Ветровые связи стропильной кровли
Расчет стропил на действие ветровой нагрузки
Как правило в I, II ветровых районах нагрузка на стропильную систему относительно снеговой небольшая. К тому же при уклоне кровли 20-30° эта ветровая нагрузка является чаще отрицательной, чем положительной. Т.е. при расчетах стропильной системы на основные нагрузки ветровой нагрузкой можно пренебречь.
Тем не менее ветровая нагрузка действует на кровлю не только в зимнее время, когда на крыше лежит снег, но и в любое другое время года. А отрицательное значение ветровой нагрузки означает, что ветер пытается сорвать крышу. Если кровля из натуральной черепицы, то ветровая нагрузка как правило меньше собственного веса стропильной системы. Тем не менее сейчас все более популярными становятся "легкие" крыши, где в качестве кровельного материала используется профнастил или металлочерепица. Впрочем, сорванные ветром листы асбоцементного шифера также приходилось наблюдать.
В связи с этим посмотрим, как влияет ветровая нагрузка на прочность стропильной системы. Продолжим рассмотрение примера расчета стропил с той только разницей, что вместо шифера будет использоваться металлочерепица или профнастил. Согласно таблицы собственный вес квадратного метра металлочерепицы или профнастила составляет около 4 кг/м 2 .
Собственный вес стропил и обрешетки мы определили ранее. Таким образом собственный вес стропильной системы составит:
qк = qс + qо + qп = 3.75 + 6.25 + 4 = 14 кг/м 2 .
Один из аэродинамических коэффициентов, в данном случае се2 при уклоне кровли 30°, (значение коэффициента се1 мы уже определили ранее) согласно рисунку 227.5 составляет се2 = - 0.45. Так как значение се1 меньше (се1 = - 0.25, то значение се2 мы и будем использовать для дальнейших расчетов.
Теперь осталось определить нормативное значение ветрового давления для Москвы. Согласно старой карте она составляет Wo = 23 кг/м 2 .
Значение коэффициента k, учитывающего изменение ветрового давления по высоте и с учетом характера местности в данном случае (при высоте здания около 8 м) и даже при строительстве в пустыне или на березу моря (озера) составит:
k = 3(1 - 0.75)/5 + 0.75 = 0.9
Тогда нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки составит:
Wm = Wokc = 23·(-0.45)0.9 = - 9.315 кг/м 2
Как видим, значение ветровой нагрузки все равно меньше, чем собственный вес стропильной системы 14 - 9.315 = 4.685 кг/м 2 . Беспокоиться вроде бы не о чем.
Вот только не все люди живут в Москве и московской области.
Например в Ставрополе, относящемуся к V ветровому району, при проектировании кровли с точно такой же геометрией ветровое давление составит Wo = 60 кг/м 2 . И тогда нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки составит:
Wm = Wokc = 60·(-0.45)0.9 = - 24.3 кг/м 2
А это в свою очередь означает, что такую легкую кровлю вполне может унести ветром 14 - 24.3 = -10.3 кг/м 2 . А чтобы этого не произошло, стропила каким-то образом нужно крепить к стенами или перекрытию. Раньше, когда стены возводились из кирпича, это крепление выглядело так:
Рисунок 467.1. Крепление стропильной ноги к стене проволокой.
В кирпичную кладку на 4-5 рядов ниже мауэрлата забивался ерш (3), к ершу привязывалась проволока (2) практически любого диаметра, имевшегося под рукой. После этого проволока привязывалась к стропильной ноге (1).
Примечание: на всякий случай (вдруг кому-то интересно) ерш выглядел примерно так:
Делалось это без каких-либо особых расчетов практически во всех ветровых районах на следующем основании:
Собственный вес одного полнотелого кирпича около 3.5 кг. Если ерш забивается на 4 ряда ниже мауэрлата то под ерш попадают как минимум 1 + 2 + 3 + 4 = 10 кирпичей. А если кирпичи уложены с перевязкой, то значительно больше. Т.е. даже без учета расчетного сопротивления кладочного раствора растяжению один только собственный вес кладки под ершом составляет около 35 кг. Даже при расчетном сопротивлении R = 2000 кг/см2 проволока диаметром 2 мм выдерживает нагрузку N = Rпd 2 /4 = 2000·3.14·0.2 2 /4 = 62.8 кг, но как правило и диаметр используемой проволоки и расчетное сопротивление стали больше. При использовании в качестве кровельного материала как минимум шифера с собственным весом около 15-20 кг, что в 3-5 раз больше, чем собственный вес металлочерепицы или профнастила, такого конструктивного решения вполне хватало.
Сейчас же в качестве материала для стен все чаще используются газосиликатные блоки. При плотности блоков D500 собственный вес блока размерами 0.6х0.3х0.2 м составит 0.6·0.3·0.2·500 = 18 кг. Да и ершами давно уже никто не пользуется, полно всяких дюбелей, а сделать дырку под дюбель перфоратором не проблема. Кроме того в газосиликатный блок можно просто забить гвоздь и к нему уже привязывать проволоку. Вот только будет ли этого достаточно? Сейчас мы это проверим.
