Укрепление крыши тросами к земле. Усиление и ремонт существующих стропильных конструкций. Расчет угла наклона и нагрузок

Крыша является верхним конструктивным элементом сооружения, который предохраняет деревянный дом от воздействий атмосферы. состоит из стропильных ног и обрешетки. Данная система поддерживает крышу, намного облегчает монтаж кровельных покрытий и является одним наиболее важным конструкционным элементом дома.

Долговечность и сохранность крыши обеспечивается грамотным обустройством системы вентиляции чердачного помещения либо воздушной вентилируемой прослойкой в бесчердачной крыше, правильным содержанием кровельного покрытия, и, самое главное, необходимо производить своевременное усиление либо ремонт стропил. Причины ремонта стропильной конструкции могут зависеть от больших снеговых нагрузок, при которых стропила подламываются, и, как следствие, от длительного затекания – загнивают и разрушаются. Причины ремонта стропил при загнивании поясняются тем, что в качестве материала для стропильной системы при сооружении домов используются доски и брусья из .

В нашей статье рассмотрим варианты, которые позволяют произвести усиление стропильной конструкции, а так же расскажем о способах восстановления поврежденных и сгнивших стропильных ног и участков мауэрлата.

Усиление несущей стропильной конструкции с помощью применения различных вариантов

В и стропильных системах, чтобы увеличить несущую способность стропильных ног, применяют несколько вариантов установок. Усиливают стропила дополнительной деревянной балкой — подмогой , двусторонними накладками и установкой подкосов , либо обустройством дощато-гвоздевой фермы.

Участок пролета стропильной ноги между подстропильной ногой и мауэрлатной балкой, даже при сечении материала, подходящего под прочностные характеристики, может не пройти расчет на прогиб. В данном случае, единственным решением в создавшейся ситуации, является увеличение высоты стропильных ног. Усиление стропила можно произвести и методом включения в балку подмоги. Роль подмоги выполняет дополнительная деревянная балка, сечением, подобранным под расчеты на прогиб, включая высоту сечения стропила. Месторасположение подмоги находится в промежутке между подстропильной ногой и мауэрлатом (рис.). Крепится дополнительная балка к стропильной ноге зубчатыми пластинами из металла либо болтовыми хомутами.

Место опоры неразрезной стропильной ноги на подкос является довольно опасным узлом, где может возникать достаточно большой изгибающий момент. При увеличении изгибающего момента выходом из опасной ситуации может быть лишь увеличение сечения и высоты стропильной ноги. Другой вариант решения заключается в увеличении ширины стропила. Ширину неразрезной стропильной ноги можно увеличить с помощью двусторонних дощатых накладок (рис.). Накладки шириной подбираем путем расчета суммарного сечения стропильной балки на максимальный изгибающий момент. К балке накладки крепятся с обеих сторон болтовыми хомутами, болтами либо гвоздевым боем.

При усилении стропильной ноги двумя способами единовременно, например, усиление стропила подмогой и двусторонними дощатыми накладками, рекомендуют балку стропильной ноги увеличить по длине и край ее опирания на покос вывести за узел. Применение данного конструктивного решения решит не только усиление место прогиба в пролете, но и усиление опорного узла.

Часто при различных обстоятельствах возникает потребность произвести реконструкцию крыши под более крутой скат. При этом делается установка новых стропильных ног, методом их сращивания перекрестной стенкой из досок гвоздевым боем со старой стропильной системой, если это позволяет целостность и сохранность старых стропил. Новые стропила вводятся в конструкцию ниже либо поверх старых стропил. При этом образуется дощато-гвоздевая ферма (рис.), которая обеспечивает и новый угол уклона кровли и повышает жесткость стропильной системы.

Рассмотренный выше способ усиления стропильной конструкции ускоряет процесс работ за счет того, что старую крышу можно не демонтировать. При этом не увеличивается подкрышное пространство, и если цель изменения угла уклона крыши было , то дополнительного объема мы не получим.

Способы восстановления поврежденной стропильной конструкции

Часто усиление стропильной конструкции подразумевает своевременный ремонт стропил. Причины ремонта стропильной конструкции возникают при подгнивании конца стропильной ноги. Загнивание древесины может произойти по причине использования сырого материала для балок либо при отсутствии правильно обустроенной вентиляции холодного чердачного помещения. Подгнивание мауэрлата либо концов стропильных ног может происходить и из-за отсутствия чердачных продухов.

При достаточном обеспечении вентиляции и достойном утеплении чердака может наступать и при повреждении воздушных продухов и пароизоляции в конструкции мансардного помещения. Главная причина гниения стропильных ног и мауэрлата скрывается в протечке кровли либо в отсутствии слоя гидроизоляции между кладкой стены и древесиной, где часто увлажнение древесины происходит от кладки.

В данном случае, при подгнивании конца стропильной ноги, узел опирания балки на мауэрлат теряет свою надежность и требуется усиление стропила в узле опирания. Решить задачу можно методом прикрепления дополнительного подкоса к нижнему концу стропильной ноги, и упереть его в эту же мауэрлатную балку (рис.). Крепление дополнительных подкосов производят гвоздевым боем с опиранием на стропиле в прибоины.

Дополнительную устойчивость балке стропильной ноги можно придать, если раздвинуть нижние концы дополнительных подкосов. Если усиливающие подкосы упереть в дополнительный лежень, таким образом, появляется возможность частично уменьшить прогиб стропильной ноги в пролете между мауэрлатом и подстропильной ногой.

Восстановить и усилить поврежденные участки конструкции можно с помощью нескольких способов, которые рассмотрим ниже.

Например, ремонт узла опирания стропильной ноги на мауэрлат, можно произвести с помощью деревянных накладок, которые опираются на мауэрлат торцом. Заметим, что данный способ используют лишь при одиночном повреждении стропильной балки с последующей установкой скрутки из проволоки.

Ремонт стропильной ноги можно произвести с помощью прутковых протезов (рис.). Преимущество данного способа заключается в применении при массовых повреждениях стропильной балки. Ремонт стропил с использованием прутковых протезов начинается с закрепления стропильной балки на временных опорах. Далее поврежденную часть стропила необходимо выпилить, для этого нужно разобрать часть кровельного покрытия. Прутковый протез надевается на стропильную балку и опирается на мауэрлат. Протез должен быть обеспечен опорной площадкой предотвращающей сползание стропильной ноги, которая в него упирается. Подкосная решетка обеспечивает жесткость сжимания верхнего пояса протеза.

Причины ремонта стропильной конструкции часто заключаются в повреждении конца стропильной ноги и подгнивании участка мауэрлата, на который опирается стропильная балка. При такой ситуации можно воспользоваться накладками, опирающихся на балку (рис.). Для начала стропильную ногу закрепим на временных опорах и выпилим поврежденные участки мауэрлата и стропильной ноги. Далее в кладку забьем костыли и уложим на них метровую балку. На перекрытие либо непосредственно на стену можно уложить лежень длиной в один метр, если это допускает сделать конструкция перекрытия либо стен. По обе стороны стропильной ноги укрепляем гвоздевым боем усиливающий подкос и упираем его в уложенную балку. Для поддержки обрешетки сделаем новую удлиненную кобылку.

Обеспечение нормального процесса воздухообмена в чердачном перекрытии является одним из наиболее важных моментов для сохранности древесины деревянной конструкции крыши. При недостаточном обмене воздуха в чердачном помещении происходит развитие грибковых спор и как следствие, загнивание древесины. Для восстановления вентиляции необходимо провести ряд мероприятий (рис.).

Стоит знать, что площадь сечения продухов и слуховых окон должна составлять от 1/300 до 1/500 от площади всего чердачного перекрытия. Ширина продухов не должна превышать 2,5 см. Изучив характер движения потоков воздуха в помещении и определив температуру воздуха на границе утеплителя, может появиться необходимость в дополнительных слуховых окнах и продухах. Заметим, что на верхней границе утеплителя температура воздуха не должна превышать двух градусов вне зависимости от уровня отрицательного показателя температуры наружного воздуха.

