддерживающих коньковой конструкции.

Виды

Крыша подергается нескольким видам нагрузок, в том числе нагрузке на распирание и на изгиб. Чтобы компенсировать эти напряжения, а также чтобы сделать стропильную систему устойчивой и жесткой, используется большое количество компенсирующих элементов, сечение которых определяет расчет. Для предотвращения деформаций каркаса монтаж кровли выполняют, используя подвижные крепления. Наслонные стропила бывают следующего типа:

Безраспорная. Монтаж безраспорного стропильного каркаса наслонного типа выполняют с помощью подвижных креплений, благодаря чему узлы системы даже после фиксации могут компенсировать нагрузку на распирание несущих стен. Наслонные стропильные ноги такого типа с одной стороны крепятся с помощью шарнира, а с другой – с помощью ползуна.
Безраспорная стропильная система наслонного типа
Распорная. Распорные стропила наслонного типа имеют не две степени свободы, а одну. Один конец ноги в таком случае фиксируется жестко, а другой с помощью ползуна, шарнира или другого подвижного крепления. Распорный стропильный каркас предусматривает установку мауэрлата, так как он оказывает небольшое распирающее действие на наружные несущие опоры.
Распорная стропильная система наслонного типа

Опытные кровельщики для перекрытия деревянных домов, еще не завершивших процесс усадки, используют безраспорные стропильные каркасы, подвижные опоры которых могут компенсировать деформации, возникающие при постепенном высыхании древесины. Расчет состоит в том, что не жестко закрепленная конструкция будет оседать вместе с коробкой дома.

Особенности

Конструкция наслонного стропильного каркаса кровли зависит от многих факторов. На состав системы влияет уклон скатов, климатические условия в зоне строительства, выбранный кровельный материал. Чтобы учесть все эти критерии, нужно выполнить расчет нагрузок на кровлю. В зависимости от ширины перекрываемого сооружения, стропильный каркас крыши имеет следующие особенности:

Для перекрытия сооружения шириной до 10 метров достаточно одной несущей опоры, на которую устанавливаются вертикальные стойки. Чтобы компенсировать прогиб длинных стропильных ног, устанавливают подкосы.
Для перекрытия сооружения шириной до 10-14 метров также хватает одной внутренней несущей стены. Однако, для укрепления стропильного каркаса, состоящего из мауэрлата, лежня, стропильных ног, стропил, стоек и подкосов, используют горизонтальные затяжки, компенсирующие распирающую нагрузку.
Для перекрытия сооружения шириной 16 метров требуется 2 внутренние несущие стены. В таком случае стропильный каркас состоит из мауэрлата, лежня, стропил, подкосов, стоек, ригеля и затяжки.

Учтите, что максимальная длина стропильных ног наслонного каркаса ограничивается стандартным размером пиломатериалов, составляющим 6 метров. Конечно, можно изготовить наборные стропила или надставить кобылки, но такая конструкция получится менее прочной.

Двухскатные крыши с наслонным каркасом

Односкатная крыша с наслонными стропилами

Видео-инструкция

безраспорная стропильная система двухскатной крыши

Прочность и долговечность кровли зависят от качества опорной конструкции — стропильной системы.
Она строится в разных видах и может выполнять несколько функций — от поддержки кровли, до защиты дома от ветра и давления снега.

Одной из самых простых считается стропильная система односкатной крыши. Ее конструкция отличается собственной спецификой и отличается от двускатных вариантов, поэтому следует рассмотреть ее внимательнее.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

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

Схема двускатной крыши

Теперь о составляющих системы и их назначении:

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

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

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

Разница в конструкции наслонных и висячих стропил

С висячими стропилами

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

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

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

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

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

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

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

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

Для мансардных крыш

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

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

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

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

Для больших домов

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

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

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

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

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

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

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

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

С наслонными стропилами

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

Простейший вариант наслонных стропил

Безраспорные схемы и узлы врубок

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

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

Простая безраспорная система двускатной крыши с наслонными стропилами

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

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

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

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

Вариант крепления стропил без распора на стены

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

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

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

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

Варианты стропильных систем со схватками

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

Схемы стропильных систем двускатных крыш со схватками

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

Крепление схватки к стропильным ногам и коньковому брусу

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

Распорные и безраспорные наслонные стропила

Это два типа стропил, один из которых выбирают с учетом формы дома, крыши и размеров будущей конструкции. Наслонные стропила – это вариант, подходящий для односкатных или двухскатных крыш. Главная их особенность заключается в том, что используется две точки опоры. С одной стороны стропильная нога опирается на конек крыши, а с другой – на стену дома. Безраспорные наслонные стропила монтируются таким образом, чтобы избежать распирающего давления на стену дома. Обычно стропильные конструкции крыши создаются с использованием одного из следующих вариантов:

Стропильная нога упирается в мауэрлат. Она подшивается бруском и фиксируется за счет врубки зубом. Кроме того выполняется дополнительная страховка проволокой. Верхняя часть бруса монтируется на коньковый прогон. Крепление производится с использованием принципа скользящей опоры.

Низ стропила крепится за счет использования подвижного соединения. В качестве точки монтажа может использоваться не только мауэрлат, но и штучные бруски. Верхняя же часть фиксируется болтом, гвоздями или другим способом после того, как будет уложена на коньковый прогон.

Третий вариант предполагает установку наслонных стропил с жестким креплением к прогону. Здесь могут использоваться гвозди, шпильки или другой крепеж.

Распорные стропила
Наслонные стропила бывают распорными. В этом случае предполагается создание такой конструкции, где на стены дома будет передаваться распирающее усилие. Способ монтажа в этом случае тот же, что и в предыдущем, однако крепление стропильных ног выполняется неподвижным, поэтому вся система получит внутреннее напряжение. Стоит сказать, что подобный вариант является переходной схемой, разделяющей безраспорные наслонные стропила и висячие.

Системы наслонных стропил с подкосами

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

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

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

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

Система стропил со смещенным относительно центра вертикальным прогоном

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

Какие бывают двухскатные крыши

В состав двухскатной (или щипцовой) крыши входят два плоских наклонных прямоугольника, которые называются кровельными скатами. При их монтаже соблюдается определенный угол по отношению к внешним стенами постройки. Скатный наклон позволяет природным осадкам стекать вниз естественным путем. Желание сделать свою крышу более интересной и оригинальной выражается в обустройстве неравных наклонов скатов, когда конек располагается не по центру здания. В таком случае длинна скатов будет отличаться друг от друга, что сказывается на рациональности использования подкровельного пространства.

Ломанную щипцовую крышу применяют в случае обустройства на чердаке мансардного помещения. За счет подобно конструкционного решения достигается некоторое увеличение чердачного пространства, дополнительно изолируемого от холода и влаги. Основой двухскатной симметричной крыши является равнобедренный треугольник. Данная классическая конструкция по причине простоты сооружения пользуется высокой популярностью среди опытных и начинающих строителей.

Система для домов с двумя внутренними несущими стенами

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

Системы с подстропильными балками

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

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

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

Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона

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

Варианты конструкций ↑

Стропильные системы скатных крыш зависят от их особенностей.

Вальмовая – не двух, а четырехскатная . С определенного ракурса она напоминает обычную двухскатную. Однако, ее скаты поверхность дома целиком не закрывают – оставшееся по бокам пространство закрывается боковыми треугольными вальмами. Таким образом, кровля получается четырехскатной и для ее устройства используют стропила двух типов.

Шатровая , благодаря своей форме, напоминающей пирамиду, максимально устойчива к ветряной нагрузке. На ней к тому же не задерживается снег. И это при том что система стропил у нее – одна из наиболее простых. Правда, отсутствие фронтонов не позволяет обустроить на чердаке даже небольшое помещение.

Типы крыш и стропильные системы

Есть несколько наиболее распространенных типов крыш.

Односкатная

Один скат, образующийся благодаря опоре крыши на разные по высоте стены. Плюс крыш этого типа в том, что они достаточно просто сооружаются и накапливают осадки. Однако есть и существенный минус – отсутствие мансарды. В настоящее время крыши этого типа встречаются редко.

Двускатная (обычная и полувальмовая)

Иногда ее называют «щипцовой» из-за треугольника между двумя опирающимися на одинаковой высоты стены скатами.

Четырехскатная (вальмовая, полувальмовая и шатровая)

Вальмовая имеет по два треугольных и трапециевидных ската. У полувальмовой треугольные скаты усечены и располагаются несколько выше трапециевидных.

Шатровая крыша имеет четыре одинаковых сходящихся в одну точку треугольных ската.

Ломаная (она же мансардная)

Двускатная с «ломаными» скатами. За их счет увеличиваются площадь и объем чердака (мансарды).

О типах стропильных систем (наслонная, висячая, комбинированная) можно узнать в нашей статье «Основные виды стропильных систем для крыш».

Стропильные системы ↑

Наслонные или висячие ↑

В основе выбора того или иного типа, способа крепления лежат следующие параметры:

размеры самого строения;
уклон и форма кровли;
нагрузка.

Наслонные стропила

Для строений с одно- или двускатной крышей более характерно использование наслонных стропил. Это – конструкция, собранная из коротких брусьев либо досок, имеющая две-три точки жесткого крепления. В первом варианте это стены строения, в случае двускатной – добавляется конек, причем коньковый брус в данном случае должен быть укреплен стойками. Опорами для последних служат лежни. Длина стропил в постройках, отличающихся большими габаритами, превышает 6 м. Вполне возможно, что здесь понадобится установить дополнительные опорные конструкции. К примеру, соорудить внутри капитальные стены или столбчатые опоры.

Распорные или безраспорные ↑

соединяет стропила,
служит для них опорой,
не позволяет разъехаться основаниям балок.

Затяжка может быть установлена у основания стропил, тогда она выступит в качестве балки перекрытия. Ее можно установить и выше. При таком устройстве затяжку называют ригелем. Для больших пролетов, как правило, требуется усложнение конструкции ферм , то есть устанавливают не только затяжки, но другие дополнительные элементы.

Безраспорная

Опорой нижних концов стропильных ног в этой системе служат:

стены, а верхними концами они соединены между собой на прогон, который, в свою очередь, опирается на стойки или
опорные рамы, образованные верхними и нижними прогонами, стойками и подкосами

Элементы системы функционируют, как балки, то есть исключительно на изгиб.

Способы крепления ↑

Безраспорные системы. Стропила этого типа устанавливают таким образом, чтобы одна опора оказалась закрепленной, а другая – подвижной, причем обе они должны иметь возможность свободного вращения. На практике исключить опасные нагрузки, воздействующие в этом случае на стены, можно тремя способами. Стропильную ногу нижним концом упирают в мауэрлат. Ее подшивают бруском и фиксируют, используя врубку зубом. Желательно также дополнительную застраховать крепление проволокой. Верхнюю часть бруса монтируют на коньковый прогон. Для крепежа пользуются принципом скользящей опоры. Примером может послужить стропильная система веранды .

Низ стропила фиксируют, используя подвижное соединение. Для фиксации верхней части после ее укладки на коньковый прогон используют болт, гвозди и т. д. Это самый распространенный вариант для двухскатных крыш.
Жесткое крепление к прогону при помощи гвоздей, шпилек или другого крепежа.

Распорные . Обе опоры, в отличие от безраспорных, – закрепленные. Установку проводят по тем же строительным схемам, только при этом нижние опоры фиксируют не на ползуны, а на шарнир, допускающий одну степень свободы. К нижней части стропила можно прибивать опорные бруски примерно в метр длиной либо крепят опору на мауэрлат на «зуб».

Для небольших легких крыш можно устраивать без мауэрлата , однако следует учесть, что в этом случае нагрузка по стене распределяется неравномерно.

Задачи и функции стропильных систем

Список обязанностей крыши не ограничивается лишь защитой от атмосферных воздействий. Хотя противостояние погодным явлениям в конкретной местности, вне сомнений, возглавляет внушительный перечень задач.

Крыша в качестве завершающего архитектурного штриха дополняет облик здания, придает ему стилистическую направленность или начисто лишает ее. Стропильная система как основа кровельной конструкции обязана отвечать всему спектру технических и эстетических требований, предъявляемых непосредственно к крыше.

Факторы выбора «костяка» крыши

Стропильная система – неоспоримая принадлежность скатных крыш, которая:

задает конфигурацию и крутизну;
удерживает финишное покрытие и компоненты кровельного пирога;
создает условия для безупречной работы элементов кровельной системы.

Выбор крыши в итоге сводится к определению идеального варианта стропильной системы, на который кроме личных предпочтений владельца дома влияют еще такие веские факторы как:

Количество зимних и летних осадков, характерное для местности, в которой запланировано строительство.
Сила и направление со скоростью ветров, преобладающих в регионе.
Желание хозяина использовать пространство под крышей для организации хозяйственных или жилых помещений.
Тип финишного кровельного покрытия.
Финансовые возможности собственника.