При рассматриваемой геометрии стропильной системы, т.е. шаге стропильных ног 1 м и длине 3.464 м, максимальное вырывающее усилие составит:
N = 3.464·10.3 = 35.7 кг
Это означает, что для надежного крепления стропил анкер следует забивать как минимум на 2 ряда ниже мауэрлата. Впрочем крепление можно осуществлять не к стене а к плите или балке перекрытия.
Если балка перекрытия также деревянная, то сначала следует учесть собственный вес перекрытия. Например, если это будет фанера толщиной 1 см по деревянным балкам 15х5 см без какого бы то ни было утепления, то опорная реакция от собственного веса перекрытия в месте крепления проволоки при длине балок 3 м составит:
Q = 3(650·0.01 + 500·0.15·0.05)/2 = 15.375 кг
С учетом того, что сверху будет как минимум один газосиликатный блок и имеется некоторое сопротивление растяжению кладки, то этого должно хватить, да и вряд ли перекрытие будет таким уж простым и легким. Скорее всего будет какое-то утепление и подшивка перекрытия снизу.
На этом пока все.
Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье "Записаться на прием к доктору"
Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783
Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV
Для Украины - номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630
Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье "Записаться на прием к доктору" (ссылка в шапке сайта).
Крепления ветровых связей и связей жёсткости. Узлы ветровых связей и связей жёсткости.
Работы по устройству крыш должны соответствовать требованиям СНиП РК 3.02-06-2002 "Крыши и кровли", СНиП II-26-76 "Кровли", СНиП 31-02-2001 "Дома жилые одноквартирные" и СНиП 2.08.01-89* "Жилые здания".
По несущей способности и нагрузкам конструкции крыш и кровли должны соответствовать СНиП 2.01.07 и выполняться в соответствии с указаниями СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции".
Безопасность работ при выполнении кровельных и строительно-монтажных работ на крыше должна соблюдаться в соответствии с требованиями правил техники безопасности, приведёнными в СНиП III-4-80, СНиП 12.03-2001, СНиП 12.04-2002 "Безопасность труда в строительстве", рабочими чертежами и указаниями ППР - проекта производства работ.
Несущие и ограждающие конструкции дома должны быть выполнены из материалов, обладающих стойкостью к воздействиям влаги, низких температур, агрессивной среды, биологических и других неблагоприятных факторов согласно СНиП 2.03.11.
1. Крепления ветровых связей и связей жёсткости.
Назначение ветровых связей - передача усилий от ветра на фундамент здания.
Задача устройства связей заключается также в том, чтобы придать конструкции общую устойчивость, предотвратить опрокидывание при потере устойчивости отдельных строительных элементов при продольном изгибе.
Большей частью связи предназначаются одновременно для восприятия ветровой нагрузки и обеспечения пространственной жёсткости.
Если требуется усиление стропильной системы, то устанавливают ветровые подкосы- т.е. подкосы в таком случае устанавливают у каждой стойки. Низ подкосов в этом случае опирается на общий лежень.
В крайних пролётах подкосы при воздействии односторонней нагрузки - снега и горизонтальной ветровой нагрузки (обычно с северной стороны крыши)- работают на растяжение.
Поэтому узловые скрепления их с прогонами и стойками выполняют на накладках и болтах.
Различаются связи горизонтальные, лежащие в плоскости кровли, и вертикальные, передающие нагрузки из плоскости кровли к фундаменту.
1.2. Схемы крепления ветровых связей и связей жёсткости.
Горизонтальные ветровые связи могут иметь вид раскосов, ферм с крестообразной решёткой, параболическими затяжками или панелями затяжек.
Горизонтальные и вертикальные связи жёсткости в плоскости крыши показаны на рис.1.
Схема горизонтальных и вертикальных связей жёсткости в плоскости крыши.
1- схема горизонтальных связей в плоскости крыши с жёсткими (по отношению к сжатию) диагоналями; 2- схема ветровых раскосов для малых строений.
Ветровые связи и связи жёсткости часто выполняются в виде перекрещивающихся раскосов из досок, полосовой или круглой стали.
Горизонтальные ветровые связи и связи жёсткости в виде перекрещивающихся раскосов из досок на крыше дома показаны на рис.2.
Горизонтальные ветровые связи и связи жёсткости в виде перекрещивающихся раскосов из досок на крыше дома.
1- подкосы под ригель для прогонов; 2- ригель-затяжка под прогоны; 3- прогоны по ригелю под стропильные ноги; 4- стропильные ноги; 5- горизонтальные ветровые связи между стропильными ногами; 6- обрешётка под кровлю.
При этом стропила действуют как пояса, а прогоны- как стойки ветровых ферм с параллельными поясами (рис.3).