Может быть, что появится необходимость увеличить толщину слоя утеплителя. Для этого его стоит измерить, может, будет достаточно и просто разрыхлить слежавшийся утеплитель (это необходимо делать один раз в течение пяти лет). Проблема при недостаточном воздухообмене может скрываться и в поврежденной пароизоляции, находящейся под слоем утеплителя, для этого ее стоит просто восстановить.

Стоит добавить, что людей решивших строить сруб, может смущать кирпичная стена на изображениях. Не беспокойтесь, она тут не играет никакой роли, так как стропильная система одинакова, как в кирпичном, так и в деревянном доме. Ваша задача — ознакомиться с тем, как ее ремонтировать и мы в данной статье попытались дать исчерпывающую информацию. Пользуйтесь ей и все у вас будет в целости. Но кроме этого может ознакомиться и с другими материалами нашего сайта.

Дедюхова Полина

Для увеличения несущей способности стропильных ног как в наслонных, так и висячих стропильных системах применяют установку разгружающих балок (подмог), двухсторонних накладок и подкосов.

Усиление стропильных ног подмогой

Как показывают многочисленные поверочные расчеты, стропила в пролете между мауэрлатной балкой и подстропильной ногой с размерами сечения, подобранными по прочностным характеристикам, часто не проходили расчет на прогиб и приходилось увеличивать их высоту. Изготовить стропильную ногу переменного сечения можно включением в нее дополнительной деревянной балки - подмоги. Подмогу крепят в пролете между мауэрлатом и подстропильной ногой, ее высотой добирают высоту сечения стропила, чтобы оно проходило по расчету на прогиб. Крепят подмогу болтовыми хомутами или металлическими зубчатыми пластинами.

В неразрезной стропильной ноге, как правило, возникает необходимость усилить узел ее опирания на подкос. По расчетной схеме в узле опирания на подкос возникает наибольший изгибающий момент. Если усиление не выполнить вовремя, впоследствии придется увеличивать сечение всей стропильной ноги. Прогиба в этом узле нет, поэтому можно увеличить не высоту стропила, а его ширину, путем закрепления двусторонних дощатых накладок. Ширина накладок подбирается при расчете сечения стропила на максимальный изгибающий момент. Накладки крепятся гвоздевым боем, болтами или, как и в предыдущем случае, болтовыми хомутами. Если стропило уже усиливается подмогой, то ее нужно сделать длиннее и вывести край за узел опирания на покос. В этом случае решается сразу две задачи: усиление опорного узла и прогиба в пролете.

При реконструкции кровли под более крутой скат устанавливают новые стропила, сращивая их со старыми (если они не сгнили) дощато-гвоздевой перекрестной стенкой. Новые стропила могут быть введены, как поверх старых стропил, так и ниже их. Образующаяся при этом ферма обеспечивает не только новый уклон, но и повышенную жесткость стропильной конструкции. Этот метод позволяет не разбирать старую крышу и ускоряет работы, но и подкрышное пространство не увеличивает. Если целью изменения уклона скатов было устройство мансарды, то объем чердака останется прежним.

Усиление стропил устройством дощато-гвоздевой фермы

Иногда конец стропильной ноги подгнивает, опирание на мауэрлат получается ненадежным. В этом случае к нижнему концу стропильной ноги можно прикрепить дополнительные подкосы, которые упирают в ту же мауэрлатную балку или в дополнительный лежень. Рекомендуется раздвигать нижние концы дополнительных подкосов - они обеспечивают лучшую устойчивость стропила. А подкосы, опертые на дополнительный лежень, частично могут уменьшить прогиб стропила в пролете между подстропильной ногой и мауэрлатом. Дополнительные подкосы крепят гвоздевым боем с опиранием в прибоины на стропиле.

При использовании в строительстве крыши сырой древесины (влажностью более 25%) и недостаточной вентиляции холодного чердака, при высоко расположенных слуховых окнах, малой их площади, либо при отсутствии чердачных продухов, возможно загнивание нижнего конца стропильных ног или мауэрлата.

Также загнивание может наступить при отсутствии или повреждении пароизоляции и воздушных продухов в конструкции утепленной мансардной крыши или закупоривание их концов. Либо при увлажнении древесины стропильных ног и мауэрлата в крышах любого типа при протечке кровли, либо при отсутствие гидроизоляционного слоя между древесиной и кладкой стены и увлажнение древесины от кладки.

Существует несколько способов восстановления и усиления поврежденных конструкций.

1. Применение деревянных накладок. Их используют при одиночном повреждении стропильных ног. Усиление проводят путем установки усиливающих деревянных накладок с закреплением болтами или гвоздевым боем. Опирание накладок на мауэрлат должно быть всем торцом с последующей установкой проволочной скрутки.

2. Использование прутковых протезов. Их применяют при массовом повреждении стропильных ног.

До начала работ поврежденную стропильную ногу укрепляют на временных опорах, разбирают покрытие и выпиливают сгнившую часть стропильной ноги.

Протез надевают на стропильную ногу и укладывают на мауэрлат. Спиленный торец стропильной ноги упирают в опорную площадку протеза, которая предотвращает ее сползание.

Жесткость верхнего сжатого пояса протеза обеспечивает подкосная решетка.

3. Использование накладок, опирающихся на балку. Этот вариант применяют при необходимости замены сгнившего участка мауэрлата и конца стропильной ноги. До начала работ стропильную ногу укрепляют временными опорами, вырезают сгнившие участки ноги и мауэрлата, забивают в кладку костыли и укладывают на них балку длиной 1 м. Если конструкция стен и перекрытия позволяет, а чаще всего это именно так, то на стену или перекрытие укладывают метровый кусок лежня. В эту балку упирают два подкоса, закрепленные на гвоздях по обе стороны стропильной ноги. Обрешетку поддерживают новой удлиненной кобылкой

При недостаточном воздухообмене чердачного помещения, а вследствие этого развитии грибковых спор и загнивания древесины деревянных конструкций крыши проводят ряд мероприятий для восстановления вентиляции (рис. 74). В чердачном помещении следует изучить характер движения воздуха, определить температуру воздуха на верхней границе утеплителя (она не должна превышать 2°С при любой отрицательной температуре наружного воздуха) и устроить дополнительные продухи и слуховые окна. Площадь сечения слуховых окон и продухов должна составлять 1/300–1/500 площади чердачного перекрытия..

Ширина продухов должна быть в пределах 2–2,5 см. Нужно измерить и при необходимости увеличить до расчетной толщину утеплителя. Слежавшийся утеплитель необходимо разрыхлять примерно один раз в пять лет. У наружных стен при ширине до 1 м толщина его может быть увеличена до 50% выше расчетной. Следует проверить и, если необходимо, то восстановить пароизоляцию под слоем утеплителя.

Устройство нормального процесса воздухообмена в чердачной крыше

В случае надстройки сооружения реконструкционные мероприятия предусматривают полную замену крыши. Согласно проекту и эскизам архитекторов, она приобретает более сложные и архитектурно-выразительные формы, но в её основу опять-таки заложена стропильная система.

В качестве материала для конструкции крыши лучше всего выбрать дерево, так как оно обладает небольшим весом и технологичны в монтаже.

Конечно, есть и определенные недостатки, древесина хорошо горит и подвержена гниению. Поэтому уже на стадии проектирования должны быть предусмотрены (а при эксплуатации строго соблюдаться) конструктивные и защитные мероприятия, к которым относятся: устройство прокладок из водоизоляционных материалов в местах соприкосновения дерева с кирпичом, предотвращение протечек кровли, создание и поддержание в сохранности влагоизоляционного и пароизоляционного слоев, оборудование вентилируемых зазоров, а также обработка древесины антисептиками или огне- и биозащитными препаратами.