Климатические данные в немалой степени воздействуют на выбор крыши и устройство стропильной системы. В регионах с изобильным выпадением снега нецелесообразно возводить конструкции с незначительной крутизной, способствующей образованию снежных залежей. В районах с порывистыми ветрами наоборот предпочтительны обтекаемые и низко-скатные формы, которые сложно будет сорвать и унести мощному погодному явлению.

Понятно, что пологая конструкция не приспособлена к устройству в ней полезных помещений. Для желающих оборудовать пространство под кровлей есть стропильные системы, предназначенные для строительства в регионах с различной степенью ветровых нагрузок.

Если необходимости в использовании чердака не возникает, крышу сложной либо простой конфигурации можно построить без него. Вариантов масса, включая разнообразные комбинации базовых версий, ознакомление с которыми даст представление о сути строительства стропильной системы любого типа.

Для того чтобы не мучиться в догадках о наиболее рациональной форме и угле наклона скатной крыши, достаточно присмотреться к окружающим малоэтажным домам.

Проверенную на деле конфигурацию можно смело брать в качестве базового варианта, чтобы скорректировать и доработать его в соответствии с требованиями будущего владельца и техническими характеристиками кровельного покрытия. Если нет желания копировать соседей, стоит ознакомиться с конструктивной и эксплуатационной спецификой различных стропильных систем.

Базовые варианты стропильных систем

Скатную крышу упрощенно можно представить как совокупность скатов – плоскостей, по которым «скатывается» атмосферная вода. Скаты формируются ребрами стропильных ног – главных элементов стропильной системы. Классификация скатных крыш и соответствующих им стропильных систем производится в зависимости от количества и конфигурации скатов. Согласно обозначенным признакам в их рядах числятся:

Односкатные. Крыши с одним скатом устраивают преимущественно над хозяйственными объектами, пристройками, верандами. Стропильные ноги односкатной системы опираются на две стенки или два ряда стоек. Одна из стенок или один ряд опор должен быть выше другого, чтобы по образованной стропилами плоскости могла без препятствий стекать вода.
Двускатные. Крыши с двумя прямоугольными скатами чаще всего встречаются на отечественных просторах. Стропильные ноги двускатных систем опираются на две стенки прямоугольной коробки дома. В классическом исполнении площадь обоих скатов равна, как и высота опорных стенок. Правда, нередкими стали проектные решения с различающимися по площади скатами и разными по высоте опорными стенками.
Вальмовые. Иначе называются четырехскатными, исходя из численности скатных плоскостей. Стропильные ноги вальмовой системы формируют пару трапециевидных и пару треугольных скатов. Стропила трапециевидных составляющих опираются на длинные стенки коробки, а треугольных собратьев – на короткие торцевые. В плане вальмовая крыша похожа на почтовый конверт. Эффектно смотрится, используется повсеместно. К четырехскатной категории относятся крыши с укороченными треугольными скатами, настойчиво рекомендованные для строительства в районах с высокой ветровой нагрузкой.
Шатровые. Крыша, которая состоит из сходящихся в одной вершине треугольных скатов. Минимальное количество скатов 4, верхний предел не ограничен. Стропила шатровой системы опираются на равные по высоте стенки или опоры. Шатровые конструкции предпочитают водружать над верандами и беседками. Вариации с крутизной шатровой крыши позволяют устраивать их в регионах с любой ветровой нагрузкой.
Ломаные. Именуются также мансардными, потому что именно ломаная технология позволяет создать максимально просторные помещения под кровлей. Стропильные ноги ломаных конструкций устанавливаются по аналогии с двускатными системами, но сооружаются в два яруса. Нижние стропилины опираются на стены обустраиваемой коробки, верхние на опоры нижнего яруса стропильного каркаса.

У перечисленных типажей крыш и стропильных конструкций есть многочисленные вариации на скатную тему. К примеру, двускатная крыша может иметь обычный фронтон-щипец с одного торца и вальму с противоположной стороны или дополняться односкатной конструкцией над крыльцом посредине основного ската.

При крестообразном объединении двух двускатных систем образуется сложно-составная крыша с четырьмя деревянными щипцами или каменными фронтонами. В обустройстве коробок Т-образной или Г-образной конфигурации зачастую участвует несколько видов стропильных систем одновременно. Верхний ярус ломаной крыши может быть построен по вальмовой технологии.

Стропильную конструкцию любой сложности можно представить как совокупность простых форм. Чтобы легче было разобраться в строительных хитросплетениях, объект лучше условно разбить на отдельные блоки. Они-то и подскажут, как возводить каждую из частей и соединять друг с другом перечисленные выше базовые типы стропильных каркасов.

Из каких элементов состоит и каких видов бывает стропильная система двухскатной крыши

Стропильная система — мощный каркас кровли для удерживания кровельного покрытия и других элементов.

Насколько правильно устроен кровельный каркас зависит прочность крыши в целом.

Иначе может ухудшится ее функциональность, способность защищать здание от внешних воздействий и обеспечивать тепло в доме.

Поэтому нужно правильно подойти к выбору стропильных систем и верно составить план стропил двускатной крыши.

А как произвести расчет стропильной системы вы можете прочитаете здесь.

Виды стропильных систем для двухскатной крыши

В зависимости от назначения помещения, размеров двухскатной крыши, устройство стропильной системы двухскатной крыши классифицируются следующим образом: висячая система и наслонная.

Висячая система

Висячая стропильная система двухскатной крыши имеет опору только на несущие внешние стены здания.

В зависимости от ширины пролета, проекта крыши устройство висячих систем имеет особенности.

Для небольших домов

Висячую конструкцию целесообразно возводить для строений, где расстояние от одной стены до противоположной не превышает 6 метров. Каркас имеет вид треугольника.

Чтобы усилить несущую способность граней каркасного треугольника, используют несколько методов:

Основания стропильных ног в вершине закрепляют накладками;
Используют на боковые части бруски большего сечения;
Закрепляют бруски, производя их врубку в коньковый элемент;
Наращивают скаты для оборудования навеса путем вырубки в наращенных досках проем для каркасного бруса так, чтобы они сводились за линией, проходящей от края внутренней стены к наклону стропила.

Используя данные методы, можно распределить нагрузку по всей конструкции.

Усиление каркасного треугольника

Для мансардных крыш

При обустройстве каркаса под мансарду следует обратить внимание на некоторые моменты:

Обязательный монтаж мауэрлата, на который каркасный брус устанавливается путем врубки;
Установка ригеля — основания для потолочного навеса этажа. Самый эффективный вариант крепления — врубка ригеля в стропило полускворднем;
Длина доски скоса должна быть длиннее линии стены;
Сечение каркасных брусков должно быть максимальным;
Затяжку следует закрепить подвеской. При длинной затяжке требуется ее укрепление в центре с помощью прибитых досок сверху и снизу.

Кроме того, стропильная система двухскатной крыши с мансардой оборудуется утеплителями, что увеличивает нагрузку.

Стропильный каркас для мансардных крыш

Для больших домов

При пролете больше 6,5 метров для монтажа висячей системы требуется установить больше закрепительных элементов, чтобы не допустить провиса затяжки, который вызывает ее собственный вес.

Моменты, которые необходимо учесть:

Затяжку целесообразно изготовить из двух брусьев путем врубки, закрепить металлическими пластинами;
В центральной части каркаса следует установить бабку;
Для уверенного распределения тяжести к бабке и стропильным доскам лучше крепить подкосы, а также другие удерживающие элементы.

При установке системы подвесного типа иногда может обойтись без монтажа мауэрлата и ограничиться установкой на гидроизоляционную пленку досок. Кроме того, висячая система отличается отсутствием сложных узлов, что облегчает работы по обустройству кровельного каркаса.

Наслонная система

Отличие конструкции наслонного типа от висячей в том, что конструкция имеет дополнительные точки опоры внутри помещения. Обязательным условием установки наслонной системы является монтаж мауэрлата.

Проект системы предусматривает монтаж как распорного, так безраспорного каркаса.

Безраспорный каркас

Безраспорный каркас следует устанавливать в домах, имеющих бревенчатые стены. При монтаже стропил, их основания должны крепиться к мауэрлату.

Варианты крепления основания системы к мауэрлату:

Путем скашивания подошвы стропильной ноги таким образом, чтобы площадь ее с мауэрлатом была одинаковой, а выруб не превышал 0,25 см высоты балки. При этом стропила, не соединяясь между собой, крепятся к коньковому элементу с двух сторон;
Путем соединения одним гвоздем стропильных брусьев у конька — вверху, и шарнирного соединения гибкой металлической пластиной к мауэрлату — внизу.

При креплении стропильных ног без соединения их в коньковой части следует особое внимание уделить точности расчетов.

Даже при незначительных расхождениях в схеме, на стены здания будет действовать распорное давление, которое может привести к разрушению стен.

Со схватками

Для усиления конструкции и придания ей устойчивости, к стойкам конструкции монтируют схватки. Следует использовать брус того же сечения, как и для стропил. Для увеличения прочности схватки прибивают с обоих сторон бруса.

Такой же вариант крепления эффективен при прочной фиксации конькового элемента, что препятствует смещению кровли в горизонтальном направлении.

Каркас со схватками

С подкосами

Подкосы усиливают несущую способность деревянного каркаса и обеспечивают прочность стропильной доски.

Важное требование при установке подкоса — правильно вымеренный угол среза, который дает возможность плотно прилегать подкосу к соединяемым элементам.

Каркас с подкосами целесообразно возводить в местах, где есть вероятность посадки фундамента, или в деревянных постройках, где допустима небольшая усадка стен.

Каркас с подкосами

С двумя опорами внутри помещения

Когда имеются две опоры в виде внутренних стен, то при обустройстве стропильных ног под них подкладывают балки. Если балки не установлены, то к основанию стропил прибивают стойку, опирающуюся на внутреннюю опору.

Подстропильные балки устанавливаются на несущих опорах. На опорах внутри помещения устанавливают лежни, на которые падает нагрузка от подстропильных балок со стоек. Стропилы подрезают таким образом, чтобы они плотно прилегали друг к другу, и закрепляют.

При такой конструкции коньковый прогон не устанавливают.

Для обеспечения безраспорности конструкции крепят затяжки.

Стабильность конструкции обеспечивается с помощью стоек, которые установлены горизонтально от внутреннего основания к стропильной ноге, и расшивок, — деревянных балок, которые соединяют основания стоек наискосок.

Если конструкция распорная, то над прогоном крепится балка, соединяющая каркасные ноги, — ригель.

Виды стропильных систем

Нагрузка на стропила по схеме

Различают три типа нагрузки:

Постоянная. Это значение, которое не будет изменяться на протяжении всего срока эксплуатации кровли. К этой категории относят массу кровельного материала, утеплителя, гидро- и пароизоляции, обрешетки, доборных деталей кровли, а также внутренней отделки мансарды. То есть, суммированное значение массы элементов и будет ожидаемой нагрузкой. Ее средняя величина составляет 40-45 кг/м2, но не более 50 кг/м2. Желательно предусмотреть запас прочности, равный 10 % от общей массы.
Переменная. Имеется в виду интенсивность выпадения осадков, нагрузка от снега и ветра, которые могут существенно варьироваться в зависимости от времени года или погодных условий.
Особая. К данной группе относят экстремальные природные явления – землетрясения, торнадо, сильные ветры. В этих случаях запас прочности делают существенно больше обычного.

Советуем изучить — Как правильно выбрать посудомоечную машину для дома или квартиры

Устройство стропил для мансардной крыши

Перед монтажом стропильной системы под мансарду, необходимо правильно рассчитать нагрузку кровли и учесть другие факторы, которые могут повлиять на ее функциональность. Все деревянные элементы необходимо обработать антисептиками.

Монтаж стропильной системы выполняется поэтапно:

Устанавливают мауэрлат на гидроизоляционный слой. Крепят доску к стенам скобами или гвоздями и привязывают металлической проволокой к заранее подготовленным в стене крюкам;
Выпиливаются элементы каркаса;
Изготавливается основной прямоугольник из затяжки и стоек;
Монтируются два средних прогона, к которым крепят нижние стропильные брусья;
Конструкцию можно поднять на крышу, где уже установить верхние стропила, соединив их у верхнего основания, закрепив коньковую балку и боковой прогон;
Усиливают конструкцию необходимыми элементами: затяжками, стойками, подкосами, дополнительными упорами.

После установки каркаса на него укладывают пароизоляционную пленку, устанавливают обрешетку, элементы кровельного пирога и покрывной материал.

Устройство мансардной крыши

Устройство стропил для чердачного помещения

Чердак двухскатной крыши имеет самую простую висячую систему.

Для чердачного перекрытия целесообразно изготовить готовые фермы на земле, а затем их поднять на крышу, предварительно установив мауэрлат.

Фермы состоят из стропильных ног, прочно закрепленных затяжкой у нижнего основания. Можно дополнительно использовать подкосы или бабки.

Большое значение имеет закрепление затяжек на стропилах. Рекомендуется устанавливать затяжки так, чтобы их брусья располагались за линией стены на полметра, тогда отпадет необходимость дополнительно устанавливать свес.