Из-за переменного направления ветровой нагрузки необходимо предусматривать раскосы в обоих направлениях.
Ветровые связи и связи жёсткости в плоскости крыш показаны на рис.3.
Схема ветровых связей в плоскости кровли для меняющихся направлений ветровой нагрузки.
1- стропильные фермы; 2- прогоны.
Стержни стоек, раскосов и связей, как правило, закрепляются своими концами неподвижно.
По-другому обстоит дело со сжатыми поясами решётчатых и сплошных стен, которые при вертикальных нагрузках без доп. конструктивных мероприятий выгибаются в стороны по всей своей длине.
Поэтому стержни поясов должны быть закреплены либо на всём протяжении, либо через определённые промежутки.
Расположение связей жёсткости в плоскости поясов крыш и стен показано на рис.4.
Схема связей жёсткости в плоскости поясов крыш и стен.
1- связи в плоскости крыши, перпендикулярно фронтону; 2- связи в плоскости крыши, параллельно карнизу; 3- связи в плоскости нижнего пояса, параллельно фронтону; 4- связи в плоскости нижнего пояса, параллельно карнизу; 5- вертикальные связи в плоскости торцовой стены; 6- вертикальные связи в углах вертикальных стен.
В деревянных конструкциях связи, как показано на рис.3, обычно располагаются в плоскости крыши.
Вертикальные связи служат для дальнейшей передачи горизонтальных усилий опорам и по возможности размещаются в углах здания.
2. Узлы ветровых связей и связей жёсткости.
Для обеспечения жёсткости и устойчивости системы в поперечном направлении предусматривают вертикальные крестовые связи (узел- 50).
Такие же связи устанавливают и в продольном направлении, если в системе нет продольных подкосов.
Если нет прогонов, которые действовали бы как стойки ветровых ферм, необходимо предусмотреть особые, устойчивые к продольному изгибу стержни.
2.1. Узлы крепления стойки и прогона стропил с боковыми ветровыми связями.
Вертикальные и горизонтальные связи по стойкам продольных рам прогонов.
1- стойка; 2- подкос; 3- горизонтальная схватка; 4- врубка; 5- гвозди 5х150 мм; 6- поперечное сечение связей.
Ригели и крестовые связи выполняют из пластин круглого леса и досок, подбирая сечение по их гибкости, но не менее 50х100 мм.
В местах крепления перекрёстных связей из круглого леса по стойкам, расположенным в плоскости продольных рам, в последнем вырезают опорные площадки.
Придание вертикальной жёсткости сооружению может быть обеспечено ветровыми опорами (стойками, кронштейнами, подпорками, подкосами), балками, прогонами, рамами или блоками жёсткости, а также использованием монолитного ядра жёсткости (монолитного пояса по периметру здания, монолитного перекрытия).
В конструкции наслонных стропил в продольном разрезе, без конькового прогона и с боковыми ветровыми связями показаны места расположения возможных стыков при монтаже стропильных ног по схеме 5.
Узлы монтажа стропильных ног с боковыми ветровыми связями по схеме 5 показаны на рис.s-5.
Узлы монтажа стропильных ног с боковыми ветровыми связями.
1- стойка под прогон; 2- подстропильный прогон; 3- доска ветровых связей; 4- стропильная нога.
Узлы крепления стойки и прогона с ветровыми связями.
2.2. Узлы крепления стойки и конькового прогона стропил с внутренними ветровыми связями.
В конструкции стропильной системы (в продольном разрезе) с коньковым прогоном и с вертикальными ветровыми связями для меняющихся направлений ветровой нагрузки показаны места расположения возможных стыков при монтаже стропильных ног по схеме 6.
Узлы монтажа стропильных ног с вертикальными ветровыми связями по схеме 6 показаны на рис.s-6.
Узлы монтажа стропильных ног с вертикальными ветровыми связями.
1- лежень; 2- стойка под прогон; 3- подстропильный прогон; 4- доска ветровых связей; 5- стропильная нога.
Узлы крепления стойки и конькового прогона с стропильными ногами.
Узлы крепления стойки и конькового прогона с ветровыми связями.
Стропильные системы двускатных крыш
Расчёт и монтаж стропильной системы – то, без чего не обходится почти ни один дом. Можно, конечно, сделать крышу плоской, с углом единственного ската всего на один градус – лишь бы стекала вода. Но при обустройстве чердака или мансарды без стропил не обойтись.
Особенности
Двускатная крыша, в отличие от односкатной, нуждается в более детальном расчёте, так как по её средней линии (и не только) эти скаты держатся друг на друге, разграничивая и уравновешивая нагрузку от своего реального веса. Стропильно-двускатная конструкция – доски, отрезки бруса и отдельные балки отличной друг от друга формы и площади поперечного сечения. Для монтажа применяют преимущественно хвойный брус (например, сосновый) – в отличие от лиственницы, он выдерживает заметно большие нагрузки. Этот брус со стороной 15 см (квадратного сечения) укладывают вдоль каждой из несущих стен строения. Крепление достигается при помощи анкеров, стержней с «саморезной» резьбой и шпилек диаметром от 16 мм. Это и есть мауэрлат – он передаёт равномерную нагрузку от стропил к стенам постройки.