В зависимости от формы крыши, наличия и расположения внутренних опор, величины пролета, а также действующих нагрузок, конструкция стропильной системы может быть разной, но она всегда состоит из следующих элементов:

Наслонные стропила устанавливают в зданиях с внутренними несущими стенами, опирая стропильные ноги не менее чем в трех местах. В зависимости от величины пролета, может быть соответственно увеличено количество промежуточных точек опирания. В каменных домах такие стропила опираются на мауэрлаты (опорные бруски, жестко связанные с конструкцией стены) и крепятся к ним. Верхние концы стропил соединяют боковыми накладками внахлест и опирают на стойки, расположенные в средней части стропильной фермы. Такие элементы работают как балки – только на изгиб.

В строениях без несущих внутренних стен устанавливают конструкции из висячих стропил . Они опираются только на две крайние опоры (например, лишь на стены здания без промежуточных опор). В этом случае стропильные ноги работают на сжатие и изгиб. Кроме того, конструкция создает значительное горизонтальное распирающее усилие, которое передается стенам. Уменьшить это усилие помогает затяжка (деревянная или металлическая), соединяющая стропильные ноги. Она может располагаться как у основания, так и выше. Чем выше она находится, тем мощнее ей полагается быть. И тем надежнее должно быть ее соединение со стропилами.

Мауэрлат. Стропильные ноги опираются не на сами стены, а на опорный брус — мауэрлат. В деревянных конструкциях мауэрлатом является верхний венец сруба (бревно, брус). При кирпичных стенах это специально устанавливаемый заподлицо с внутренней поверхностью стены брус (с наружной стороны он должен ограждаться выступом кирпичной кладки). Между мауэрлатом и кирпичом обязательно прокладывается слой влагоизолирующего материала (например, два слоя рубероида).

Верхние концы стропильных ног, если это необходимо, могут поддерживаться системой стоек и раскосов . Их задача — разгрузить стропильные ноги, передав нагрузку на внутренние стены или опорные столбы, а также обеспечить конструкции жесткость.

В местах отсутствия несущих стен пятки стропильных ног могут опираться на мощные продольные балки — боковые прогоны, длина которых ограничена действующей на них нагрузкой.

Коньковый прогон. В вершине стропильной конструкции любой крыши укладывают прогон, соединяющий стропила (фермы) между собой. Именно на нем будет в дальнейшем устроен конек крыши.

Если в плоскости стропильных ног жесткость обеспечивается самими стропильными фермами, то для противостояния ветровым нагрузкам, действующим, например, со стороны щипца (фронтона), в каждом скате крыши устанавливают необходимое количество диагональных связей. Ими могут служить доски толщиной 30-40 мм, прибитые к основанию крайней стропильной ноги и к середине (или выше) соседней.

Наиболее экономичным и конструктивно простейшим является решение с применением наслонных стропил. Желательно такое расположение основных опор, которое приводит конструкции стропил к симметричным и уравновешенным решениям.

В направлении продольной оси здания продольная устойчивость стропил и прочность их опор должны обеспечиваться системой стоек, прогонов и подкосов, а прочность основания подстропильных стоек – соответствующими подкладками и лежнями. Конца стропильных ног, уложенных на мауэрлаты, следует связывать с нижележащей кладкой проволочными скрутками, прикрепляемые к ершам, которые заделывают в кладку. Расстояние от верха чердачного перекрытия до верха мауэрлата не следует делать более 50 см, а до низа среднего лежня – 40 см. высота от того же перекрытия до низа ригеля для удобства движения по чердаку не должно быть менее 1,8 м.
Стропильная система должна обладать достаточной прочностью и устойчивостью, чтобы выдерживать массу собственных конструкций и работающих на крыше людей, а также снеговую и ветровую нагрузки. Поэтому все элементы обязательно должны рассчитываться, а уже по результатам расчета подбираются требуемые сечения и производятся все необходимые проверки.

Основным назначением кровли является защита от атмосферной влаги.

Настил служит для укладки и поддержания кровли, воспринимает нагрузки от собственного веса кровли, давление ветра, веса снега и т.п. и передает их на стропильные конструкции. Также он способствует правильной вентиляции воздуха внутри кровли, что снижает опасность загнивания, резко уменьшает уровень конденсации влаги. На их изготовление расходуется большая часть древесины, используемой при сооружении деревянных покрытий, поэтому их экономное проектирование во многом определяет экономическую эффективность покрытия в целом. Настилы не только служат основанием водо- и теплоизоляционных слоев покрытия, но и принимают участие в обеспечении устойчивости стропильных и подстропильных конструкций при восприятии основных вертикальных и ветровых нагрузок.

Конструкция настила зависит от типа кровли и теплоизоляционных свойств покрытия. При рулонной кровле он должен иметь сплошную ровную дощатую или фанерную поверхность, на которую непосредственно можно наклеивать рулонный ковер. Утеплитель при этом может быть жестким и располагаться поверх настила под кровлей или быть мягким и располагаться в полостях, как в клеефанерных плитах. Сам настил состоит из двух слоев досок, соединяемых гвоздями. Верхний защитный слой из досок толщиной 16-22 мм и шириной не более 100 мм укладывают под углом 45 0 к нижнему рабочему настилу, который для лучшего проветривания делают разреженным из досок толщиной 19-32 мм (по расчету).

При кровле из штучных материалов в виде волнистых листов асбестоцемента, стеклопластика, металлических листов или черепицы настил должен иметь для них отдельные опоры в виде досок или брусьев обрешетки сечением не менее 50х50 мм или открытых ребер клеефанерных плит. Утеплитель при этом может быть мягким и располагаться между брусками обрешетки или между ребрами клеефанерных плит. С таким видом кровли особенно эффективно применение деревянных покрытий, так как она паропроницаема, способствует высыханию древесины и препятствует ее загниванию.

Для изготовления настилов и обрешетки, как правило, применяют древесину хвойных пород третьего сорта. Допускается применение древесины мягколиственных пород: тополя, осины и ольхи для обрешетки, а также одинарных настилов при условии доступности осмотра и проветривания чердачных помещений.

Настилы и обрешетку под кровлю рассчитывают по двум вариантам сочетания нагрузок:

С обственный вес и снег (расчет на прочность и прогиб);

Собственный вес и сосредоточенный монтажный груз 1 кН (расчет только на прочность).

При расчете по второму сочетанию груз принимают с коэффициентом надежности по нагрузке (ɣ f =1,2) и распределяют на две доски или бруска при расстоянии между их осями равном или менее 150 мм и на одну доску или брусок при расстоянии более 150 мм – при одиночном настиле. При двойном дощатом перекрестном настиле сосредоточенный груз распределяют на ширину 500 мм рабочего настила.

Расчетное сопротивление древесины изгибу при расчете настилов и обрешетки кровли умножают на коэффициент условий работы 1,15. При расчете на сосредоточенный груз, кроме того, расчетное сопротивление умножают на коэффициент 1,2 (монтажная нагрузка).

Настилы и обрешетку рассчитывают с учетом их неразрезности в пределах двух пролетов. За расчетный пролет l принимают расстояние между осями стропильных ног.

При загружении двухпролетной балки равномерно распределенной нагрузкой от собственного веса и снега наибольший изгибающий момент на средней опоре равен:

где q – равномерно распределенная нагрузка от собственного веса и снега, кН/м; l — расчетный пролет, м.

А относительный прогиб в пролете:

где q n – нормативная распределенная нагрузка от собственного веса и снега, кН/м; E J

При загружении двухпролетной балки собственным весом g и сосредоточенным грузом Р наибольший момент в пролете равен:

где g – собственный вес элемента, кН/м; P — сосредоточенный монтажный груз, кН.