Как изготовить стропила самостоятельно вы можете прочитать здесь.

Фермы закрепляют с помощью верхних и нижних прогонов.

Стропильная система для чердачного помещения

Стропильная система двухскатной крыши: элементы

При обустройстве каркаса двухскатной крыши используют элементы:

Мауэрлат. Элемент, который крепится к несущей стене. К нему монтируется вся конструкция стропильного каркаса;
Прогон. Брус, соединяющий стропильные ноги по бокам и в коньковом элементе;
Затяжка. Балка, прикрепленная к стропильным ногам, препятствующая их расхождению;
Бабка. Брус, расположенный вертикально и закрепленный у конька и затяжки;
Подкос. Планка, соединяющая под наклоном лежень и стропило;
Стойка. Вертикально упирается в лежень и стропило;
Конек. Балка соединения верхних оснований стропил;
Кобылка. Наращиваемая часть стропила для свеса;
Свес. Дополнительная конструкция, служит для защиты от дождя наружной стены;
Обрешетка. Решетка, установленная на стропильный каркас для прикрепления покрывного слоя.

Совокупность нескольких элементов (стропил, стоек, раскосов) в одной плоскости называется фермой.

Стропильная система двухскатной крыши, чертежи и фото ниже:

Чертеж элементов стропильной системы

Наслонные стропила двухскатной крыши: конструкция, узлы, крепление

Крыша – это важная часть любого дома, от которой зависит защита строения от различных негативных воздействий атмосферы. Она должна быть не только прочной и надежной, но и привлекательной, а также безопасной для использования. Все эти параметры обеспечиваются за счет монтажа на крыше строений специальных стропильных систем совместно с обрешеткой. Именно они принимают на себя различные нагрузки, распределяющиеся далее равномерно по стенам дома. Для строений, обладающих несущими стенами, располагающимися внутри дома, оптимальным выбором считаются наслонные стропила.

Устройство наслонных стропил

К их отличительной особенности относится наличие специального проветривания.

Важно! Наличие сквозных отверстий для проветривания обеспечивает долгий срок службы всей системы, так как для ее формирования используется древесина, поэтому не создаются условия для ее загнивания и разрушения.

Наслонная стропильная система считается достаточно простой в создании, поэтому нередко вовсе собственники жилых сооружений предпочитают самостоятельно заниматься процессом ее формирования. В нее входят конкретные узлы:

стропильные ноги;
специальные элементы, располагающиеся под стропилами;
обрешетка, предназначенная для оптимальной укладки любого выбранного кровельного материала.

Система может применяться для разных видов крыш, в соответствии с чем, имеет определенные особенности:

если выбирается односкатная крыша, то в состав системы входит оптимальное количество отдельных стропил, причем они краями упираются на стены строения, располагающиеся противоположно друг другу;
наслонные стропила двускатной крыши состоят из пары ног стропил, располагающихся под конкретным углом друг к другу и упирающихся снизу в стены, а сверху в специальный прогон, поддерживаемый стойками.

Важно! Если вырастает длина пролета, то существует возможность возникновения прогиба или выворачивания ног стропил, а чтобы этого не случилось, необходимо пользоваться специальными подстропильными элементами, к которым относятся подкосы или стойки.

Наслонные стропила формируют специальные системы, причем они могут быть безраспорными или распорными. Отличия у них заключаются в методе, используемом для соединения стропил, а также в узлах опирания.

Какими отличиями обладают наслонные стропила и висячие?

Наслонные стропила не являются единственно возможными для создания конструкции на крыше, так как нередко для этого используются висячие элементы. Существуют многочисленные отличия между этими видами стропил, в которых рекомендуется предварительно разобраться, чтобы убедиться, что выбранные элементы подходят для конкретного дома. Для этого учитываются особенности:

наслонная система считается оптимальной для строения, в котором имеется несколько дополнительных стен, используемых в качестве опоры для нее;
для этой системы между опорами оставляется не больше 8 м, а также шаг стропил варьируется от 80 до 120 см;
внизу наслонной системы имеется специальная опора, представленная подстропильными брусьями и мауэрлатом;
разделяются стойки и прогоны с использованием подкосов, обеспечивающих создание действительно прочной конструкции, обладающей хорошей жесткостью;
ноги стропил обычно обладают значительной длиной;
у висячих стропил для создания опоры применяются только опорные стены, причем стропильные ноги имеют нагрузку в двух направлениях системы;
висячие конструкции обладают существенной степенью нагрузки, поэтому имеется распирание стен, а нивелируются нагрузки особыми затяжками, объединяющими ноги.

Наслонные стропила обычно используются, когда создается двускатная крыша. Висячая может применяться для разных вид крыш и обладает особой спецификой, поэтому важно перед строительством оценить все имеющиеся отличия.

Особенности безраспорной системы

Безраспорная стропильная система оснащается ногами, работающими на изгиб, поэтому на стены не передается распирающее усилие по горизонтали. Она может создаваться тремя разными методами:

1. Внизу стропильной ноги формируется врубка, которая далее располагается на мауэрлате. Она может заменяться фиксацией специального опорного бруска. Сверху так же делается врубка, но она должна быть больше по размеру, а также располагается по горизонтали. В ней непременно создается небольшой скос, предотвращающий возникновение упора в прогон и создание сопротивления изгибу. Существуют ситуации, когда невозможно подрезать верх стропильной ноги. В этой ситуации наращиваются наслонные стропила искусственно, для чего используется обрезок стропила. Он прикрепляется с обеих сторон специальными монтажными пластинами.

2. Низ ноги формируется на специальном высокопрочном ползуне. Этот метод создания безраспорной системы используется наиболее часто. Верх элемента фиксируется болтами или гвоздями, а также допускается, чтобы стропила упирались друг в друга, после чего они соединяются пластинами из металла или накладками из древесины. При таком методе стропила крепятся к мауэрлату при предварительном расчете оптимального шага. Фиксируются стропила двумя гвоздями, вбиваемыми в боковые стороны элемента. Также допускается пользоваться всего одним гвоздем, но он забивается через верх. Можно для фиксации пользоваться металлическими пластинами.

3. Третий способ предполагает жесткое защемление конька. В этом случае верх прочно и надежно фиксируется, а вот низ формируется на ползуне. Такое крепление не создает распор на стены строения. Изгибающий момент образуется в коньке, причем он стремится разрушить его, а вот у стропил образуется небольшой прогиб. Такая установка обеспечивает получение определенного запаса прочности, повышающего дополнительно несущую способность крыши.

Важно! При использовании любого варианта создания безраспорной системы используется единый принцип, предполагающий, что один край стропил формируется на шарнире, дающим возможность сделать 1 поворот, а вот другой на специальной скользящей опоре.

Фиксация на различных жестких ползунах реализуется с применением различных крепежных элементов, таких как скобы или пластины из металла, а также нередко используется гвоздевой бой.

Видео по теме:

Специфика распорной системы

Распорная система предполагает крепление опоры с 1-ой степенью свободы. Весь процесс создания заключается в том, что верхние части стропил надежно и крепко фиксируются, для чего используются болты или гвозди. Это приводит к формированию специальной шарнирной опоры. К ее особенностям относится:

имеются одинаковые схемы с безраспорной системой;
как и безраспорная система, у распорной имеется одинаковое напряжение сжатия и изгиба;
формируется специальный распор, за счет которого создается раздвигающее усилие, воздействующее на стены дома.

Важно! Данная система предполагает использование наслонных стропил совместно с висячими, поэтому нередко она называется смешанной.

К основным плюсам распорной системы относится:

конструкция стойка перед разными видами нагрузок;
непременно при ее создании к стенам строения фиксируется жестко и надежно мауэрлат;
непременно устанавливаются деревянные коньковые прогоны, обладающие высокой жесткостью, что дает возможность уменьшить распор на стены дома;
для увеличения жесткости прогона используются специальные стойки или подкосы, а также допускается применять консольные балки.

Важно! Допускается пользоваться такой системой для домов, возведенных из любого материала и для строений, в которых делается мансардный этаж.

Что включается в подстропильные элементы системы?

Крепление наслонных стропил может выполняться разными способами в зависимости от выбранной системы. При этом важно изучить, какими подстропильными элементами оснащается конструкция.

Важно! Подстропильные элементы могут быть разными, а при их выборе учитывается, создается ли двускатная крыша или какая-либо другая конструкция.

Наиболее часто выбираются изделия:

1. Горизонтальная схватка. Данный элемент применяется для увеличения устойчивости всей системы. Увеличивается надежность конструкции, хоть и не слишком сильно. Данная схватка фиксируется в месте, где имеется перекрещивание со стойками, обеспечивающими поддержание прогона конька. Если на крыше возникают равномерные нагрузки, то грамотно прикрепленная схватка действует на сжатие. Если же образуется просадка или прогиб прогона, то работает схватка на растяжение. Расстояние, на которое крепятся схватки, равно обычно не меньше 1,8 м, а это обусловлено созданием оптимальных условий для комфортного хождения людей по чердачному помещению. Во время фиксации схваток непременно формируются отверстия, которые будут меньше или равны 1 мм в диаметре. В них вставляются болты или специальные шпильки. Именно такая фиксация обеспечивает возможность сработать схватке в случае возникновения какого-либо аварийного случая.2. Жесткая фиксация нижних элементов стоек. Это приводит к повышению прочности наслонных стопил и всей стропильной системы в целом. Закрепляется низ стоек, обеспечивающий поддержку конькового прогона. Этот элемент применяется достаточно редко, так как для некоторых конструкций просто невозможно зафиксировать стойки, поэтому предварительно оценивается возможность их использования.

3. Использование подкоса. Если применяется этот элемент, то все наклонные части системы формируют специальную неразрезную балку. Фиксировать его надо под углом, который не будет меньше 45 градусов. Для этого используются разные накладки или допускается применять опорный брусок.

4. Подстропильные конструкции, состоящие из сквозных прогонов, укалывающихся на лежень, используются для строений, в которых имеется 2 несущие стены. Лежень непременно в такой системе упирается на внутренние стены.

Видео по теме:

Таким образом, правильный выбор системы, которая может быть безраспорной или распорной, а также грамотный подбор всех остальных элементов обеспечивает создание действительно прочной, надежной и долговечной крыши. Выбор различных элементов, имеющихся в стропильной системе, полностью зависит от ее конструкции и нагрузок, которые воздействуют на нее. Если планируется самостоятельно делать систему, состоящую из наслонных стропил, то предварительно уделяется много внимания и времени грамотным расчетам, позволяющим правильно зафиксировать разные части конструкции. Для повышения ее прочности и надежности применяются разнообразные подстропильные элементы, но они выбираются в соответствии с особенностями каждой системы.

Посмотрите еще статьи:

Стропила без подкосов — Все о ремонте и строительстве

Стропила, опертые на две опоры без каких-либо дополнительных упоров, применяется для односкатных крыш пролетом 4,5 м или двухскатных пролетом до 9 м (рис. 30). Стропильная система может быть использована с передачей распора на мауэрлат (стены) и без передачи распора.

рис. 30. Наслонные стропила без подкосов

Безраспорные наслонные стропила

Работающее на изгиб стропило, не передающее распора на стены, должно иметь одну опору закрепленной, но свободно вращающейся, другую свободно вращающейся и подвижной.

Таким условиям отвечают три варианта закреплений стропил:

1. Низ стропильной ноги подшивается опорным бруском или на нем делается врубка (запил) зубом и упирается в мауэрлат, а вверху стропила выполняется увеличенная горизонтальная врубка (запил) со скосом (рис. 31). Глубина врубки (запила) в верхней части стропила не должна превышать а = 0,25h. Длина подрезки (площадка опирания) делается не более высоты сечения стропила (h). Подрезку рекомендуется скашивать, чтобы она не препятствовала изгибу стропила, иначе врубка боковой щекой упрется в прогон и получим распорную стропильную систему. Длина скошенной подрезки делается не менее двух глубин а. Если подрезку верха стропильной ноги сделать невозможно, его подшивают обрезком стропила с двухсторонним креплением монтажными пластинами или деревянными прибоинами. Верхние концы стропильных ног свободно укладываются на прогон. В двускатных крышах их крепят к прогону по типу скользящей опоры, а между собой не скрепляют. Двускатную крышу, в данном случае, рассматриваем как две односкатных, примкнутых друг к другу высокой стороной. Обратите внимание на чрезвычайно важное условие: верхняя опорная врубка или подшивка верха стропилины прибоинами делаются горизонтально. Стоит только изменить схему опирания на прогон, как стропило тут же показывает распор. Эта асчетная схема установки стропил из-за жесткости условий изготовления верхнего узла (любая неточность в исполнении узла тут же превращает безраспорную схему в распорную) практически не применяется для двухскатных крыш, поэтому ее чаще используют в односкатных крышах. Кроме того, в двухскатных крышах за отсутствие распора на мауэрлате при прогибе стропил под действием нагрузки, приходится расплачиваться раскрыванием конькового узла кровли.