Устанавливать стропильные балки двускатной крыши непосредственно на стены – особенно на пеноблочные, газосиликатные – нельзя.
Основные элементы
Стропильная нога – брус прямоугольного сечения. Размеры сечения – от 15х10 см. Она является основой треугольно-диагональной конструкции, принимающей на себя ветровую и снеговую нагрузку. Шаг стропильных перекладин под профнастил или металлочерепицу – не более 1,2 м. Рекомендуется их ставить не чаще, чем на 60 см друг от друга – запредельная нагрузка от резко утяжелившейся крыши может привести стены к преждевременному растрескиванию. Это в равной степени относится и к основным постройкам, и к их пристройкам, впоследствии возведённым на территории рядом с домом.
Горизонтальные и вертикальные своды (перекладины) используются для дополнительного усиления. В отличие от односкатных крыш, лишённых конька, они обязательны. Горизонтальные предохраняют каждый из треугольников от раскачивания и ослабления, перекоса крыши, проседания конька, а вертикальные являются не только стенами для чердачно-мансардного перекрытия, но также служат дополнительными рёбрами жёсткости для недопущения вертикального проседания крыши. И те и другие перекладины необходимы. В случае безмансардного дома вертикальные проставки ставят предельно короткими – не в полтора, а всего в полметра высотой.
Без них не обойдётся ни двускатная, ни четырёхскатная крыша.
Кроме треугольных проставок, расположенных по всем трём углам, применяют так называемые горизонтальные перекладины. Они служат балками и основой для потолочно-чердачного настила, при этом не дают треугольнику каждой из стропильных конструкций, отстоящих друг от друга, расползтись в разные стороны. Также они держат нагрузку вертикальных перекладин, передающих её от конька крыши на стены дома и на потолочно-чердачное перекрытие. Материал этой основы – брус 15х15 см – такой же, как и для мауэрлата, но допустимо использовать и его уменьшенную версию – 10х15.
Наконец, продольная проставка (горизонтальная перекладина) для конька крыши идёт параллельно его наружному настилу. Она соединяет по верхнему углу стропильные треугольники, не давая им разойтись в стороны, подобно гармошке. Проставок этих может быть и три – ещё по одной с каждой из сторон.
В результате все элементы чердака и крыши образуют надёжное и прочное основание.
Обрешётка – её можно выполнить из необрезной доски или местами даже из горбыля – дополнительно скрепляет стропильные треугольники поверху. Однако она уже больше служит для ровности кровли, не даёт порваться гидроизоляции. Обойтись без обрешётки также нельзя. Для смягчённой кровли – например, на основе битумного подстилающего слоя – собранной из металлочерепицы, применяют сплошную обрешётку из фанерных листов.
Конёк двускатной крыши, как и параллельные ему перекладины, расположен строго горизонтально. Он закрывает стык листов металлочерепицы или профлистов, расположенный в самой высокой точке дома.
Свес предохраняет стены от намокания при дожде. Однако он недостаточно защитит эти же стены при косом ливне, идущем при сильном боковом ветре. Делать свес более 40 см не рекомендуется. Если нужно защитить какую-то из стен от осадков полностью – постройте рядом навес, соединённый с крышей.
Однако короткий свес может быть удлинён, если длины стропильных балок не хватило для этих же 40 см.
Обзор видов стропил
Стропильные конструкции подразделяются на свисающие (за пределами внешнего периметра стен) и наслонные. И те и другие нашли своё применение при строительстве деревянных и монолитных каркасных домов.
Висячие
У висячих (выносных) строение таково, что их применение целесообразно при ширине крыши от 6 м – именно это расстояние является оптимальным. Они закрепляются на подконьковую перекладину с одной стороны и на несущую стену – с другой. На них действуют те же силы, что и на любые распорные конструкции. Эта особенность заметно отличает висячие стропила от наслонных. Затягиваются они с помощью деревянных и металлических деталей. При установке затяжных деталей с нижней стороны функция опорных балок возлагается на них.
Обязательно закрепите эти стяжки как можно прочнее, иначе стены повредятся от падения при действии собственного веса стропильных балок.
Наслонные
Наслонная стропильная конструкция не критична к расстоянию между более длинными стенами. Это достигается за счёт установки лежневого элемента и подпирающих перекладин. Лежень кладётся параллельно мауэрлату – на него переносится часть нагрузки от крышной сборки. Стропила опираются друг на друга в наивысшей точке крыши и удерживаются при помощи опорных вертикальных брусьев. Здесь стропильные перекладины сопротивляются лишь изгибающему воздействию. Монтаж их значительно упрощён по сравнению с висячими.