При углах наклона кровли α = 10 0 учитывают, что собственный вес кровли и обрешетки равномерно распределен по поверхности (скату) крыши, а снег – по её горизонтальной проекции. Поэтому полная нагрузка на 1 пог. м бруска составляет:

,
p c – снеговая нагрузка на 1 м 2 горизонтальной проекции кровли; s – расстояние между осями брусков по скату кровли.

Прочности брусков обрешетки проверяют с учетом косого изгиба по формуле:

где М х и М у – составляющие расчетного изгибающего момента от носительно главных осей х и у, кН·м; W х и W у – моменты сопротивления поперечного сечения бруска для осей х и у, см 4 ; Ru – расчетное сопротивление бруска на изгиб бруска, кН/cм 2 .

Полный прогиб бруска с учетом косого изгиба определяют по формуле:

,
где f x и f у – прогибы бруска по осям х и у, см.

В качестве примера рассмотрим блок-схему расчета разреженного настила (обрешетки) под кровлю из металлочерепицы при следующих данных: угол наклона кровли к горизонту α = 30° (cos α = 0,866; sin α = 0,5); расстояние между осями брусков s = 60 см; расстояние между осями стропильных ног В = 80 см; нормативный снеговой покров - 224 кг/м 2 . Обрешетку проектируем из брусков сечением 5 х 5 см.

Определим погонную равномерно распределенную нагрузку на один брусок, сбор нагрузок, представив в табличной форме.

Сбор нагрузок на обрешетку

	q н , кН/м	Коэффициент перегрузки	q р , кН/м
Постоянная:
Металлочерепица	0,02	1,05	0,02
Брусок обрешетки 0,05м х 0,05м х 5кН/м 3	0,013		0,014
Итого:	0,03		0,03
Временная:
	0,78		1,10
Всего:	0,81		1,13

Обрешетку рассматриваем как двухпролетную неразрезную балку с пролетом l = В = 80 см. Определяем наибольшие изгибающие моменты:

а) для первого сочетания нагрузок (собственный вес и снег):

б) для второго сочетания нагрузок (собственный вес и монтажная нагрузка):

Более невыгодный для расчета прочности бруска - второй случай нагружения.

Так как плоскость действия нагрузки не совпадает с главными плоскостями сечения бруска, брусок рассчитываем на косой изгиб. Составляющие изгибающего момента относительно главных осей бруска равны:

Моменты сопротивления и инерции сечения:

W x = 21см 3 ; W y = 21 см 3 ; J x = 52см 4 ; J y = 52 см 4 .

Наибольшее напряжение:

При расчете по второму случаю нагружения проверка прогиба бруска не требуется. Определим прогиб бруска при первом сочетании нагрузок: Прогиб в плоскости, перпендикулярной скату:

см.

Прогиб в плоскости, параллельной скату:

см.

Полный прогиб: см.

Относительный прогиб:

Стропильные ноги устраивают из досок, брусьев, пластин или бревен. Для изготовления стропил используют бревна небольших диаметров (12-24 см), в то время как для получения пиломатериалов необходимого сечения требуется круглый лес больших диаметров (пиловочник). Расчетное сопротивление изгибу для бревен R u = 1,6 кН/см 2 больше, чем для досок R u = 1,3 кН/см 2 , а также в бревнах более высокий предел огнестойкости.

Наслонные стропила при правильном их конструировании и устройстве – безраспорная конструкция. Чтобы стропила не вызывали появление распора, надо опорные плоскости врубок в местах опирания стропильных ног на мауэрлаты и прогоны делать горизонтальными и погашать распор, вызываемый продольными усилиями, которые возникают в стропильных ногах, устройством горизонтальных парных схваток или ригелей.

Стропильные ноги при углах наклона кровли α = 10 0 рассчитывают как балки с горизонтальной осью, а при углах α = 10 0 — как балки с наклонной осью. Во втором случае постоянную нагрузку, вычисленную на 1 м 2 поверхности (ската) кровли, делят на cos α, приводя её к нагрузке на 1 м 2 плана покрытия. Нагрузка на стропильную ногу собирается с грузовой площади, ширина которой равна шагу расстановки стропил.

В случаях, когда пролеты большие, проектируют сборные наслонные стропила, отдельные монтажные элементы которых доставляются на строительную площадку, где производится их укрупнительная сборка и установка на месте.

Расчет сборных наслонных стропил под кровлю из металлочерепицы для здания шириной 5,1+2,1+5,1 = 12,3 м ведем с учетом конструктивной схемы здания. Наружные стены здания – кирпичные, чердачное перекрытие сборное железобетонное, в качестве внутренних опор выступают внутренние несущие кирпичные стены. Угол наклона кровли к горизонту α = 30° (cos α = 0,866; sin α = 0,5). Нормативный снеговой покров - 224 кг/м 2 .

Стропильную конструкцию проектируем из следующих сборочных элементов: обрешетки 1, стропильных ног 2, треугольных безрешетчатых ферм 3, мауэрлатов 4, прогонов 5 и опорных рам 6.

Сборные наслонные стропила

Детали стропильной ноги, фермы, прогона и опорной рамы: 1 – стропильная нога; 2 – ригель; 3 – стойка; 4 — подкос

Шаг расстановки стопил принимаем В = 0,8 м. обрешетку устраиваем из брусков сечением 50 х 50 см, расчет обрешетки аналогичен расчету настила.

Расчёт стропильных ног . Стропильные ноги опираются одним концом на мауэрлат сечением 15 х 15 см, а другим – на консоль треугольной формы. Консоли устроены для уменьшения длины (которая должна быть не более 6.5м) и размеров сечения стропильных ног.

Стропильные ноги сконструированы из двух досок, скреплённых в один монтажный элемент с помощью прокладок на гвоздях. Ось мауэрлата смещена относительно оси стены на 10см. Вначале определяется нагрузка на 1 пог.м горизонтальной проекции стропильной ноги.

Сбор нагрузок на стропильную ногу

	q н , кН/м	Коэффициент перегрузки	q р , кН/м
Постоянная:
Металлочерепица	0,03		0,04
Обрешетка 0,05м х 0,05м х 5кН/м 3	0,03		0,02
Контробрешетка 0,05м х 0,05м х 5кН/м 3	0,01		0,01
Гидропароизоляционная пленкаЮтафол Д	0 ,001		0,001
Стропильная нога 0,15м х 0,2м х 5кН/м 3:0,866	0,17		0,19
Итого:	0,24		0,26
Временная:
	1,79		2,51
Всего:	2,03		2,77

Вылет консоли фермы принимаем равным с = 100 см. Тогда пролет стропильной ноги в плане l 1 = 510 – 10 – 100 = 400 см. Изгибающий момент:

где q – суммарная (постоянная и снеговая) нагрузка на 1 пог.м. горизонтальной проекции стропильной ноги, кН/м;

l – пролет стропильной ноги в горизонтальной проекции, м.

.

Принимаем сечение из двух досок 5 х 20 см с моментом сопротивления и моментом инерции:

W = 667 см 3 и J = 6667 см 4 .

Напряжение изгиба не должно превышать расчетного сопротивления элемента на изгиб:

где М – изгибающий момент, кН·м; W – момент сопротивления поперечного сечения стропильной ноги, см 4 ; Ru – расчетное сопротивление на изгиб стропильной ноги, кН/cм 2 .

Относительный прогиб:

где q n – нормативная распределенная нагрузка на стропильную ногу, кН/м; E – модуль упругости древесины, кН/см 2 ; J – момент инерции сечения, см 4 .

.

Опорная реакция:

Составляющие опорной реакции, направленной вдоль оси стропильной ноги, вызывает в ней и в консоли треугольной фермы растяжение

Z = V sin α = 5,54∙0,5=2,77 кН

Для восприятия этой составляющей в месте описания стропильной ноги на консоль ставим один болт (d = 12 мм), работающий как односрезный нагель. Усилие, которое может выдержать болт: T н =3,6кН > 2,77кН.