Эта схема на первый взгляд вообще парадоксальна. Мы же отчетливо видим в нижней части стропильной ноги упор в мауэрлат и система вроде бы должна оказывать на него горизонтальное усилие. Тем не менее, она не показывает распора. Если кому-то хочется узнать почему, то доказательство читайте в курсе лекций профессора Залесского В. Г. на страницах 414–415.

рис. 31. Опирание низа стропила врубкой в мауэрлат, а верха стропила на прогон горизонтальной врубкой, со скошенной щекой, не дает распора на стены

2. Самый распространенный способ установки стропил относящийся к двухскатным крышам. Низ стропильной ноги делают на ползуне, а верх закрепляют (рис. 32): связывают гвоздевым боем или болтом, либо упирают друг в друга и связывают деревянными прибоинами или металлическими зубчатыми пластинами (МЗП).

рис. 32. Опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с закреплением верха стропил, не дает распора на стены

На что необходимо обратить особое внимание так это на крепление стропильной ноги к мауэрлату Оно сводится только к закреплению стропил в проектное положение обеспечивающее шаг их установки. Для этого достаточно вбить с двух сторон по одному гвоздю наискосок в боковую поверхность стропила или один длинный гвоздь сверху либо поставить гибкую стальную пластину. Если будут применены модные крепежные уголки, то для закрепления низа стропилины достаточно будет одного гвоздя либо нужно прижать стропилину уголками с двух сторон вообще без гвоздей. Не вкручивайте в уголки столько шурупов и не забивайте в них столько гвоздей, сколько имеется отверстий в уголке. Иначе вы превратите ползун в несовершенный шарнир и получите на мауэрлат распор. От ветрового опрокидывания крышу держат гибкие проволочные скрутки не нужно эту функцию перекладывать на уголки либо стропильная система должна расчитываться как распорная.

3. Не дает распора и жесткое защемление конькового узла, когда низ стропильной ноги делают на ползуне, а верх жестко закрепляют (рис. 33). Однако в коньковом узле появляется изгибающий момент, стремящийся его разрушить. Максимальный изгибающий момент в такой конструкции возникает на коньковой опоре, а сами стропильные ноги получают меньший прогиб. Рассчитать такой узел, а потом точно изготовить его на стройплощадке достаточно трудно, поэтому лучше принимать формулы для вычисления изгибающего момента и прогиба как для обыкновенных однопролетных балок.

рис. 33. Опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с защемлением конькового узла, не дает распора на стены

Во всех трех вариантах соблюдается правило: один конец стропильной ноги делается на скользящей опоре, позволяющей поворот, другой на шарнире, допускающим только поворот. Крепление стропил на ползунах и неподвижных шарнирах делаются самых разных конструкций. Сейчас их часто выполняют на крепежных пластинах. Можно крепить и по старинке: скобами, гвоздевым боем или использованием коротышей брусков и досок. Нужно только правильно подобрать вид крепежа, чтобы он допускал или препятствовал скольжению стропила в опоре.

При расчете стропильной системы принимается «идеализированная» расчетная схема. Считается, что на крышу давит равномерно распределенная нагрузка, т.е. одинаковая и ровная сила, действующая равномерно по всем плоскостям скатов. На самом деле равномерно распределенной нагрузки на скатах крыши практически никогда не бывает. Ветер, наметающий снеговые мешки на один из скатов и сдувающий снег с другого, солнце растапливающее снег на южных скатах, сползающий весной снег — делают нагрузку на скатах неравномерной. При действии неравномерной нагрузки все три выше представленных варианта стропильных систем статически устойчивы, но только при условии жесткого закрепления конькового прогона. Который концами вводят во фронтоны стен либо подпирают накосными стропилами вальмовых крыш. То есть стропильная система будет устойчивой только в том случае, если коньковый прогон на который опирается верх стропил, надежно закреплен от горизонтального смещения.

При изготовлении щипцовых крыш и опирании прогона только на стойки (без опирания их концов на стены фронтонов) ситуация меняется в худшую сторону (рис. 34). Во втором и третьем варианте при значительном снижении нагрузки на одном из скатов, против расчетной на другом скате, крыша будет пытаться «уехать» в сторону более высокой нагрузки. Первый вариант, в котором низ стропильной ноги сделан с врубкой зубом либо с подшивкой опорного бруска, а верх горизонтальной врубкой уложен на прогон, хорошо держит неравномерную нагрузку, но только при условии абсолютной вертикальности стоек, удерживающих коньковый прогон.

рис. 34. Потеря устойчивости стропильной системой

Для придания стропильной системе устойчивости в нее вводят горизонтальную схватку (рис. 35). Она повышает устойчивость системы, но незначительно. Поэтому во всех местах, где схватка пересекается со стойками, поддерживающими коньковый прогон, ее прикрепляют к стойкам гвоздевым боем. Существует устойчивое заблуждение, что схватка всегда работает на растяжение, это не так. Схватка многофункциональный элемент: в безраспорных конструкциях стропил она вообще не работает при отсутствии на крыше снега либо работает на сжатие при появлении на скатах незначительной равномерной нагрузки. На растяжение она работает только в предаварийной ситуации при просадке либо прогибе конькового прогона от действия максимальных нагрузок. По-сути, схватка это аварийный элемент стропильной системы, вступающий в работу, когда крышу завалит максимально возможным количеством снега и коньковый прогон прогнется на всю расчетную величину либо когда произойдут непредвиденные и неравномерные просадки фундаментов и, как следствие, неравномерная осадка стен и конькового прогона. Чем ниже установлены схватки, тем лучше. Обычно их устанавливают на высоте не менее 1,8–2 м от поверхности перекрытия, чтобы они не мешали человеку при прохождении по чердаку.

Если во втором и третьем варианте нижний узел опирания стропильной ноги (ползун) заменить на ползун немного другой конструкции (рис. 35, в) — с выносом конца стропилины за стену, то это еще более укрепит всю систему, делая ее статически устойчивой конструкцией при любом сочетании нагрузок.

рис. 35. Схватка между стропилами увеличивает устойчивость стропильной системы

Еще одним мероприятием повышения устойчивости всей системы является жесткое (что не всегда возможно) закрепление низа стоек поддерживающих прогон. Их врубают в лежень и прикрепляют к перекрытиям любым возможным способом, превращая нижний узел опирания стойки из шарнирного (в плоскости стропил) в узел с жестким защемлением (рис. 36).

рис. 36. Пример закрепления узла опирания стойки

Сечение схваток ввиду развития в них малых напряжений не рассчитывают, их принимают конструктивно. Для того, чтобы уменьшить типоразмер деталей использующихся при строительстве стропильной системы, сечение схватки используют тех же размеров, что и стропила, но могут быть применены и более тонкие доски. Схватки устанавливаются с одной или двух сторон стропил и прикрепляются к ним гвоздевым боем и/или болтами (рис. 37). При расчете сечения стропил, схватки не считаются дополнительными опорами, т.е. стропильную систему рассчитывают так, словно схваток в ней вообще нет. Однако, если схватки прикручиваются к стропилам болтами, то несущую способность древесины из-за ослабления отверстиями под болты, уменьшают использованием коэффициента 0,8. Иными словами, если в стропилине будут сверлиться отверстия под установку болтов схваток, то ее расчетное сопротивление применяют равным 0,8R. При креплении схватки к стропилам только гвоздевым боем ослабления расчетного сопротивления древесины стропильной ноги не происходит, но нужно сделать расчет на количество забиваемых гвоздей. Производится расчет на срез (изгиб) гвоздей. За расчетную силу среза принимают распор, который может возникнуть при аварийном состоянии стропильной системы. В общем, в расчет гвоздевого соединения схватки со стропилом вводят распор (H), которого нет, при нормальной работе стропил.

рис. 37. Узел крепления схватки

Еще раз напомним, статическая неустойчивость безраспорной стропильной системы проявляется только в крышах, где нет возможности закрепить коньковый прогон от горизонтального смещения. В домах с вальмовыми крышами и в домах с фронтонами из кирпича и камня, безраспорные стропильные системы вполне устойчивы и в мероприятиях по обеспечению устойчивости нет никакой необходимости. Однако «противоаварийные» конструкции — схватки, устанавливать все же надо.

При введении в расчёт стропильной системы распора (даже если его нет) изменяется расчёт сжимающей силы S. Теперь она рассчитывается делением равнодействующей распределённой нагрузки на синус угла наклона стропилины S=(qL/2)/sinα. Не вдаваясь в подробности разложения векторов сил, поясним это на небольшом примере. Предположим, имеем стропильную систему с крутым углом наклона скатов. При действии на неё нагрузки в аварийном состоянии, например, при просадке, ухода от вертикали или разрушении конькового прогона, в схватке появятся растягивающие напряжения, нейтрализующие так называемый распор. При неизменной внешней нагрузке, чем меньше будет угол наклона скатов, тем больше будет расти распор и тем больше будут сжаты стропильные ноги. И наоборот, если стропильные ноги не будут связаны схватками, то они работают, как обычные балки, уложенные в наклонном положении. В этом случае уменьшение угла наклона, при неизменной нагрузке, уменьшает сжимающие напряжения в стропилине и увеличивает нормальную (перпендикулярную) силу, направленную на изгиб балки. Поэтому сжимающая сила в стропильных системах без схваток считается как S=(qL/2)×sinα а со схватками S=(qL/2)/sinα. Так как двухскатные стропильные системы практически никогда не строятся без схваток, а расчёт всегда ведётся на самые плохие условия работы, то далее на всех схемах сжимающие напряжения будут записаны, как S=(qL/2)/sinα вне зависимости будет в этих схемах распор или нет.

При установке шпилек или болтов для крепления схваток обратите особое внимание на диаметр отверстия под них. Он должен быть равным диаметру шпилек (болтов) или даже меньше его на 1 мм. В аварийной ситуации схватка не будет работать до тех пор, пока не выберет зазор между шпилькой и стенкой отверстия в это время низ стропильных ног «разъедется» на несколько миллиметров или сантиметров (зависит от высоты установки схватки), что может подвинуть или выкрутить мауэрлат и разрушить карниз стен, а в распорных стропильных системах, где мауэрлат жестко закреплен — «раздвинуть» легкие стены.

Распорные наслонные стропила

Работающее на изгиб стропило, передающее распор на стены, должно иметь две закрепленные опоры.

Берем те же варианты стропильных схем и заменяем в них нижние опоры с двумя степенями свободы (ползуны) на опоры с одной степенью свободы (шарниры). Просто, где их нет, прибиваем к низу стропильной ноги опорные бруски. Обычно используется брусок длиной около метра и сечением 50×50(60) мм с расчетом гвоздевого соединения. Либо делаем опору на мауэрлат в виде зуба. В первом варианте расчетной схемы, в коньке там где стропила горизонтально оперты на прогон, сшиваем верхние концы стропильных ног гвоздевым боем или скрепляем болтом и получаем, таким образом, шарнирную опору.

рис. 38. Стропила упертые обоими концами в мауэрлат и друг в друга показывают распор

Расчетные схемы стропильных систем меняются незначительно (рис. 38), все внутренние напряжения сжатия и изгиба остаются прежними, но в нижних опорах стропил появляется распор равный H = (qL/2)×ctg α, (кг). В верхних узлах распор в одной стропильной ноге уничтожается противоположно направленным распором от конца другой стропильной ноги, поэтому здесь он не приносит особых хлопот. Однако концы стропильных ног, упертые непосредственно друг в друга или через прогон, могут быть проверены на смятие древесины, хотя в большинстве случаев этого не требуется.

По сути, распорные наслонные стропила это переходная схема между безраспорными наслонными и висячими стропилами. В них уже просматривается схема висячих стропил, но рудимент в виде конькового прогона еще остается. Когда стропила низом уперты в стены, а верхом друг в друга, то прогон здесь как пятое колесо в телеге. С одной стороны вроде и не помешает, а с другой — можно и без него обойтись. Стропильная система проявляет двойственность своей работы, которая зависит от плотности прилегания верха стропил к прогону и друг к другу. Вектор силы давящий на коньковый узел распределяется и на стропильные ноги, и на прогон. При просадке, в результате усадки стен или прогибе от собственного веса, прогон уходит из работы и векторы сил полностью распределяются по стропилам, а сами стропила при этом превращаются в висячие.

В распорных стропильных системах назначение у схватки несколько иное — она в аварийных ситуациях работает на сжатие. Вступая в работу, она снижает распор на стены низа стропильных ног, но полностью его не снимает. Она сможет его снять полностью, если будет расположена в самом низу закрепленная между концами стропильных ног, но это уже другая конструктивная схема и схватка в ней называется затяжкой.

Что же изменяется с включением в схему схватки? Не будем нагружать вас раскладкой векторов сил, просто представьте предаварийную ситуацию, когда на крышу действуют максимальные нагрузки. Там где под коньковым прогоном нет стоек происходит прогиб прогона и наслонные стропила, стянутые схваткой, моментально превращаются в схему висячих стропил со сжатым ригелем, а низ стропильных ног получает распор по соответствующей расчетной схеме. Там где под коньковым прогоном есть стойки либо прогон жесткий, схватка то же работает на сжатие и низ стропильных ног тоже передает распор, но более слабый так, как верх стропил держит коньковый прогон. Однако расчет производится по наихудшему сценарию.