При этом они нуждаются в вертикальных стойках.
Комбинированные
Комбинированные стропильные системы применяются, когда крыша обладает сложной формой. Для создания устойчивой стропильно-балочной конструкции каждая из секций – в ряде случаев – рассчитывается отдельно. Это позволяет добиться прочности и надёжности потолка, чердака и крыши на десятки лет вперёд. Также под сруб могут потребоваться именно комбинированные стропильные конструкции – на целиком деревянные, уже построенные из клеёного или цельного бруса стены, мауэрлат не требуется.
Расчёт
Чтобы быстрее и эффективнее перерассчитать каждый из элементов сложной крыши, воспользуйтесь специальным предложением – строительными калькуляторами онлайн. В них заложены программы для расчёта, работа пользователей с которыми исключает всевозможные ошибки, могущие стать фатальными при неверно подобранных данных. Автоматически будет также сгенерирован готовый эскиз – или чертёж – по которому собирается стропильная система. Автоматизированный подсчёт даёт возможность определить целый ряд характеристик:
- наклон крыши;
- численность и состав стройматериала, подстилаемого под кровлю;
- численность и состав стройматериалов для обрешёточной обшивки;
- вес стройматериалов и число, типы, виды, разновидности конструкций;
- длину стропильных перекладин и их численность, сечение доски и/или бруса;
- площадь кровли.
Несмотря на использование (полу) автоматического пересчёта, специалисты по-прежнему не обходятся без практики. Ни один калькулятор на сто процентов не спасёт неправильно просчитанное количество материалов и конструкций от преждевременного обрушения, вызванного недостаточным знанием сопромата и пренебрежением законами физики. Самостоятельный расчёт – с помощью эскизов и чужого опыта – хотя и возможен, но достаточно сложен и занимает много времени. Невнимание к некоторым мелочам обернётся фатальными последствиями – от ремонта до полной перестройки чердака и крыши, поскольку несогласованные нагрузки грозят проседанием и складыванием несущих опор всех разновидностей, из которых и собран чердачно-крышный ярус.
Уклон крыши задан составом и структурой укладываемой кровли, а также климатом в вашем регионе. Так, ширина крыши задаётся периметром стен и их расположением на плане первого этажа. От этого зависит, в примеру, высота, на которой располагается конёк крыши.
Размеры крыши, помимо климатических и погодных особенностей, определяются также ассортиментом применяемых стройматериалов.
Конфигурация потолочно-чердачной конструкции высчитывается в первую очередь в соответствии с выбранной стропильной системой. Здесь главным образом применяются пиломатериалы. Перед выбором между наслонными или висячими стропилами определитесь, какими у вас должны быть пролёты. Слишком большие пролёты – более 1,2 м – могут привести к деформации конструкции. Чтобы защититься от прогибания и провисания, мастера устанавливают фиксирующие детали и добавочные комплектующие, которые дают в итоге значительную жёсткость большому чердачному сооружению.
В соответствии с периметром, длиной и шириной основания (стен, фундамента) уже возможно вычислить ширину кровли. Для точного подсчёта воспользуйтесь теоремой Пифагора, знакомой каждому из школьного курса геометрии: квадрат длины гипотенузы (стропильной балки) равен сумме квадратов длин катетов (поперечных подстропильных балок, делённых надвое, и высоты от их середины до конька крыши). В итоге общая ширина кровли равна сумме значений основной ширины (над потолком и стенами) и свисающей части.
Собирая конструкцию своими руками, выдерживайте абсолютное равенство соответствующих расстояний.
Мауэрлат монтируется из бревна или бруса достаточного диаметра для выдерживания общей нагрузки крыши. Свесы с карниза изготавливаются на основе стропильных балок, но для них также применяется и выступ, образуемый карнизом стен. Ширина свешиваемой зоны крыши определяется, исходя из предпочтительного в данном случае типа материала кровли и стен. Так, шиферный свес должен составлять не менее 10 см, для керамической черепицы его ширина достигает 60 см, для профлиста – полметра. Черепица, посаженная на битумный слой, потребует 40-сантиметровый свес.
Больший свес в обязательном порядке усиливается подпорными столбами и/или подкосами.
Определение угла наклона крыши – расчёт уклона по отношению к горизонту. В зависимости от разных размеров и климата, угол уклона колеблется в районе 10-60 градусов. Для обоих скатов применяют одно значение. Симметричность достигается монтажом скатов разного размера. Крутизну крыши возможно рассчитать, исходя из следующих характеристик.
- Параметры покрытия, свеса и обрешётки. Конкретный вариант кровельного покрытия решает, какая технология монтажа всей сборки применяется.
- Собственная масса кровли и всех технологических конструкций и слоёв. Слишком пологий уклон даст большую весовую нагрузку на чердачно-потолочное перекрытие.
- Особенности климата: больший угол наклона позволяет быстро стечь дождевой воде и упасть снегу. Сопротивление ветру при этом возрастёт.