Расчетные схемы: а – стропильной ноги; б – фермы; в – прогона; г – опорной рамы

Расчет фермы. Треугольная безрешетчатая ферма сконструирована из двух наклонных дощатых элементов с консолями и затяжки. Она может быть доставлена на место возведения в готовом виде или «россыпью» с доставкой отдельно элементов верхнего пояса и затяжки и последующей сборки их на строительной площадке.

Ферму рассматриваем как простейшую стержневую систему, нагруженную равномерно распределённой нагрузкой.

Сжимающее усилие в верхнем поясе фермы определяем по формуле:

Изгибающий момент на опоре:

Сечение пояса принимаем такое же, как и стропильной ноги, т.е. 2 х 5 х 20 см.

Напряжение в опорном сечении:

где R c — расчетное сопротивление сжатию, кН/cм 2 ; R u — расчетное сопротивление изгибу, кН/cм 2 ; N – сжимающее усилие в верхнем поясе фермы, кН; F – площадь поперечного сечения пояса, см 2 .

Вследствие большого разгружающего действия консоли проверку сечения пояса в пролёте не производим. Устойчивость пояса из плоскости системы обеспечивается жесткостью щитов обрешетки.

Усилие в затяжке определяем по формуле

Кроме того, на затяжку передаётся горизонтальная составляющая растягивающего усилия в консоли. Полное растягивающее усилие в опорном сечении консоли:

Горизонтальная составляющая этого усилия

.

Полное усилие, растягивающее затяжку,

Затяжку принимаем из одной доски сечением 5 х 13 см, соединяемой с верхним поясом болтом (d = 12 м), и четырьмя гвоздями 5 х 150 мм, работающими как двухсрезные нагели.

Несущая способность болта:

где k а – коэффициент, определяемый по нормативным документам; T c – несущая способность нагеля на один срез по, кН.

Длина замещения конца гвоздя во втором крайнем элементе по формуле:

где l гв — длина гвоздя, см; a – толщина крайнего пробиваемого элемента, см; с – толщина среднего пробиваемого элемента, см; п ш – число швов, пробиваемых гвоздем; d гв – диаметр гвоздя, см.

Несущая способность гвоздя:

по первому срезу ;

по второму срезу ;

на оба среза

Полная расчетная несущая способность соединения

,

где 0,9 – коэффициент, учитывающий снижение несущей способности соединения, выполненного на нагелях разных видов.

Расчётная площадь нетто затяжки:

.

Напряжение растяжения:

,

где R p – расчетное сопротивление растяжению.

Проверим консоль на растяжение с изгибом в опорном сечении:

Площадь нетто:

.

Напряжение в растянуто-изгибаемом элементе:

.

Прогоны укладываются на опорные консольные рамы. Полная длина вылета консоли рамы а 1 = 160 см. Расчетная длина вылета может быть принята равной полной длине, уменьшеной на 0,01l 1 , т.е.

Давление от стропильных ног на прогон с учетом собственного веса подстропильной конструкции (принимая его ориентировочно равным 2,5% нагрузки):

Максимальный изгибающий момент в прогоне:

Сечение прогона принимаем 15 х 20 см с W = 1000 см 3 .

Напряжение изгиба в прогоне найдем по формуле:

Отверстия для болтов просверлены заранее только в прогоне. В подбалке рамы отверстия сверлят через прогон только после окончательной сборки, выверк и скрепления прогона с подбалкой монтажными гвоздями.

Опорная рама состоит из подбалки, стойки и двух подкосов, скрепленных в один монтажный элемент накладками на гвоздях.

Подбалка опирается на подкосы и стойку, поэтому в расчетном отношении её можно рассматривать как двухпролетную балку с консолями.

Изгибающий момент в точке С пересечения осей подбалки и подкоса составляет:

Опорное давление в точке С равно:

Тангенс угла наклона оси подкоса к горизонту:

этому соответствуют: β = 65,41 0 , cos β = 0,0,416; sin β = 0,909.

Сжимающее усилие в подкосе:

Свободная длина подкоса:

Сечение подкоса принимаем 10 х 15 см.

Тогда гибкость будет равна:

Коэффициент продольного изгиба φ определим при. λ = 107 > 70, тогда:

где А = 3000 – коэффициент для древесины.

Проверим сечение на устойчивость:

где F сеч – площадь поперечного сечения подкоса, см 2 .

Глубину врубки подкоса в подбалку принимаем равной h вр = 3 см.

Напряжение смятия во врубке находим по формуле:

где b – ширина поперечного сечения подкоса, см; R смβ – расчетное сопротивление смятию во врубке при угле β.

Подбалку принимаем из бруса сечением 15 х 15 см.

Площадь и момент сопротивления ослабленного врубкой сечения подаблки равны:

Подбалка в расчетном сечении работает на совместное действие растяжения и изгиба. Усилие растяжения в подбалке:

Это усилие относительно оси ослабленного сечения приложено с эксцентриситетом:

Обратный изгибающий момент от эксцентричного приложения растягивающей силы в подбалке:

Расчетный изгибающий момент:

Напряжение растяжения в подбалке:

С целью повышения индустриальности скатного деревянного покрытия при массовой реконструкции можно применить деревянные фермы. Треугольные равнопанельные деревянные фермы пролетом до 15 м рассчитываются аналогично. Их сборка и монтаж не требует мощных грузоподъемных механизмов. Все элементы фермы выполняются из деревянного бруса, за исключением стоек, которые выполняются из стальных гнутосварных элементов.

Высота фермы определяется по пролету:

h ф =1/4L ф при L ф 14 м – 6-ти панельная ферма

h ф =1/5L ф при L ф 14 м — 8-ми панельная ферма

Шаг ферм зависит от нагрузок на покрытие и в зданиях рассматриваемого типа обычно составляет 3 до 6 метров. Пространственную жесткость такой конструкции покрытия придают связи .

Вертикальные связи между фермами размещаются так, чтобы ни одна ферма не осталась без вертикальных связей, что приводит к их расстановке через пролет между рамами, а при четном количестве пролетов они устанавливаются подряд в двух пролетах (например у одного из торцов здания). Связи верхних поясов ферм размещают в торцевых пролетах, но если длина здания превосходит 30 м, то они устанавливаются и в центральных пролетах, по возможности с равным шагом. Связи нижних поясов ферм расставляются так, чтобы их проекция на горизонтальную плоскость совпадала с проекцией связей верхних поясов ферм. Перечисленные связи принято называть ветровыми, так как они, придавая пространственную жесткость конструкции, позволяют наряду с прочими элементами каркаса распределять ветровую нагрузку, действующую на торец здания между всеми фермами.

Прогоны располагаются вдоль всего здания по узлам верхних поясов ферм. Стропильные ноги укладываются поперек прогонов в плоскости верхних поясов ферм с шагом от 0.8 до 1.2 м в зависимости от величины снеговой нагрузки. Шаг стропильных ног принят равным 1 м.

Рабочий настил рассчитывается на прочность и прогиб, как неразрезная 2-х пролетная балка.

Конструкция кровли: 1 – кровельное покрытие , 2 – бруски обрешетки и контробрешетки , 3 – подкровельный вентилируемый зазор , 4 – гидроизоляция, 5 – вентилируемый зазор над утеплителем кровли , 6 – межстропильный (основной) утеплитель, 7 — пароизоляция, 8 — дополнительный (подстропильный) утеплитель, 9 — внутренняя облицовка	Расчетная схема расчета настила

Самыми ответственными элементами деревянных ферм являются стержни нижнего растянутого пояса, на работе которых в большой мере сказывается вредное влияние неизбежных в строительной древесине пороков (сучков, косослоя, трещин), поэтому при конструировании, отборе лесоматериалов, изготовлении и наблюдении за фермами во время их эксплуатации, стержням нижнего пояса нужно уделять особое внимание.