Применение распорных наслонных стропильных систем требует учета влияния распора на стены. Снизить распор можно установкой жестких коньковых прогонов. Для этих стропильных схем будет лучше, если расчетный прогиб конькового прогона получится намного меньше нормированного СНиПом. Старайтесь увеличивать жесткость прогона установкой стоек, подкосов или консольных балок (изменение высоты сечения) либо делайте на нем строительный подъем. Особенно это актуально для домов из легких бетонов, брусовых и рубленных из бревна. Массивные кирпичные, бетонные и панельные дома легче переносят распор на стены.

Следует заметить, что под распором понимается горизонтальное усилие, возникающее от скатывающегося по стропильной ноге сжимающего напряжения S. Иными словами, распор — это горизонтальный вектор сил появляющийся от действия вертикальной нагрузки. Не нужно путать его с распором от прогиба стропил. В расчетной схеме стропила считаются стержневыми элементами, не имеющими высоты, поэтому распор от прогиба не учитывается. На это и направлено нормирование прогиба в строительных конструкциях. СНиП, вводя нормированные величины прогиба, приближает идеализированные расчетные схемы к реальным. Другим словами если прогиб строительной конструкции не превышает нормируемого, то и задумываться о распоре от прогиба не следует, его как бы нет. Хотя на самом деле он есть и в распорной схеме он проявляет себя в большей степени, чем в безраспорной. На распор от прогиба нужно обращать внимание при строительстве стен дома из газобетонов. Это блоки абсолютно не держат изгиб и могут быть разрушены распором даже от прогиба стропил. Не делайте на этих стенах систем распорных стропил. В других случаях распор от прогиба не наносит особого вреда, например, в кирпичных стенах его воспринимает упругость мауэрлата и стального крепежа.

Стропильная система, сделанная по распорному варианту, статически устойчивая система при любых сочетаниях нагрузок и требует жесткого закрепления мауэрлата на стене. Для удержания распора, стены должны быть достаточно массивными либо снабжены неразрывным монолитным железобетонным поясом по всему периметру, как обруч на деревянной бочке. В аварийных ситуациях, в отличие от безраспорных систем, в распорной системе работающая на сжатие схватка не спасает положения, она лишь частично уменьшает распор, передающийся на стены (рис. 38.1). Для того чтобы аварийных ситуаций не произошло мы и собираем по максимуму, нагрузки действующие на крышу.

рис. 38.1. Работающая на сжатие схватка частично снимает распор со стен

Расчет стропильной системы с введенной в нее сжатой схваткой делается по двум сочетаниям нагрузок. Сечение стропильной ноги подбирается по максимальному изгибающему моменту и прогибу без учета работы сжатой схватки. Представьте, что на крыше действуют неравномерная нагрузка: на одной стороне ската снег лежит, а на другой он стаял или сполз. Изгибающаяся стропильная нога просто толкнет сжатую схватку и будет работать как обычная однопролетная балка. Подбор сечения сжатой схватки и определение распора на стены, наоборот, будем производить для равномерно распределенной нагрузки по обоим скатам. В этом случае схватка будет сжата с обеих сторон и получит максимальное напряжение сжатия, низ стропильной ноги будет отдавать пониженный распор на стену, а сама стропильная нога превратится в неразрезную балку на трех опорах.

5 советов по предотвращению сезонного расширения и сокращения

Вопрос

У меня дома проблема, когда гипсокартон отделяется от потолка и зимой оставляет зазор 1/4 дюйма. Ранней весной промежуток полностью закрывается и остается таким до поздней осени. Лента гипсокартона открепляется от стены, и зазор наиболее значительный на стенах по направлению к внутренней части дома. Отрыв ленты вдоль стен по периметру незначительный или отсутствует.Кроме того, проблема серьезна на втором этаже, а на 1 этаже ее нет. Сначала я подумал, что это как-то связано с оседанием, так как заметил значительное оседание почвы снаружи.

Специализированная фирма осмотрела мой дом и сказала мне, что фундаментная плита в подвале находится в идеальном состоянии и оседание не имеет значения. Многие подрядчики приходили посмотреть на проблему и получали два стандартных ответа. Одна из них заключается в том, что первоначальный строитель был плохо изготовлен и использовалась лента низкого качества.Другой ответ, который я получаю, заключается в том, что это связано с влажностью. Зимой воздух в доме сухой, что приводит к короблению деревянных балок. Но большинство из них недоумевает, что это происходит только наверху, а не внизу. Они также кажутся удивленными, что зазор составляет 1/4 дюйма. Вы знаете, что происходит? Что еще более важно, вы знаете, как я могу это исправить?

Чет

Ответ

То, что вы описываете, является «классическим» случаем сезонного расширения и сокращения. Проблема связана с чрезмерной влажностью из-за плохой вентиляции чердака и / или плохо изолированного чердака. Влажность элементов каркаса (стропил и балки перекрытия) на чердаке (выше второго этажа) увеличивается в «влажный» сезон и, таким образом, расширяется. Это расширение приводит к тому, что каркас крыши / потолка «отрывается» от каркаса стены, что приводит к образованию зазора между стенами и потолком. Проблема исчезнет, когда потеплеет погода и высохнет каркас.Причина, по которой это происходит на втором этаже, а не на первом, заключается в том, что чердак более подвержен влаге и конденсации, чем пространство между этажами. Причем это состояние проявляется не по периметру, а по внутренним стенам по нескольким причинам; Вентиляция чердака обычно наиболее распространена по периметру, что предотвращает конденсацию и, следовательно, расширение. Другая возможная причина — внутренние стены обычно не утепляются.Таким образом, тепло в вашем доме может уйти через стены в прохладный чердак. Следовательно, на балках потолка образуется конденсат, вызывающий их расширение.

Вы можете решить проблему, выполнив следующие действия:

Убедитесь, что чердак хорошо вентилируется. Добавьте вентиляционные отверстия в карнизе, на фронтонах, в коньках или на турбинном вентиляторе.
Убедитесь, что бытовые вытяжные вентиляторы (кухонная плита, ванная и прачечная) НЕ выбрасываются на чердак.
Убедитесь, что чердак хорошо изолирован. — минимум R-38 и выше, если вы живете в холодном климате.
Контролировать проникновение воздуха путем установки прокладок на электрические розетки и выключатели.

Имейте в виду, что вы только «минимизируете» расширение, выполнив следующие действия. Некоторые трещины в соединении стены с потолком могут продолжаться. Кроме того, вы можете предотвратить растрескивание, убедившись, что потолочная балка надежно прикреплена к верхней части стенового каркаса с помощью гвоздей, шурупов или L-образных скоб.

Структурные проблемы кровли в Колорадо

Структурные проблемы крыши могут быть очевидны для любого наблюдателя, а в других случаях могут быть менее очевидными и осознаются только специалистом по кровле. К тому же проблема может быть действительно проблемной или чисто косметической. Некоторые вопросы потребуют немедленного внимания, а другие можно упустить.

Провисшая крыша

Если вся крыша провисает, и это конструкция крыши, которая была построена недавно, проблема вполне может быть ошибкой при проектировании архитекторов. Есть вероятность, что ответственность несет строитель или подрядчик. Желательно работать с архитектором, который знаком со снеговыми нагрузками и передовыми методами строительства в вашем районе.

Иногда архитекторы проектируют конструкцию крыши Колорадо, которая соответствует только минимальным стандартам для области, которая должна иметь более строгие строительные нормы. Этот архитектор должен располагать стропила для большей снеговой нагрузки, таким образом устанавливая стропила ближе друг к другу или проектируя постройку из более широких пиломатериалов.

Если вы хотите построить систему крыши на случай непредвиденных погодных условий, тогда крыша должна быть построена с гораздо лучшей конструкцией, чем минимальные строительные нормы и правила. Обратите внимание на следующее;

Большинство крыш в Колорадо-Спрингс или Денвере построены по минимальным требованиям.
Denver не несут ответственности за условия, предшествующие укладке черепицы.
Кровельщики устанавливают черепицу и редко устанавливают настил крыши на новостройках.
Строитель должен установить настил согласно проекту архитектора и инструкциям строителя.
Многие крыши, которые построены в более высокой стране Колорадо, должны быть установлены с настилом 5/8 или 3/4 дюйма.
Крыша может провисать из-за затрат строителя или кровельщика на стрижку.
Эти подрядчики могли сократить расходы за счет использования дешевой и необученной рабочей силы.
Стоимость может быть снижена за счет продуктов более низкого качества и ниже минимальных стандартов.
Например, если бригада обрамления решит установить настил крыши без использования подходящего рисунка гвоздей, это может привести к серьезным последствиям.

Обрыв ската крыши

T Его система каркаса, вышедшая из строя, может потребовать внимания архитектора или инженера для устранения проблем. Есть вероятность, что эта система крыши может быть исправлена, но это может потребовать или не потребовать удаления кровельного материала и настила. Это даст возможность установить новые элементы каркаса вместо старых.

Существует вероятность того, что весь уклон крыши может быть поднят, и правильно закрепленная опорная балка будет удерживаться на месте над прочной спинкой поверх балки потолка, которая расширяется до двух вертикальных стен. Пони-стена определенного типа должна была бы выдержать вес крыши и распределить ее по прочной спине, которая распределяла бы вес по стенам. Независимо от того, что все же может быть целесообразно, чтобы над этим проектом контролировал архитектор или инженер. Вам необходимо проконсультироваться с местным строительным отделом относительно текущих требований.Вы можете найти одного из многих кровельщиков в Денвере, которые захотят и, возможно, будут иметь квалификацию, чтобы помочь в этом деле, однако мы настоятельно рекомендуем, чтобы архитектор руководил проектом.

Стропила провисающие

При осмотре крыши возможно проседание небольшого участка крыши. Это может быть из-за сломанного стропила. Стропила может сломаться в узле в дереве, или первоначальный стропила установила некачественную доску, которую никогда не следовало использовать.

Некоторые стропила в старых постройках могли быть закручены короткими гвоздями в коньковую доску, и произошло проскальзывание, что привело к некоторому провисанию стропил.Этот элемент каркаса должен быть надежно закреплен.

В любом случае может быть использовано простое исправление подъема крыши с помощью гидравлического домкрата, который устанавливается наверху внутренней стены или поддерживается временной балкой, проложенной через множество потолочных балок, чтобы перекрыть верхнюю плиту двух стен. Как только все будет на месте, стропило можно поднять на нужную высоту, а другое стропило можно надежно закрепить, чтобы выдержать вес кровельной системы. Этот подвиг может быть достигнут исключительно квалифицированным кровельщиком из Денвера, который обладает необычной способностью к инженерным нагрузкам и имеет лицензию генерального подрядчика.Я по-прежнему рекомендую использовать инженера или архитектора для наблюдения за проектом.

Может быть полезно установить обрамляющие выступы, которые расширяются от одного стропила до противоположного стропила на другой стороне коньковой доски. Это поможет предотвратить оттягивание стропил от коньковой доски. Кроме того, вертикальные распорки прогонов могут помочь с поперечными силами на длинных стропилах, чтобы они не провисали.

Линия провисания гребня

Провисание линии гребня может быть результатом сломанной доски гребня. В этом случае пара стальных пластин, разработанных специально для соединения сломанной коньковой доски, может быть подходящим решением. Коньковая доска должна быть временно поднята и укреплена, пока стальные пластины скрепляются болтами через отверстия, которые расположены должным образом, чтобы сформировать мощный мост. Было бы желательно установить в этой области несколько стропильных воротников и распорок прогонов. Опять же, было бы разумно проконсультироваться с инженером-механиком по этому проекту.

Гнилая древесина

Простое и постоянное проникновение воды в течение определенного периода времени может привести к повреждению конструкции на крыше. Утечка воды не обязательно должна быть на крыше. Стеновая конструкция, которая имеет проникновение воды, приводящее к сухой гнили, может начать прогибаться под нагрузкой на крышу. Вы можете увидеть провисание крыши у карниза, где стропила опираются на верхнюю пластину внешних стен, и провисание происходит из-за сухой гнили, желающей стены.

Кровельные элементы и, в частности, хвосты стропил — это участки, где может возникнуть сухая гниль. Опять же, вы можете увидеть провисание края крыши.

Более распространенная проблема возникает, когда кровельное покрытие не работает должным образом, и проникновение воды происходит на стыке прохода в стене и крыши. Когда это происходит, вода начинает гнить настил крыши. Бывают случаи, когда это можно наблюдать с земли. В большинстве случаев, когда на кровле возникает сухая гниль, ее обнаруживают при осмотре крыши.