Для чердачной и мансардной кровли учитываются крутизна крыши и высота конька. Дело в том, что, согласно большинству требований к безопасности, конёк отстоит от чердачно-потолочного перекрытия не менее чем на 1,6 м. Такая высота обеспечивает удобство обслуживания и противопожарную безопасность.
Даже сложная, разноуровневая крыша, обладающая несколькими коньками и вершинами, не должна опускаться ниже отметки в 1,6 м.
Расходные материалы рассчитываются исходя из общей формулы расчёта двускатной крыши. Расчёт, произведённый до начала работ, в процессе возведения потребует дополнительных поправок. Общие методы подсчёта заключаются в следующем:
- для мауэрлата и лежня – брусья 100х150-200х200 мм, запас по длине – 5%;
- стропильные балки – пиломатериалы 25х150-100х150 мм, запас длины – до 1/5;
- опоры, затяжки, подкосы – брус или доска 50х100-100х100 мм, запас длины – до 10%;
- обрешётка – определяется видом покрытия (фанера или доска/горбыль);
- гидроизол – длина материала в каждом рулоне зависит от типа стропильных конструкций, площади кровли;
- само покрытие – определяется по площади скатов;
- обшивка свесных и фронтонных составляющих;
- количество элементов крепежа – поставляется в упаковках (саморезы, анкеры, уголки, шпильки, гвозди).
Не превышайте максимальное сечение бруса и досок, указанное выше – конструкция получится слишком тяжёлой, что в лучшем случае создаст запредельную нагрузку на фундамент, в худшем – приведёт к растрескиванию стен по всей высоте, напоминающее тектонические разломы. Потребуются фасонные детали для сквозных проходов через крышу. Например, если в доме есть классическая печь или дровяной камин, то необходимо обустроить переход для печной трубы в соответствии с противопожарными нормами постройки такой топки.
Теплокровельная крыша требует также тщательного пересчёта тепло-, паро- и гидроизоляции, контробрешётки, которая крепится уже не сверху, а снизу.
Технология монтажа
Монтаж всегда начинают с установки мауэрлата, перекрывающих балок и стропил с угловыми перекладинами. У наслонных и свисающих стропил технология сборки существенно отличается. Так, наслонные стропила собираются следующим образом.
- Устанавливаются две крайние подпорки под брус конька. При этом они подопрут брус, одновременно являясь компонентами, создающими фронтонные составляющие постройки. Закрепляют их снизу к мауэрлату. Их ставят вертикально, без погрешностей. Верхние торцы располагаются по единой горизонтали. Чтобы выставить горизонталь, между подпорками натягивают нитку или леску, сверяясь по уровню. При наличии перекосов одна из более низких опор поднимается посредством подпорок.
- По установленной с помощью нити или лески горизонтали устанавливают промежуточные опорные стойки с промежутком в 2,5 м. Для предотвращения смещения стоечных брусьев их фиксируют вспомогательным крепежом, установленным не на постоянной основе. В качестве таких деталей выступают подпорки или затяжки. На стойках размещают подконьковую перекладину, которая фиксируется с их же помощью.
- Стропильные балки необходимо правильно устанавить парами – друг напротив друга. Их можно как запилить в мауэрлат, так и использовать вспомогательные доборные элементы – те, в свою очередь, выпиливаются строго по углу наклона скатов. Монтаж производится с любой из сторон. Крепление подводится по направлению к коньку и мауэрлату. Дистанция между вертикальными подпорками выбирается таким образом, чтобы вес и сопротивление кровли верхним нагрузкам не приводили к смещению стропильных балок. На стадии проектирования постройки данная характеристика определена окончательно.
При монтаже свисающих стропил сборка основных фрагментов осуществляется на земле. Инструкция по сборке такой системы включает в себя следующие стадии.
- Вначале собираются кровельные конструкции – стропильные, горизонтальные, вертикальные и диагональные балки. Все они – по одной – поднимаются наверх для дальнейшей установки. Некоторые рабочие предпочитают произвести их укрепление уже наверху, на установленных перекладинах потолочного перекрытия. Установка может производиться и поочерёдно – первая же собранная тут же устанавливается на своё место. Для подъёма этих комплектов лучше воспользоваться автокраном. Но его использование увеличивает в итоге расходы на постройку дома.
- Наиболее сложным и ответственным шагом является выставление этих комплектов. Для этого вначале устанавливают начальную и конечную. По ним натягивается леска. Натяжение лески проверяется строго по горизонтали – без погрешностей. Также она должна проходить по наиболее высокой конструкции – погрешности на предыдущих этапах строительства всё же могут себя проявить.