С целью наиболее рационального использования достоинств конструктивных материалов, растянутые элементы деревянных ферм и выполняют металлическими.

Экономичность ферм определяется прежде всего расходом древесины и металла, а также трудоемкостью изготовления и монтажа конструкции.

При оценке типов деревянных ферм в отношении расхода древесины необходимо иметь в виду, что стоимость древесины в большой мере зависит от степени обработки и сортамента применяемых лесоматериалов. Так стоимость окантованных брусьев почти в полтора раза, досок в 2 раза и чистообрезных брусьев примерно в 2,5–3 раза выше стоимости круглых лесоматериалов.

Существенное влияние на расход древесины и металла может оказать очертание наружного контура фермы. Теоретически наивыгоднейшим очертанием контура является такое, при котором контур фермы приближается к очертанию эпюры моментов.

При одних и тех же нагрузках, качестве лесоматериалов, пролетах и высотах ферм наиболее легкими, а следовательно, и требующими наименьшего расхода древесины, будут сегментные фермы и трехшарнирные арки из них. Простота конструкции и экономичность, обусловленные статическими свойствами сегментных ферм, обеспечивают широкое распространение этих ферм в строительстве.

Многоугольные фермы с ломаным очертанием верхнего пояса также имеют относительно небольшой вес и отличаются простотой узловых сопряжений и экономичностью.

Полигональные фермы с наклоном верхнего пояса в 1/10-1/5 получаются более тяжелыми, чем сегментные фермы, но все же значительно более экономичными, чем фермы прямоугольного и треугольного очертания.

Наиболее тяжелыми из всех типов ферм оказываются треугольные фермы. Их применяют, как правило, для кровель из материалов, требующих значительного уклона (черепица, шифер и т.д.).

Использованные источники :

1. Капитальный ремонт стропильной системы и рекомендации по ее усилению

http://srubnbrus.com/952.html

2. СП 31-105-2002. 6.2 Устройство каркаса

3. Деревянные фермы. Выбор схемы фермы и её расчет

http://vunivere.ru/work3477

4. Проектирование и расчет деревянных конструкций: Справочник/И. М Гринь, В. В. Фурсов, Д. М. Бабушкин и др.; Под ред. И. М. Гриня.- К.: Будивэльнык, 1988.- 240 с: ил.

5. СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции. Актуализированная редакция

Стропила служат основой всей кровельной конструкции, а их монтаж - одна из наиболее ответственных задач при строительстве дома. Каркас будущей крыши можно изготовить и установить самостоятельно, соблюдая технологические особенности кровель разных конфигураций. Приведем основные правила по разработке, расчету и выбору стропильной системы, а также опишем поэтапно процесс установки «скелета» крыши.

Стропильная система: правила расчета и разработки

Стропильная система - несущая конструкция, способная оказывать сопротивление порывам ветра, принимать на себя все наружные нагрузки и равномерно распределять их на внутренние опоры дома.

При расчете стропильной конструкции учитывают следующие факторы:

1. Угол наклона крыши:
   • 2,5-10% - плоская кровля;
   • более 10% - скатная кровля.
2. Нагрузки на крышу:
   • постоянные - общий вес всех элементов «кровельного пирога»;
   • временные - давление ветра, тяжесть снега, вес людей, которые проводят на крыше ремонтные работы;
   • форс-мажорные, например, сейсмические.

Величину снеговых нагрузок рассчитывают исходя из особенностей климата региона по формуле: S=Sg*m , где Sg - вес снега на 1 м2, m -расчетный коэффициент (зависит от наклона кровли). Определение ветровой нагрузки базируется на таких показателях: тип местности, нормативы ветровой нагрузки региона, высота здания.

Коэффициенты, необходимые нормативы и расчетные формулы содержаться в инженерно-строительных справочниках

При разработке стропильной системы надо рассчитать параметры всех составляющих конструкции.

Элементы стропильной конструкции

Стропильная система включает в себя множество составляющих, выполняющих конкретную функцию:

Материалы для изготовления стропил

Стропила чаще всего изготавливают из деревьев хвойных пород (ель, лиственница или сосна). Для обустройства кровли применяют хорошо просушенную древесину с уровнем влажности до 25%.

Деревянная конструкция имеет один существенный недостаток - со временем стропила могут деформироваться, поэтому в несущую систему добавляют элементы из металла.

С одной стороны металл добавляет жесткости стропильному сооружению, но с другой - снижает срок эксплуатации деревянных частей. На металлических площадках и опорах оседает конденсат, который приводит к загниванию и порчи древесины.

Совет. При установке стропильной системы из металла и дерева надо позаботиться о том, чтоб материалы не соприкасались друг с другом. Можно использовать влагозащитные средства или применять пленочную изоляцию

В промышленном строительстве используют металлические стропила, выполненные из стального проката (двутавра, тавра, уголков, швеллера и т.д.). Такая конструкция более компактна, чем деревянная, но хуже удерживает тепло, и поэтому требует дополнительной теплоизоляции.

Выбор стропильной системы: висячие и навесные конструкции

Существуют два виды стропильных конструкций: висячие (распорные) и наслонные. Выбор системы определяется типом кровли, материалом перекрытия и природными условиями региона.

Висячие стропила опираются исключительно на внешние стены дома, промежуточные опоры не задействуются. Стропильные ноги висячего типа выполняют работу на сжатие и изгиб. Конструкция создает горизонтальное распирающее усилие, передающееся к стенам. При помощи деревянных и металлических затяжек можно снизить эту нагрузку. Затяжки монтируют у основания стропил.

Висячая стропильная система часто используется для создания мансарды или в тех ситуациях, когда пролеты на крыше составляют 8-12 м, а дополнительные опоры не предусмотрены.

Наслонные стропила монтируются в домах с промежуточной столбчатой опорой или дополнительной несущей стеной. Нижние края стропил фиксируются на внешних стенах, а их средние части - на внутреннем простенке или несущем столбе.

Установка единой кровельной системы над несколькими пролетами должна включать распорные и наслонные стропильные фермы. В местах с промежуточными опорами монтируют наслонные стропила, а где их нет - висячие.

Особенности обустройства стропил на разных крышах

Двускатная крыша

Двускатная крыша, согласно строительным нормам, имеет угол наклона до 90°. Выбор наклона во многом определяется погодными условиями местности. В районах, где преобладают обильные осадки лучше устанавливать крутые скаты, а там, где господствуют сильные ветра - пологие кровли, чтоб максимально снизить давление на сооружение.

Распространенный вариант двускатной крыши - конструкция с углом наклона 35-45°. Такие параметры специалисты называют «золотой серединой» расхода строительных материалов и распределения нагрузки по периметру здания. Однако в таком случае чердачное помещение будет холодным и здесь не получится обустроить жилую комнату.

Для двускатной крыши применяется наслонная и висячая стропильная система.

Шатровая крыша

Все скаты крыши имеют одинаковую площадь и одинаковый угол наклона. Конькового прогона здесь нет, а стропила соединяются в одной точке, поэтому монтаж такой конструкции достаточно сложен.

Шатровую крышу целесообразно устанавливать при выполнении двух условий:

• основание постройки квадратной формы;
• в центре сооружения имеется несущая опора или стена, на которую можно будет зафиксировать стойку, поддерживающую стык стропильных ног.

Создать шатровую крышу можно и без стойки, но при этом конструкцию надо усилить дополнительными модулями - стойками затяжками.

Вальмовая крыша

Традиционная конструкция вальмовой кровли предполагает наличие накосных стропил (диагональных), направленных к углам постройки. Угол наклона ската такой крыше не превышает 40°. Диагональные прогоны обычно делают с усилением, так как именно на них приходится существенная часть нагрузки. Изготовляют такие элементы из сдвоенной доски и прочного бруса.