Деламитация и вздутие кровли

Известно, что неправильная вентиляция крыши и чердака может привести к повреждению конструкции крыши. Кровельная система должна дышать. Наилучший способ сделать это — втягивать наружный воздух на чердак через вентиляционные отверстия в потолке. Попав на чердак, этот воздух должен выходить за верхнюю часть крыши. Вентиляционные отверстия конька и воздушные ястребы — это два вентиляционных отверстия на крыше, которые хорошо работают. На рынке есть и другие продукты для вентиляции чердаков, и вы можете узнать, какая комбинация продуктов лучше всего подходит для вас. Фанера OSB или CDX
расширяется и сжимается из-за уровня влажности. Если кровельная система или чердак не может дышать, тогда уровень влажности конструкции крыши превысит допустимый уровень и начнет расширяться.Это расширение может привести к разделению фанеры и разбуханию OSB. И то, и другое может стать настолько сильным, что настил необходимо будет заменить, и необходимо будет установить надлежащую вентиляцию, чтобы предотвратить повторение этого снова.

Кровельная система, которая не вентилируется должным образом, не должна являться обязанностью кровельщика из Денвера. Это ответственность строителя и архитектора. Проконсультируйтесь с архитектором, чтобы узнать, что лучше всего подходит для вашей конструкции крыши. Нет никаких ответов на вопрос резака для печенья для решения проблем строителей, связанных с вентиляцией крыши.

Cosmetic Decking Issue

Настил, установленный без зазоров на расширение, приводит к короблению и телеграфированию контура настила крыши через перекрывающую черепицу. Скорее всего, в результате возникла только некрасивая эстетическая проблема. Это не подлежит ремонту, его нужно будет заменить.

Мастер кровельных работ

Integrity Roofing and Painting, LLC является одним из немногих подрядчиков по кровельным работам в Денвере, который классифицируется как компания Shingle Master.Свяжитесь с Integrity Roofing and Painting, LLC для замены кровли.

Где установить солнечную батарею?

Конструкция солнечной батареи на черепичной или черепичной скатной крыше зависит от того, будет ли система прикреплена к стропилам или настилу крыши, и нет однозначного ответа, какой вариант лучше. Это действительно зависит от несущей конструкции всего здания и системы крепления. Сказал S-5, что это лучший вариант! Генеральный директор Роб Хэддок должен прикрепить к стропилам.

«При креплении почти к любой крыше, которая поддерживается деревянными стропилами или стропилами, а затем покрывается фанерой или настилом OSB, самый простой и безопасный подход — прикрепить рельсы или стеллажи к стропильной ферме, но прикрепить их к каждой, не каждую вторую или третью, тем самым равномерно распределяя нагрузки по всем фермам », — сказал он. «Конечно, есть и другие соображения, которые могут сэкономить много денег и избежать потенциальных сбоев».

Солнечная установка Preformed Line Products, прикрепленная только к настилу крыши

Поверхность крыши передает нагрузки на конструкцию здания.Положительные нагрузки давят на крышу (снеговые нагрузки), а отрицательные — подтягивают (ветровые нагрузки). Когда солнечная система монтируется на крышу, к грузовой цепи добавляется больше компонентов. Положительные и отрицательные нагрузки теперь переносятся через солнечную систему и монтажные компоненты на конструкцию здания. Прикрепление солнечной энергии к стропилам устраняет несколько промежуточных этапов передачи нагрузки и позволяет перейти непосредственно к основным компонентам здания. Но это не значит, что системы, прикрепленные к палубе, являются второстепенным выбором.

«Крепление [только] к настилу удобно по многим причинам, не в последнюю очередь из-за того, что нам не нужно искать ферму для крепления», — сказал Хэддок.«При прикреплении к ферме или стропилам мы должны не только найти то, что мы не можем видеть, но и найти центр этого, чтобы врезаться в лаг, мы должны предварительно просверлить его, чтобы он не раскололся, и так далее. Когда мы прикрепляемся только к палубе, нам не нужно ничего этого делать, но мы должны быть уверены, что крепление адекватно, чтобы выдерживать точечные нагрузки, которые мы прилагаем к нему ».

Производитель монтажных изделий Preformed Line Products оставляет возможность установки стропильных или палубных систем на усмотрение установщика, хотя глобальный менеджер по рынку Джон Маркевич предпочитает использовать этот настил.

«Лучше предлагать то, что предпочитает покупатель, и он сам может выбрать», — сказал он. «Но прямая установка на настил имеет гораздо больше преимуществ: упрощенная компоновка, обход препятствий на крыше, попадание в модуль там, где он должен быть установлен».

Менеджер по продукту PLP Дастин Грэф объяснил преимущества настенных систем.

СИЛОВЫЙ ДИСК PLP может быть прикреплен к крыше

«При креплении к стропилам есть возможность расколоть стропила.Вы также не знаете наверняка, находитесь ли вы в балке », — сказал он. «Это может привести к смещению всей системы в любом направлении, если вам придется ударить по стропилам. С нашим диском POWER DISK [безрельсовая система] вы можете положить его куда угодно. Если у вас есть препятствие, например вентиляционное отверстие, вы переместите его через ногу, и это не повлияет на расположение массива «.

Пятнадцать лет назад PLP выпустила монтажный кронштейн Easy Foot, который можно было установить на настил или стропила. Маркевич сказал, что когда PLP разработала безрельсовую систему POWER DISK, компания снова выбрала вариант «монтировать где угодно».

«Когда мы выпустили безрельсовый, мы решили использовать ту же концепцию, которая проверена в течение 15 лет, которая позволяет прикреплять где угодно», — сказал он. «Люди беспокоятся о прочности настила, но у нас не было проблем с Easy Foot в течение 15 лет».

Ecolibrium Solar — на другой стороне. Безрельсовая система EcoX компании в основном крепится к стропилам, но у нее есть возможность крепления на палубе. Джона Коулз, менеджер по продуктам Ecolibrium, сказал, что компания предлагает стропильные крепления для наиболее надежных соединений и устойчивости к ветровым и снеговым нагрузкам.Коулз сказал, что стропильные системы подключаются непосредственно к конструкции здания, в то время как системы, прикрепляемые к настилу, полагаются на соединение настилов с конструкцией, и это может быть неизвестно.

«Стропильные соединения обычно более эффективны с точки зрения утверждения проекта», — сказал он. «Принимая консервативные предположения, относительно просто проверить, выдержит ли стропильная установка нагрузку солнечной энергии на крышу. Сложнее подтвердить, что настил на данном участке имеет необходимую прочность для установленного на палубе массива.”

Пример безрельсовой установки стеллажа EcoX с креплениями, расположенными в шахматном порядке по стропилам (показано зелеными линиями). Шатание распределяет прижимную силу по всем стропилам и является наилучшей практикой на участках со снеговыми нагрузками.

Ecolibirium предлагает надежные варианты монтажа настила, когда толщину настила, материал, состояние и соединение с конструкцией можно легко проверить, часто только при строительстве нового здания.

«Как правило, стропила прочнее, чем палуба, что означает, что требуется меньше креплений», — сказал Коулз.«Наша основа EcoX примерно в три раза прочнее при креплении к стропилам по сравнению с креплением к настилу из OSB».

Герметизация проемов в крыше по-прежнему важна, независимо от того, прикреплены ли они к настилу или стропилам. Материалы для оклейки одинаковы в обоих случаях, но различаются типы креплений или винтов. PLP включает 1 1/2 дюйма. винты для настила для систем, прикрепленных к настилу, и 2 1/2 дюйма. шурупы для стропильных систем.

«Когда стеллажи продают свои монтажные ножки, они не обязательно включают крепеж», — сказал Маркевич.«Мы предлагаем специальные винты для прямого монтажа на настил. Мы не оставили это на волю случая. Для стропильных систем мы также включаем правильный крепеж ».

Крепление солнечной батареи к стропилам — самый простой и надежный вариант, но крепление к настилу — это нормально. Просто потребуется немного больше инженеров, чтобы обеспечить успешную установку.

«В любом случае (только ферма / стропила или настил) прикрепление и передача точечной нагрузки через грузовую цепь и на конструкцию является очень важным этапом, который никогда не следует упускать из виду.Об этом не следует догадываться, а следует проверять и конструировать, чтобы доказать адекватность », — сказал Хэддок.

Конечно, если кто-то хочет полностью избежать этой дискуссии, установите солнечную батарею на металлической крыше. При использовании правильно спроектированных компонентов солнечная батарея прикрепляется либо к швам (металлическая крыша со стоячим фальцем), либо к ребрам (металлическая крыша с торцевым креплением) — никогда к стропилам и редко к настилу.

Что такое стропильная ферма?

Стропильная ферма, также известная как стропильная ферма, представляет собой спроектированную треугольную опорную конструкцию крыши, которая обычно строится за пределами строительной площадки и затем доставляется на место строительства.Такая конструкция может состоять из металла или дерева, но чаще всего ее изготавливают из высушенных в печи пиломатериалов, соединенных стальными гвоздями. Функция стропил фермы заключается в том, чтобы выдерживать полный вес крыши здания и переносить эту нагрузку на внешние стены. Эти элементы отличаются от стропил, которые представляют собой отдельные балки, по нескольким причинам.

В стропильных фермах обычно используются бруски меньшей длины, чем в обычных деревянных стропильных каркасах, что обеспечивает прочную опорную систему.Каждая ферма построена в соответствии с точными спецификациями с использованием информации, предоставленной строителем дома. Размеры дома используются для математического определения количества ферм и пролета, необходимого для выдерживания нагрузки, включая кровельные материалы. Большинство кровельных ферм в настоящее время изготавливаются заводским способом и производятся на заводе, что позволяет получить более точный продукт, чем строительство балок крыши в полевых условиях.

Использование стропильных ферм по сравнению с обычными потолочными балками и опорами крыши дает несколько преимуществ.Снижение затрат достигается за счет сокращения количества используемой древесины, а также за счет производства фабричного типа, что снижает затраты на рабочую силу. Сборные блоки собираются в помещении, где такие материалы, как дерево, не подвергаются воздействию элементов, которые могут вызвать деформацию. Современные и другие нетрадиционные конструкции крыш можно легко разместить без значительного увеличения затрат на строительство. Эти системы также могут охватывать большие площади, чем обычные стропила, что позволяет строить здания с меньшим количеством внутренних стен, несущих нагрузку, и в результате получается более открытая конструкция.

Одним из недостатков использования стропильных ферм, по крайней мере, с точки зрения домовладельца, является то, что их конструкция и конструкция оставляют на чердаке меньше места для хранения или расширения.Решить эту проблему можно, используя фермы мансарды размером с комнату. Эти стропильные системы разработаны специально для обеспечения дополнительных квадратных футов, в зависимости от конструкции дома, с высотой примерно 8 футов (2,4 м). Еще один плюс заключается в том, что нижние пояса ферм чердаков специально разработаны с учетом дополнительного веса, что делает их очень прочными. Дополнительная стоимость мансардных ферм минимальна, обычно всего несколько долларов за квадратный фут.

Два наиболее часто используемых типа стилей ферм крыши — это скатная или обычная конструкция и параллельный пояс, также известный как плоская ферма.Обычная ферма — одна из самых известных и используемых в большинстве проектов строительства домов. Опознаваемый по своей треугольной форме, это самый распространенный тип стропильных ферм, используемых при строительстве крыш. Ферма с параллельными поясами в основном используется в конструкции пола и названа так из-за ее параллельных поясов сверху и снизу.

Доступно множество вариантов стропильных ферм в зависимости от типа и стиля возводимого дома.Например, ножничная ферма обычно используется в домах с высокими потолками, а ферма с приподнятым каблуком часто является выбором для энергосберегающих конструкций, поскольку ее форма обеспечивает дополнительную изоляцию чердака и плотный барьер для влаги и пара. Важно, чтобы строитель дома точно знал, какой стиль каркасной системы стропильных ферм ему нужен, прежде чем заказывать эти компоненты. Размеры и спецификации должны быть как можно более точными, и рекомендуется, чтобы каждая стропильная ферма была тщательно проверена при доставке на строительную площадку, чтобы гарантировать качество и удовлетворенность клиентов.

FAQ — Roof-tech.us

Часто задаваемые вопросы

Почему Roof-Tech:

Продукция Roof Tech может устанавливаться на стропила и прямо на настил крыши

Да.Испытания проводились на OSB 7/16 «(24/16 APA), 15/32» фанере, 1 x 6 «досках, все выше 2» X 4 «, 24» o.c. стропила, а также крепления для стропил. Отчеты доступны на основе кодов ASCE 7-10 и ASCE 7-16 (коды IBC, IRC 2018). Отчеты PE можно загрузить по адресу https://roof-tech.us/support/ Все, что вам нужно, — это сопоставить его с требованиями местного AHJ (уполномоченного органа).