- Стропильные сборки, оказавшиеся ниже выставленной горизонтали, приподнимаются одна за другой. Они закрепляются уже на постоянной основе – это исключает их возможный сход и расшатывание конструкции. Снизу стропила – в местах своего закрепления – выставляются по горизонтали, совпадающей с изначальной установкой мауэрлата. Перед сборкой обрешётки стропильные фермы (комплекты) необходимо выровнять в одной плоскости – с каждого из обоих скатов. Завершив сборку стропильно-обрешёточной конструкции, под профлист кладут гидроизоляцию.
О том, как выполнить мондаж стропил двускатной крыши своими руками, вы можете узнать из видео ниже.
Ветровые связи для стропил
Как правило в I, II ветровых районах нагрузка на стропильную систему относительно снеговой небольшая. К тому же при уклоне кровли 20-30° эта ветровая нагрузка является чаще отрицательной, чем положительной. Т.е. при расчетах стропильной системы на основные нагрузки ветровой нагрузкой можно пренебречь.
В связи с этим посмотрим, как влияет ветровая нагрузка на прочность стропильной системы. Продолжим рассмотрение примера расчета стропил с той только разницей, что вместо шифера будет использоваться металлочерепица или профнастил. Согласно таблицы собственный вес квадратного метра металлочерепицы или профнастила составляет около 4 кг/м 2 .
Собственный вес стропил и обрешетки мы определили ранее. Таким образом собственный вес стропильной системы составит:
qк = qс + qо + qп = 3.75 + 6.25 + 4 = 14 кг/м 2 .
Теперь осталось определить нормативное значение ветрового давления для Москвы. Согласно старой карте она составляет Wo = 23 кг/м 2 .
Значение коэффициента k, учитывающего изменение ветрового давления по высоте и с учетом характера местности в данном случае (при высоте здания около 8 м) и даже при строительстве в пустыне или на березу моря (озера) составит:
Тогда нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки составит:
Вот только не все люди живут в Москве и московской области.
Например в Ставрополе, относящемуся к V ветровому району, при проектировании кровли с точно такой же геометрией ветровое давление составит Wo = 60 кг/м 2 . И тогда нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки составит:
Рисунок 467.1. Крепление стропильной ноги к стене проволокой.
В кирпичную кладку на 4-5 рядов ниже мауэрлата забивался ерш (3), к ершу привязывалась проволока (2) практически любого диаметра, имевшегося под рукой. После этого проволока привязывалась к стропильной ноге (1).
Примечание: на всякий случай (вдруг кому-то интересно) ерш выглядел примерно так:
Делалось это без каких-либо особых расчетов практически во всех ветровых районах на следующем основании:
Собственный вес одного полнотелого кирпича около 3.5 кг. Если ерш забивается на 4 ряда ниже мауэрлата то под ерш попадают как минимум 1 + 2 + 3 + 4 = 10 кирпичей. А если кирпичи уложены с перевязкой, то значительно больше. Т.е. даже без учета расчетного сопротивления кладочного раствора растяжению один только собственный вес кладки под ершом составляет около 35 кг. Даже при расчетном сопротивлении R = 2000 кг/см2 проволока диаметром 2 мм выдерживает нагрузку N = Rпd 2 /4 = 2000·3.14·0.2 2 /4 = 62.8 кг, но как правило и диаметр используемой проволоки и расчетное сопротивление стали больше. При использовании в качестве кровельного материала как минимум шифера с собственным весом около 15-20 кг, что в 3-5 раз больше, чем собственный вес металлочерепицы или профнастила, такого конструктивного решения вполне хватало.
Сейчас же в качестве материала для стен все чаще используются газосиликатные блоки. При плотности блоков D500 собственный вес блока размерами 0.6х0.3х0.2 м составит 0.6·0.3·0.2·500 = 18 кг. Да и ершами давно уже никто не пользуется, полно всяких дюбелей, а сделать дырку под дюбель перфоратором не проблема. Кроме того в газосиликатный блок можно просто забить гвоздь и к нему уже привязывать проволоку. Вот только будет ли этого достаточно? Сейчас мы это проверим.
При рассматриваемой геометрии стропильной системы, т.е. шаге стропильных ног 1 м и длине 3.464 м, максимальное вырывающее усилие составит:
N = 3.464·10.3 = 35.7 кг
Это означает, что для надежного крепления стропил анкер следует забивать как минимум на 2 ряда ниже мауэрлата. Впрочем крепление можно осуществлять не к стене а к плите или балке перекрытия.
Если балка перекрытия также деревянная, то сначала следует учесть собственный вес перекрытия. Например, если это будет фанера толщиной 1 см по деревянным балкам 15х5 см без какого бы то ни было утепления, то опорная реакция от собственного веса перекрытия в месте крепления проволоки при длине балок 3 м составит:
Q = 3(650·0.01 + 500·0.15·0.05)/2 = 15.375 кг
С учетом того, что сверху будет как минимум один газосиликатный блок и имеется некоторое сопротивление растяжению кладки, то этого должно хватить, да и вряд ли перекрытие будет таким уж простым и легким. Скорее всего будет какое-то утепление и подшивка перекрытия снизу.