Места стыковки элементов обязательно подпираются стойкой, которая повышает надежность сооружения. Опора располагается на расстоянии ¼ длины больших стропил от конька. На месте фронтонов двускатной крыши устанавливаются укороченные стропила.

Стропильная конструкция четырехскатной кровли может включать очень длинные диагональные элементы (более 7 м). В этом случае под стропила надо монтировать вертикальную стойку, которая будет опираться на балку перекрытия. В качестве опоры можно использовать шпренгель - балка располагается в углу крыши и фиксируется на смежных стенах. Шпренгельную ферму усиливают подкосами.

Ломаная крыша

Ломаные крыши обычно создаются для обустройства большей мансарды. Установку стропил при таком варианте кровли можно разбить на три этапа:

1. Монтаж П-образной конструкции - опоры для прогонов, которые удерживают стропильные ноги. Основание конструкции - балки перекрытия.
2. Устанавливается не менее 3-х прогонов: два элемента проходят по углам П-образного каркаса, а один (коньковый прогон) монтируется по центру мансардного перекрытия.
3. Монтаж стропильных ног.

Двухскатная крыша: установка стропил своими руками

Расчет угла наклона и нагрузок

Расчет двухскатной крыши конечно можно произвести самостоятельно, но все же лучше это доверить профессионалам, чтоб исключить погрешности и быть уверенным в надежности конструкции.

При выборе угла наклона надо учесть, что:

• угол 5-15° подходит не для всех кровельных материалов, поэтому сначала выбирают тип покрытия, а потом делают расчет стропильной системы;
• при угле наклона свыше 45° - возрастают материальные расходы на закупку составляющих «кровельного пирога».

Пределы нагрузки от воздействия снега колеблются от 80 до 320 кг/м2. Расчетный коэффициент для крыш с углом наклона меньше 25° составляет 1, для кровли с уклоном от 25° до 60° - 0,7. Это значит, что если на 1 м2 приходится 140 кг снежного покрова, то нагрузка на крышу со скатом под углом 40° составит: 140*0,7=98 кг/м2.

Для подсчета ветровой нагрузки берется коэффициент аэродинамического влияния и колебания ветрового давления. Значение постоянной нагрузки определяется суммированием веса всех составляющих «кровельного пирога» на м2 (в среднем - 40-50 кг/м2).

Исходя из полученных результатов, узнаем общую нагрузку на кровлю и определяем количество стропильных ног, их размер и сечение.

Монтаж мауэрлата и стропил

Установку стропил своими руками начинают с монтажа мауэрлата, который фиксируется анкерными болтами к продольным стенам.

Дальнейшее возведение конструкции выполняется в такой последовательности:

Установка стропил: видео

Способы соединения элементов стропильной конструкции: видео

Одним из самых ответственных этапов строительства дома является монтаж крыши, ведь для этого необходимо выбрать оптимальный вариант расположения стропил. Чтобы самостоятельно построить крышу, нужно рассмотреть несколько вариантов монтажа кровли, а также узнать об последовательности выполняемых действий.

Проектировка системы стропил

Для каждого дома следует проектировать стропильную систему, которая подходит именно для этого строения. Если этого не сделать, то нагрузка будет распределяться неравномерно, что может привести к перекосу крыши.

Для создания правильного проекта следует учитывать, что:

1. При необходимости в укладке утеплителя стропильную систему нужно делать таким образом, чтобы облегчить дальнейшую работу. Утеплители обычно продаются шириной
2. 1200 мм, поэтому шаг между стропилами следует подбирать с учетом именно этой характеристики. В противном случае утеплитель придется постоянно обрезать.
3. Мощность опор определяется сечением бруса, из которого они изготовлены. Также обращается внимание и на состояние древесины. Лучше выбирать смолистые брусья, так как они эксплуатируются дольше.

Предварительная обработка дерева и подготовительные работы

Перед началом работ брус необходимо обработать специальными составами, чтобы он был защищен от воздействия микроорганизмов и огня. Нанесение антисептика происходит до начала монтажа. Наносить состав нужно при помощи жестких кистей.

Чтобы состав защищал древесину как можно дольше, он наносится в два слоя (перед этим производится сушка материала). Установка стропил на крышу происходит только после полного высыхания нанесенных составов.

Подготовка начинается с проверки всех стен и перекрытий, а также проведение замеров. Если в некоторых местах стена отклоняется от горизонтали, это исправляется при помощи цементной стяжки. Если дом строится из дерева, неровности удаляются благодаря установке подкладок из древесины.

Для облегчения работы устанавливаются строительные леса. Они должны располагаться на уровне крыши.

Мауэрлат

Мауэрлат является основанием, на которое воздействует нагрузка, поэтому именно с него и начинается возведение стропильной системы. Расположение этого элемента осуществляется таким образом, чтобы равномерно распределять нагрузку с каждой опоры. Этот элемент стропильной системы представляет собой бревно или брус, который укладывается на внешние стены. Такой вариант создания стропильной системы является самым эффективным.

Важно ! чтобы попадание влаги на мауэрлат не уменьшило его срок службы, под брус укладывается два слоя рубероида.

В роли мауэрлата используе6тся брус, сечение которого составляет 10Х15 см. Укладывается данный элемент после того, как произошло завершение строительства стен. После укладки до закрепления происходит определение горизонтали при помощи строительного уровня. Наиболее популярным способом крепежа является использование анкерных болтов.

Болты закрепляются на армированном поясе во время окончания постройки стены. После этого в брусе просверливаются отверстия, которые совпадают с расположением болтов.

Виды стропил

Перед постройкой стропильной системы необходимо определиться с типом используемых стропил. Они разделяются на 2 вида:

• наслонныке;
• висячие.

Если строение небольшое, используются только простые стропила, которые крепятся к мауэрлату и соединены между собой обрешеткой. Если же строение большой (например - жилой дом), то осуществляется сооружение более сложной конструкции крыши. Перед установкой стропил двухскатной крыши своими руками происходит выбор наклона, который определяется исходя из предполагаемой нагрузки от снега и ветра.

Висячие стропила - это конструкция, которая опирается только в двух местах. Это означает, что при такой схеме промежуточные опоры не используются. Отличительной особенностью этого вида стропил является создание распирающей нагрузки на стены строения. Этот тип каркаса используется чаще всего при строении жилых домов. Если угол ската крыши меньше 45 градусов, то происходит установка дополнительных элементов. Чаще всего используются затяжки, которые соединяют стропила между собой.

Важно ! Чем затяжка выше, тем она должна быть прочнее.

Для сооружения стропильной системы наслонного типа требуется третья опора, в качестве которой обычно выступает еще одна несущая стена.

Подготовка к установке

Перед началом работ стоит подготовить необходимые инструменты и расходные материалы. Чтобы избежать опасных ситуаций, лучше около дома соорудить строительные леса. Не стоит забывать и про индивидуальную страховку.

Для работы понадобятся:

• брус, сечение которого составляет 15Х15 см;
• гидроизоляционный материал;
• разводной ключ, который понадобится при закручивании анкерных болтов;
• строительный уровень;
• молоток;
• дрель;
• гвозди.

Для стропил выбирается брус, сечение которгго составляет 50Х200 мм

Этапы монтажа

Установка стропил двухскатной крыши происходит следующим образом:

• подъем бруса на крышу;
• выпиливание части нижних концов стропильных ног таким образом, чтобы при соприкосновении с мауэрлатом образовалось надежное соединение;
• соединение парных стропильных ног;
• установка крайних стропил и соединение их при помощи конькового прогона.

Чтобы стропильные ноги соединялись между собой более надежно, производится выпиливание половины их толщины в месте, где они соединяются. Вырезание частей стропил происходит на земле, так как на крыше делать это неудобно.

Перед монтажом стропил происходит разметка мауэрлата, чтобы соблюдать выбранный шаг между опорами. Обычно расстояние между ними равно одному метру. Такие же отметки наносятся и на коньковый прогон.