RT Butyl — это гибкая гидроизоляционная лента Roof tech, запатентованная бутиловая лента, которая является системой гидроизоляции, разработанной материнской компанией Roof Tech Yanegiken и используемой с 1994 года в Японии.Одно из основных применений — внутренние трубы, продукты, связанные с асфальтовыми покрытиями, и гибкие гидроизоляционные покрытия для строительной индустрии. Он отличается превосходной гибкостью, непроницаем для влаги и устойчив к плесени, кислотам, щелочам и солям. RT Butyl имеет диапазон температур от минус 40 до 248 градусов по Фаренгейту. RT Butyl совместим с асфальтом, EPDM, TPO и металлическими кровельными материалами. На сегодняшний день в Японии и США насчитывается более 1000000 PV-резиденций с той же самой бутиловой лентой RT, развернутой за последние 25 лет.

Гарантия:

Roof Tech предлагает 25 лет. Ограниченная гарантия

А срок службы РТ-Бутил?

Срок службы 25 лет. минимум. (Покрывается гарантией Roof Tech)

Если мы устанавливаем крепление RT- [E] на 30-летнюю крышу, как мы узнаем, что крепления не нужно повторно герметизировать?

Собственно вопрос хороший для всех производителей прошивок.Бутиловая лента намного превосходит любые герметики, обычно используемые для защиты от солнечных лучей, спросите у людей, работающих в строительной отрасли. Если вы внимательно посмотрите на любой из имеющихся на рынке методов оклейки, вы заметите, что в конце концов, именно герметик, нанесенный на проход, в конечном итоге закрывает его. Итак, я отвечу на него вопросом; как долго прослужит герметик (он же герметик)?
Мы знаем, что он прослужит недолго и ближе к концу станет хрупким из-за трещин.
Обратите внимание, что верхний предел рабочей температуры герметиков ниже 200F, и имейте в виду, что фотоэлектрическая матрица может нагреваться до температуры на 60F выше температуры окружающей среды.Мы выполнили 7 500 ч. ускоренные испытания на старение бутила RT и герметика. Результат? Только RT Butyl остался гибким, выполняя свои герметизирующие функции для защиты кровельного покрытия и настила.

Как настроить RT Apex (без рельсов), чтобы компенсировать несоответствия на крыше?

RT APEX имеет одноступенчатое регулирование уровня (один инструмент) 1 ¼ ”

В чем главное преимущество использования продуктов Roof Tech?

Это комплексная фотоэлектрическая монтажная система, единственная и неповторимая, полностью водонепроницаемая со встроенным гибким окладом, которая выдержит испытание временем.Во-вторых, он крепится к стропилам крыши или прямо к настилу (не с изоляцией), что сводит к минимуму воздействие на проемы крыши. Тепловое сжатие и расширение массива (скручивание крыши) можно минимизировать с помощью безрельсовых, а также коротких отрезков рельсов, что является основным методом проектирования для поддержания целостности массива и герметичности проемов в крыше. Поскольку для крепления опор к стропилам используются шурупы из нержавеющей стали диаметром 5 мм (3/16 дюйма), существует минимальный риск раскола стропила, и подрядчику легче соблюдать нормы, основанные на NDS (Национальные технические условия проектирования). для деревянного строительства).Например, болт с лагом 5/16 дюйма должен иметь пилотное отверстие, а правильное расположение болта с лагом наверху стропила (параллельно волокну) очень узкое, средняя треть которого составляет около 9/16 дюйма в длина. Установщику становится очень сложно найти его сверху крыши. Эта же область становится на 60% длиннее при использовании винтов RT диаметром 5 мм, что значительно упрощает подрядчику установку фотоэлектрических модулей в соответствии с нормами.

Часто задаваемые вопросы по гарантии:

Почему покрытие покрывается всего за 5 лет?

Как правило, алюминиевые покрытия и краски подвержены обесцвечиванию под воздействием УФ-излучения, дождя и ветра.По этой причине гарантийный срок на отделку ограничен 5 годами.

Гарантия на конструкцию составляет 25 лет, на что она распространяется?

25-летняя гарантия на конструкцию распространяется на структурные дефекты материала. Гарантия на изделия распространяется от повреждения конструкции из-за растрескивания, коробления, изгиба или разрыва, возникающих при нормальном использовании и условиях окружающей среды, на гарантийный срок

Это не говорит о том, что утечки покрываются….покрываются ли утечки 25-летней гарантией?

25-летняя гарантия распространяется на утечки из-за дефекта материала продукции Roof Tech. Он не покрывает утечки из-за поврежденных кровельных материалов, стареющих крыш, ненадлежащего монтажа и т. Д.

Соответствие коду:

Какие типы сертификатов доступны? www.roof-tech.us

-ICC (Международный совет кодов) ESR 3575 Отчет об оценке водонепроницаемости и долговечности и соответствие кодам IBC и IRC 2012, 2009 и 2006.
— Штампованные отчеты PE для 38 государств (IRC и IBC 2018 и 2015) ASTM D1761
-UL 2703
-ASTM 2140

Какие фотоэлектрические модули перечислены в UL 2703?

Перечисленные фотоэлектрические модули можно найти в Руководстве по установке

Как установить силовую электронику, например, микроинвертор?

RT- [E] Mount Air и APEX имеют минимальный зазор 3 дюйма, которого достаточно для большинства микро-инверторов и оптимизаторов.Пожалуйста, дважды сверьте его с техническими характеристиками продукта, который вы собираетесь установить.

Помимо стоимости продукта, монтажные системы Roof Tech позволяют сэкономить на работе до 60% меньше времени на крыше.

Соответствует ли код метода оклейки Roof Tech требованиям?

Да. Он полностью соответствует нормам IBC (International Building Code) и IRC и содержит отчет об оценке ICC-ESR 3575 против проникновения воды и надежности.
Roof Tech — первый и единственный, кто предоставил проверенную и сертифицированную систему крепления для установки герметичных фотоэлектрических систем на крутых и пологих крышах.

Как насчет того, чтобы заменить крышу, можно ли повторно установить крепления?

Крепления можно использовать повторно, однако необходимо удалить бутиловую ленту RT и установить новую. Лучше всего удалить старую ленту, оставив ее на ночь в морозильной камере.

Могу ли я заменить деревянные шурупы из нержавеющей стали 304 (5×60 мм) шурупами собственного производства?

Замена шурупов аннулирует гарантию RT. Кроме того, структурные штампованные буквы, предоставленные Roof Tech, не подтверждают другой винт.

Я вижу, RT предлагает 25-летнюю гарантию. Другие производители предлагают то же самое. Что отличает гарантию Roof Tech?

Roof Tech, дочерняя компания японской компании Yanegiken, которая с 1994 года привносит более 50 лет инноваций в кровельные технологии и решения для монтажа фотоэлектрических систем.Только на это уходит около 30 лет на проектирование и изготовление фотоэлектрических систем. В довершение всего, эта гарантия распространяется на RT Butyl, единственную систему гидроизоляции, которая полностью закрывает проем в крыше.

Могу ли я установить Roof Tech на металлическую крышу?

Да, однако вы захотите найти инструкции, размещенные в руководстве по установке. Винт из нержавеющей стали не прорезает металл, поэтому необходимо пилотное отверстие (только в металле).Древесина под ней должна оставаться нетронутой для шурупов по дереву.

Могу ли я установить RT-MINI на наклонной монтажной системе?

Буквы Structural PE, предоставленные Roof Tech, подготовлены только для системы скрытого монтажа. Система наклонных стеллажей может быть оценена инженерами-строителями в индивидуальном порядке.

Подъем фермы и как предотвратить трещины в углах потолка

Если вы или ваш клиент владеете недавно построенным домом с стропильной крышей в сборе — особенно если этот дом переживает холодную зиму — и вы начинаете замечать некоторые трещины в углы потолка, где гипсокартон встречается с этими фермами, пока не указывайте пальцем.Наверное, это не вина плотника. И это почти наверняка не вина сухой машины. Это называется «подъем фермы», и если нам нужно что-то винить, то это проблема физики. Давайте посмотрим на основную причину подъема фермы и решения, которым вы можете следовать, чтобы исправить последствия или, что еще лучше, предотвратить их вообще.

стропильная ферма

Что такое стропильная ферма? Фермы — это предварительно спроектированные и изготовленные узлы, которые заменяют традиционные конструкции крыши из стропильных / потолочных балок.Фермы обычно устанавливаются по всей ширине дома и передают нагрузку на внешние стены и через них на фундамент. Дома, построенные на фермах, редко имеют внутренние несущие стены. Они часто являются менее дорогостоящим и быстрым методом, чем строительство каркаса крыши. Фермы представляют собой комбинацию деревянных элементов, соединенных вместе металлическими пластинами.

подъёмник фермы

Когда в новом доме наблюдаются признаки растрескивания внутренних потолочных углов на верхнем этаже зимой, это обычно может быть связано с подъемом ферм.Это ферма крыши в нормальном положении:

Подъем фермы крыши происходит, когда нижний пояс фермы подвергается воздействию влаги и / или температурных условий, значительно отличающихся от остальной части фермы крыши. Нижние пояса фермы заделаны толстой изоляцией толщиной 12 дюймов или более. Зимой теплая температура нижнего потолка и толщина изоляции удерживают нижний пояс сухим, вызывая его усадку. Верхние пояса (над изоляцией) впитывают влагу и остаются влажными из-за более высокой влажности на чердаке.Влажность верхних поясов ферм заставляет их расширяться. Это дифференциальное движение в верхнем и нижнем поясах ферм заставляет их выгибаться вверх в центре.

Это ферма крыши в таком «приподнятом» положении:

Поскольку концы фермы прикреплены к наружным стенам здания (место, которое сопротивляется выталкиванию наружу), поскольку нижний пояс фермы хочет расширяться по своей длине, сила толкает ее вверх в чердачное пространство. Когда фермы изгибаются вверх, они отрываются от верхних плит в месте соединения потолка со стеной центральных перегородок внутренней стены, которые проходят под прямым углом к направлению стропильных ферм, преимущественно у внутренних перегородок в центре здания).Стык потолка и стены трескается, соединительная лента порвется, и даже после того, как ферма летом снова опустится вниз, повреждения могут остаться.

В результате проблема часто остается постоянной. Строительный подрядчик будет нести ответственность, и, в свою очередь, подрядчик по гипсокартону будет вызван для повторного заклеивания углов и выскочивших шурупов, только чтобы проблема снова возникла в следующем сезоне. Если произойдет повреждение гипсокартона, у нас возникнет соблазн сказать, что гипсокартон нельзя просто отремонтировать и закрепить заново.

Какой бы ни была причина, проблема реальна, но подъем ферм не является структурной проблемой. Это движение, которое в лучшем случае может вызвать простую микротрещину или, в худшем случае, создать большие щели и трещины по углам, является косметической проблемой, особенно в домах с холодным климатом. Наилучший подход состоит в том, чтобы не допустить воздействия подъема фермы на потолочные и стеновые стыки гипсокартона, существующие по всему дому. Помните, что подъем фермы не является подъемом фермы, если владелец ее не видит.Дайте фермам двигаться. Ферма шевелится, гипсокартон гнется, трещин нет? Довольный покупатель.

ремонт и предотвращение подъема фермы

Если состояние уже повлияло на интерьер дома, верхние части внутренних стен должны быть не прибиты гвоздями к фермам. Удалите или обрежьте гвозди изнутри чердака. Затем удалите все потолочные винты в пределах 16 дюймов от углов центральных перегородок и все настенные винты в пределах восьми дюймов от потолка вдоль стены. Затем отверстия в гипсокартоне следует заделать герметиком для швов гипсокартона, а стены и потолки перекрасить.Это решение будет трудным и дорогостоящим.

Чтобы просто прикрыть косметическую проблему — не идеально, но намного дешевле — установите карниз вокруг всех потолков второго этажа, прибив наличник только к потолку. Эта процедура позволит закрыть трещины и сохранить красивый угол потолка. Не забудьте красить обшивку и гипсокартон в зимние месяцы, чтобы не было полосы краски в нижней части обшивки, когда фермы поднимутся следующей зимой.

За наши деньги, однако, лучший и самый экономичный способ остановить эффект поднятия фермы — это установить опорный угол фермы Trim-Tex после обрамления, но перед навешиванием гипсокартона.

Этот опорный уголок по настоящему изобретению является нашим решением для полного устранения трещин в углах потолка такого типа. Там, где бумажная лента здесь порвется, жесткая ПВХ-структура несущего уголка будет надежно удерживать гипсокартон и позволяет фермам двигаться независимо от внутренних стен дома в холодные месяцы. Таким образом, гипсокартон может медленно изгибаться по мере того, как стропила поднимается вверх, но гипсокартон вдоль пересечения стены и потолка остается на месте.

Прикрепите опорный уголок к элементам каркаса и прикрутите гипсокартон потолка непосредственно к винилу между фермами, а не к самим фермам.Это просто, быстро и гарантирует, что у вас будут красивые швы между стенами и потолком в течение всего срока службы конструкции.

Идея не нова; Trim-Tex просто пытается предложить лучшую альтернативу. Поскольку задний уголок сделан из винила, он достаточно прочный и идеально подходит для таких влажных сред. Он просто должен удерживать край гипсокартона на месте вдоль верхнего края стены и крепится по всей длине обрабатываемых стен.Его можно легко закрепить в любом месте по краю, если застежки не проходят через угол в ферму. Винты очень легко заводятся в экструзионных профилях из винила, что ускоряет производство.