Способы установки стропильных ног на стены

Если стропила устанавливаются на кирпичные стены, они закрепляются при помощи приспособления, называемого «ерш». Оно представляет собой элемент из металла, который вбивается в стену изнутри строения и петлей охватывает стропила.

На всех конструкциях, которые не дают усадку, закрепление происходит при помощи выпиливания в стропилах углубления для присоединения к мауэрлату. Прикрепление происходит при помощи гвоздей или уголков.

Важно ! между стропильной системой и трубой должно быть расстояние не менее 130 мм.

Усиление стропильных ног дополнительными элементами

Если стропильная система уже создана, но владелец дома узнал, что она не приспособлена к тем нагрузкам, которые будут на нее воздействовать, ему необходимо укрепить стропила. Происходит это при помощи вставки дополнительных деревянных балок, которые имеют название подмоги. Прикрепление к стропилам происходит при помощи металлических хомутов или зубчатых пластин.

Также укрепление может происходить в случае, когда на середину стропил приходится слишком большая нагрузка, которая грозит сломать брус. Чтобы этого избежать, создаются дополнительные накладки на участок соединения с опорой. Новая часть стропильной системы может возводиться как выше, так и ниже старых элементов кровли.

Если установка происходит выше, то кроме укрепления кровли происходит и изменение уклона. Такой метод позволяет избежать потери времени на полную замену стропил и предполагает закрепление новых стропильных ног на тех, что уже установлены. Процесс изменения крыши начинается с удаления обрешетки. После этого происходит установка новых элементов, которые по способу соединения не отличаются от старой стропильной системы.

В некоторых случаях необходимо укреплять низ стропильной ноги. Это нужно в ситуациях, когда мауэрлат начинает гнить и становиться менее надежным. Для укрепления стропильных ног происходит прикрепление подкосов, упирающихся в мауэрлат или в дополнительный лежень. Для более надежного закрепления на стропилах выпиливаются выемки. Дополнительные элементы крепятся при помощи гвоздей.

Способы усиления поврежденных конструкций

К методам восстановления поврежденных частей крыши относятся:

• монтаж деревянных накладок;
• создание прутковых протезов;
• использование накладок, опирающихся на балку.

Первый способ применяется при одиночном повреждении стропильных ног. Для усиления элемента стропильной системы происходит прикрепление деревянных накладок и закрепление их при помощи болтов или гвоздей. Дополнительные элементы должны надежно упираться в мауэрлат и закрепляться в таком положении при помощи скрутки.

Прутковые протезы чаще применяются при массовом повреждении стропил. Для укрепления сначала происходит установка временных опор, чтобы стропила находились в неподвижном положении. После этого происходит выпиливание поврежденных частей конструкции. Затем надевается протез, который упирается в мауэрлат.

Накладки, которые опираются на балку, используются в случае, когда сгнила часть мауэрлата. В таком случае этот участок выпиливается. Для опоры стропильной ноги создается дополнительный усиливающий подкос, который упирается в заранее закрепленную балку. Балка располагается ниже мауэрлата, если это позволяет конструкция стены. Для того, чтобы сделать обрешетку в месте, где уже нет опоры, происходит присоединение дополнительной доски, на которую и крепится обрешетка.

Последовательность ремонтно-восстановительных работ дере­вянных крыш может быть сведена к следующим основным процес­сам: разборке крыши в местах разрушения, раскреплению остав­ляемых несущих конструкций (строительных ног, обрешетки, нас­тила ферм), удалению сгнивших или сильно поврежденных частей, поэтапному восстановлению (усиление, ремонт, раскрепление и подведение новых элементов крыши), устройству кровли и выпол­нению работ по защите и герметизации сопряжений, стыков, узлов, швов и т. п., окраске и антикоррозионной или противопожарной защите.

Обнаженные конструкции крыш осматривают, после чего прини­мают окончательное решение о составе работ по восстановлению их несущей способности. Ослабевшие стропила, стойки, раскосы или элементы обрешетки могут быть усилены постановкой накла­док и дополнительных опор. Применяемый пиломатериал до нача­ла работ обязательно необходимо проантисептировать, а затем обработать противопожарными составами, например водным ра­створом извести и поваренной солью.

Провисание стропил обычно устраняют подведением дополни­тельных стоек и опор после предварительного выравнивания их временными креплениями или домкратом. Деформированную обре­шетку можно ремонтировать со стороны чердака или раскрывая кровлю. Новые бруски или доски обрешетки укладывают в одной плоскости с ранее уложенной обрешеткой и прибивают к каждой стропильной ноге, имея в виду, что стыки досок и брусков не сле­дует располагать по одной линии.

Сгнившие концы стропил удаляют, наращивая их коротышами или усиливая накладками. Кроме того, стропильную ногу на мау­эрлате можно укрепить подкосами (рис. 6.4). Замененные и остав­ляемые части стропил скрепляют между собой болтами или гвоз­дями. До начала работ устраивают временные крепления, вывеши­вают стропильные ноги на необходимую высоту, удаляют повреж­денные концы и подготавливают накладку или «протез». После закрепления последних на стропилах отремонтированные конструк­ции опускают на предварительно очищенный и антисептированный мауэрлат и скрепляют соответствующим образом. При этом обязательно проверяют качество выполненных работ и исправность кров­ли над отремонтированным участком.

Для замены мауэрлатов и подкладок стропильные конструкции -вывешивают на участке 1.5...3 м на необходимую для производства работ высоту. Поврежденный участок удаляют, а оставляемые

Рис. 6.4. Усиление концов стропильных ног:

а - двусторонними накладками; б - подкосами; / - зона загнивания; 2 -

гвозди длиной 125... 150 мм (не более 12 шт.); 3 -накладки; 4 - мауэрлат;

5 - подкос; 6 - скоба

смежные конструкции после очистки от гнили антисептируют. Изго­товленные из бруса мауэрлаты или подкладки соединяют с по­мощью врубок с вывешенными конструкциями, укладывают их на свое место и закрепляют постоянными креплениями, а временные подпорки убирают.

Рис. 6.5. Усиление существующих стропил:

а -для пролетов до 5 м; б -то же, до 7 м;

/ - существующая стропильная нога;

2 - новая стропильная нога;

3 - существующий подкос;

4 - деревянные накладки

Все поверхности стропильных ног, опорных подкладок и мауэр­латов, соприкасающихся с кладкой или бетоном, промазывают смолой или мастикой и под них обязательно подкладывают изоли­рующие прокладки из двух слоев толя, рубероида или пергамина. Ослабевшие сопряжения подкосов, стоек, ригелей, затяжек со стро­пильными ногами или фермами укрепляют постановкой хомутов, дополнительных скоб, скруток, накладок или прибивают гвоздями.

Иногда требуется несколько изменить (обычно увеличить) угол наклона стропил, одновременно усилив их. В таких случаях произ­водят подъем стропильной ноги до нужного уклона, наращивание ее по длине и установку подкоса для уменьшения ее рабочего про­лета. Такой метод применим при пролетах до 5 м (рис. 6.5, а). При пролетах более 5 м изменение пролета достигается наращиванием стропил по высоте, что осуществляется посредством врубки в суще­ствующую стропильную ногу со стороны карниза новой с заделкой ее в противоположную стену. Существующий подкос наращивают и соединяют с новой стропильной ногой. Затем обе ноги соединяют между собой накладками из досок (рис. 6.5, б).

Усиление стропил без изменения уклона достигается устройст­вом шпренгеля. Существующие стропила оказываются при этом верхним поясом шпренгельной фермы, а нижний ломаный пояс выполняется из круглой стали. Стойки шпренгеля выполняются из

газовых труб.

При полной замене крыши в ремонтируемом здании следует применять более долговечные железобетонные или армоцемёнтные сборные элементы.