Чтобы узнать больше о том, как установить опорный угол фермы и причины и решения поднятия фермы, посмотрите видео ниже и обязательно подпишитесь на нашу ежемесячную электронную рассылку, чтобы никогда не пропустить ни одного совета от команды Trim-Tex!

Рамы порталов — SteelConstruction.info

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

Рама многоярусного портала во время строительства

[вверху] Анатомия типичной портальной рамы

Основные элементы портального каркасного дома

Портально-каркасное здание состоит из ряда поперечных рам, скрепленных продольно.Первичная стальная конструкция состоит из колонн и стропил, образующих рамы портала, и распорок. Концевая рама (двускатная рама) может быть как портальной, так и скрепленной из колонн и стропил.

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

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

Поперечный разрез рамы портала и ее ограничителей

Каркасные конструкции портала — обзор

[вверх] Типы портальных рам

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

	Симметричная портальная рама для скатной крыши Обычно изготавливается из секций UB со значительной секцией низа карниза, которую можно вырезать из катаного профиля или изготовить из листа. От 25 до 35 м — самые эффективные пролеты.	Симметричная портальная рама со скатной крышей Lancashire Waste Development
	Каркас портала с внутренним антресольным этажом Офисные помещения часто предоставляются внутри портальной каркасной конструкции с использованием антресольного этажа неполной ширины. При оценке устойчивости каркаса необходимо учитывать влияние антресоли; руководство дано в SCI P292.	Каркас портала с внутренним антресольным этажом Waters Meeting Health Center, Bolton (Изображение любезно предоставлено BD Structures Ltd.и Kloeckner Metals UK Westok)
	Рама портала крана с кронштейнами колонн Если требуется мостовой кран относительно небольшой грузоподъемности (до 20 тонн), к колоннам можно прикрепить кронштейны для поддержки крановых рельсов. Для уменьшения прогиба карниза может потребоваться использование стяжных элементов или жестких оснований колонн. Распространение рамы на уровне подкрановых рельсов может иметь решающее значение для работы крана; Требования должны быть согласованы с заказчиком и производителем крана.
	Связанная портальная рама В связанной портальной раме уменьшены горизонтальные перемещения карниза и изгибающие моменты в колоннах и стропилах. Стяжка может быть полезна для ограничения разброса в опорной конструкции крана. Высокие осевые силы, возникающие в раме при использовании стяжки, требуют использования программного обеспечения второго порядка при анализе этой формы рамы.
	Рама портала одношаговая Одношаговая портальная рама обычно выбирается для небольших пролетов или из-за близости к другим зданиям.Это простая разновидность портальной рамы для скатной крыши, которая, как правило, используется для небольших зданий (пролет до 15 м).
	Опорная рама портала Если пролет портальной рамы большой и не требуется обеспечивать свободный пролет, можно использовать подпираемую портальную раму для уменьшения размера стропил, а также для уменьшения горизонтального сдвига в фундаменте.	Опорная рама портала Завод по разливке бутылок, Хемсвелл (Изображение предоставлено Metsec plc)
	Рама мансардного портала Каркас мансардного портала может использоваться там, где требуется большая высота в свету в середине пролета, но высота карниза здания должна быть минимизирована.
	Рама портала изогнутая стропила Рамы порталов могут быть построены с использованием изогнутых стропил, в основном по архитектурным причинам. Из-за транспортных ограничений для стропил длиной более 20 м могут потребоваться стыки, которые следует тщательно детализировать по архитектурным причинам. Изогнутый элемент часто моделируется для анализа как серия прямых элементов. Рекомендации по устойчивости изогнутых стропил в портальных рамах приведены в SCI P281. В качестве альтернативы стропило можно изготовить как серию прямых элементов. Для получения криволинейного внешнего профиля необходимо будет предусмотреть планки прогонов различной высоты.
	Портальная рама из ячеистой балки Стропила могут изготавливаться из ячеистых балок по эстетическим соображениям или для обеспечения больших пролетов. Если транспортные ограничения требуют наличия стыков, они должны быть тщательно детализированы, чтобы сохранить архитектурные особенности. Используемые секции не могут образовывать пластиковые петли в поперечном сечении, поэтому используется только упругая конструкция.	Портальная рама из сотовой балки Садовый центр Hayes (Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

[вверх] Рекомендации по проектированию

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

[вверх] Выбор материала и профиля

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

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

[вверху] Размеры рамы

Размеры, используемые для анализа и очистки внутренних размеров

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

[вверху] Пролет и высота в свету

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

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

[вверху] Основная рама

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

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

[вверху] Размеры пучка

Типичная бедра с ограничителями

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

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

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

[вверху] Позиции удерживающих устройств

Общее расположение ограничителей на внутреннем фланце

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

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

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

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

[вверх] Действия

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

[вверх] Постоянные действия

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

[вверх] Служебные нагрузки

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

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

[вверх] Изменяемые действия

[вверх] Допустимые нагрузки на крышу

**Нагрузки на крышу**
Наклон крыши, α	q _k (кН / м²)
α <30 °	0,6
30 ° < α <60 °	0,6 [60 — α ) / 30]
α > 60 °	0

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

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

[вверх] Снеговые нагрузки

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

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

[вверху] Ветровые воздействия

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

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

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

Калькулятор ветровой нагрузки

[вверх] Крановые механизмы

Козловые балки с мостовым краном

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

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

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

[вверх] Случайные действия

Общие проектные ситуации, которые рассматриваются как случайные проектные ситуации:

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

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

[вверху] Прочность

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

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

Для получения дополнительной информации о надежности обратитесь к SCI P391.

[вверх] Пожар

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

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

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

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

Подробные рекомендации доступны в SCI P313.

[вверх] Комбинации действий

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

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

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

[вверху] Анализ кадра в ULS

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

[вверх] Анализ пластмасс

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

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

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

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

[вверху] Анализ упругости

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

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

Диаграмма изгибающего момента, полученная в результате анализа упругости симметричной портальной рамы при симметричной нагрузке
Программное обеспечение для анализа кадров портала
(модель Fastrak любезно предоставлена Trimble)

[вверху] Устойчивость рамы в плоскости

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

Вертикальные нагрузки эксцентричны по отношению к основанию, что приводит к дальнейшему прогибу
Верхушка опускается, уменьшая дугу
Элементы кривой приложенных моментов; Осевое сжатие в изогнутых элементах вызывает увеличение кривизны (что может восприниматься как снижение жесткости).

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

[вверху] Эффекты второго порядка

Эффекты P-δ и P-Δ в портальной раме

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

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

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

[вверху] Анализ первого и второго порядков

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

[вверху] Расчет

α _cr

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

где:

F _cr — упругая критическая нагрузка продольного изгиба для режима глобальной нестабильности, основанная на начальной упругой жесткости

F _Ed — расчетная нагрузка на конструкцию.

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

[вверху] Чувствительность к воздействию деформированной геометрии

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

Для анализа упругости: α _cr ≥ 10

Для анализа пластмасс:

α _cr ≥ 5 для комбинаций с гравитационной нагрузкой с дефектами рамы,

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

b) h _r удовлетворяет критерию: ( h _r/ s _a) ² + ( h _r/ s 3) _b/ s 3 _{b _{≤ 0.5
где s _a и s _b — горизонтальные расстояния от вершины до столбцов.
Для симметричной рамы это выражение упрощается до h _r ≤ 0,25 L .}}

α _cr ≥ 10 для комбинаций с гравитационным нагружением с дефектами каркаса для облицовочных конструкций при условии, что не учитываются эффекты жесткости стеновых панелей, заполненных каменной кладкой, или диафрагм из профилированной листовой стали.

[вверху] Конструкция

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

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

[вверху] Сопротивление поперечного сечения

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

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

В колонне в нижней части бедра
В стропила на остром конце бедра
В стропиле в месте максимального провисания, примыкающем к вершине.

[вверху] Стабильность элемента

Схематическое изображение стропильной рамы портала

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

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

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

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

[вверху] Конструкция и устойчивость стропил

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

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

[вверху] Устойчивость вне плоскости

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

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

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

[вверх] Гравитационная комбинация действий

Типовое расположение прогонов и балок для комбинации сил тяжести

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

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

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

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

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

[вверх] Состояние поднятия

Типовое расположение прогонов и стропил для приподнятого состояния

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

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

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

[вверху] В плоскости

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

[вверху] Конструкция и устойчивость колонны

Типовая колонна портальной рамы с пластиковым шарниром на нижней стороне бедра

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

Оптимальная конструкция большинства колонн обычно достигается за счет использования:

Поперечное сечение с высоким коэффициентом I _yy до I _zz, которое соответствует классу 1 или классу 2 при комбинированном изгибе по большой оси и осевом сжатии
Модуль упругости пластического сечения примерно на 50% больше, чем у стропила.

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

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

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

[вверху] Устойчивость вне плоскости

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

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

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

Во всех случаях необходимо предусмотреть боковой ограничитель в пределах L _м пластмассовой петли.

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

[вверху] В плоскости

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

[вверху] Распорка

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

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

Полые профили обычно используются в качестве элементов жесткости.

Расположение распорок в типовой портальной раме

[вверху] Распорка вертикальная

Общие системы распорок

Основными функциями вертикальных распорок в боковых стенках рамы являются:

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

Распорка может располагаться:

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

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

Для обеспечения надлежащего закрепления верхних частей колонн в положении
Для оказания помощи при строительстве конструкции
Для стабилизации верхних частей колонн, если существует граничное условие пожара

[вверх] Портализированные отсеки

Продольная устойчивость с использованием портальных пролетов

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

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

[вверх] Стяжки для ограничения продольных нагрузок от кранов

Дополнительная распорка в плоскости подкрановой балки

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

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

[вверху] План раскоса

Вид сверху, показывающий оба концевых отсека с подкосами

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

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

[вверху] Ограничение на внутренние фланцы

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

[вверх] Подключения

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

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

Конструкция соединений, выдерживающих момент, подробно описана в SCI P398.

Типовые соединения портальной рамы

Соединения на резьбе

[вверх] Основания колонн

Типовая номинально штифтовая база

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

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

Жесткость номинально закрепленного основания можно принять равной следующей пропорции жесткости колонны:

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

[вверх] Список литературы

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

[вверх] Дополнительная литература

[вверх] Ресурсы

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

Стропильная система безраспорная: Стропильные системы скатных крыш: распорные, безраспорные, пристройки, веранды

Стропильные системы скатных крыш: распорные, безраспорные, пристройки, веранды

Варианты конструкций ↑

Стропильные системы ↑

Наслонные или висячие ↑

Наслонные стропила

Висячие

Распорные или безраспорные ↑

Распорная

Безраспорная

Способы крепления ↑

Установка безраспорных стропил на дом из газобетона

Как правильно создать безраспорную кровельную систему?

Наслонная стропильная система – особенности и основные узлы

Устройство и функции

Состав

Виды

Особенности

Видео-инструкция

безраспорная стропильная система двухскатной крыши

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

С висячими стропилами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Для мансардных крыш

Для больших домов

С наслонными стропилами

Безраспорные схемы и узлы врубок

Варианты стропильных систем со схватками

Распорные и безраспорные наслонные стропила

Системы наслонных стропил с подкосами

Какие бывают двухскатные крыши

Система для домов с двумя внутренними несущими стенами

Варианты конструкций ↑

Типы крыш и стропильные системы

Односкатная

Двускатная (обычная и полувальмовая)

Четырехскатная (вальмовая, полувальмовая и шатровая)

Ломаная (она же мансардная)

Стропильные системы ↑

Наслонные или висячие ↑

Наслонные стропила

Распорные или безраспорные ↑

Безраспорная

Способы крепления ↑

Задачи и функции стропильных систем

Факторы выбора «костяка» крыши

Базовые варианты стропильных систем

Из каких элементов состоит и каких видов бывает стропильная система двухскатной крыши

Виды стропильных систем для двухскатной крыши

Висячая система

Для небольших домов

Для мансардных крыш

Для больших домов

Наслонная система

Безраспорный каркас

Со схватками

С подкосами

С двумя опорами внутри помещения

Нагрузка на стропила по схеме

Устройство стропил для мансардной крыши

Устройство стропил для чердачного помещения

Стропильная система двухскатной крыши: элементы

Рекомендации по самостоятельной установке стропильной системы

Крепление мауэрлата

Сборка ферм

Крепление к мауэрлату

Установка конька

Обустройство обрешетки

Наслонные стропила двухскатной крыши: конструкция, узлы, крепление

Устройство наслонных стропил

Какими отличиями обладают наслонные стропила и висячие?

Особенности безраспорной системы

Специфика распорной системы

Что включается в подстропильные элементы системы?

Посмотрите еще статьи:

Стропила без подкосов — Все о ремонте и строительстве

Безраспорные наслонные стропила

Распорные наслонные стропила

5 советов по предотвращению сезонного расширения и сокращения

Структурные проблемы кровли в Колорадо