На этом пока все.
Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783
Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV
Крепления ветровых связей и связей жёсткости. Узлы ветровых связей и связей жёсткости.
Несущие и ограждающие конструкции дома должны быть выполнены из материалов, обладающих стойкостью к воздействиям влаги, низких температур, агрессивной среды, биологических и других неблагоприятных факторов согласно СНиП 2.03.11.
1. Крепления ветровых связей и связей жёсткости.
Задача устройства связей заключается также в том, чтобы придать конструкции общую устойчивость, предотвратить опрокидывание при потере устойчивости отдельных строительных элементов при продольном изгибе.
Большей частью связи предназначаются одновременно для восприятия ветровой нагрузки и обеспечения пространственной жёсткости.
Поэтому узловые скрепления их с прогонами и стойками выполняют на накладках и болтах.
Различаются связи горизонтальные, лежащие в плоскости кровли, и вертикальные, передающие нагрузки из плоскости кровли к фундаменту.
1.2. Схемы крепления ветровых связей и связей жёсткости.
Горизонтальные ветровые связи могут иметь вид раскосов, ферм с крестообразной решёткой, параболическими затяжками или панелями затяжек.
Горизонтальные и вертикальные связи жёсткости в плоскости крыши показаны на рис.1.
Схема горизонтальных и вертикальных связей жёсткости в плоскости крыши.
1- схема горизонтальных связей в плоскости крыши с жёсткими (по отношению к сжатию) диагоналями; 2- схема ветровых раскосов для малых строений.
Ветровые связи и связи жёсткости часто выполняются в виде перекрещивающихся раскосов из досок, полосовой или круглой стали.
Горизонтальные ветровые связи и связи жёсткости в виде перекрещивающихся раскосов из досок на крыше дома показаны на рис.2.
Горизонтальные ветровые связи и связи жёсткости в виде перекрещивающихся раскосов из досок на крыше дома.
1- подкосы под ригель для прогонов; 2- ригель-затяжка под прогоны; 3- прогоны по ригелю под стропильные ноги; 4- стропильные ноги; 5- горизонтальные ветровые связи между стропильными ногами; 6- обрешётка под кровлю.
Из-за переменного направления ветровой нагрузки необходимо предусматривать раскосы в обоих направлениях.
Ветровые связи и связи жёсткости в плоскости крыш показаны на рис.3.
Схема ветровых связей в плоскости кровли для меняющихся направлений ветровой нагрузки.
1- стропильные фермы; 2- прогоны.
Стержни стоек, раскосов и связей, как правило, закрепляются своими концами неподвижно.
По-другому обстоит дело со сжатыми поясами решётчатых и сплошных стен, которые при вертикальных нагрузках без доп. конструктивных мероприятий выгибаются в стороны по всей своей длине.
Поэтому стержни поясов должны быть закреплены либо на всём протяжении, либо через определённые промежутки.
Расположение связей жёсткости в плоскости поясов крыш и стен показано на рис.4.
Схема связей жёсткости в плоскости поясов крыш и стен.
1- связи в плоскости крыши, перпендикулярно фронтону; 2- связи в плоскости крыши, параллельно карнизу; 3- связи в плоскости нижнего пояса, параллельно фронтону; 4- связи в плоскости нижнего пояса, параллельно карнизу; 5- вертикальные связи в плоскости торцовой стены; 6- вертикальные связи в углах вертикальных стен.
В деревянных конструкциях связи, как показано на рис.3, обычно располагаются в плоскости крыши.
Вертикальные связи служат для дальнейшей передачи горизонтальных усилий опорам и по возможности размещаются в углах здания.
2. Узлы ветровых связей и связей жёсткости.
Для обеспечения жёсткости и устойчивости системы в поперечном направлении предусматривают вертикальные крестовые связи (узел- 50).
Такие же связи устанавливают и в продольном направлении, если в системе нет продольных подкосов.
Если нет прогонов, которые действовали бы как стойки ветровых ферм, необходимо предусмотреть особые, устойчивые к продольному изгибу стержни.
2.1. Узлы крепления стойки и прогона стропил с боковыми ветровыми связями.
Вертикальные и горизонтальные связи по стойкам продольных рам прогонов.
1- стойка; 2- подкос; 3- горизонтальная схватка; 4- врубка; 5- гвозди 5х150 мм; 6- поперечное сечение связей.
Ригели и крестовые связи выполняют из пластин круглого леса и досок, подбирая сечение по их гибкости, но не менее 50х100 мм.
В местах крепления перекрёстных связей из круглого леса по стойкам, расположенным в плоскости продольных рам, в последнем вырезают опорные площадки.
Придание вертикальной жёсткости сооружению может быть обеспечено ветровыми опорами (стойками, кронштейнами, подпорками, подкосами), балками, прогонами, рамами или блоками жёсткости, а также использованием монолитного ядра жёсткости (монолитного пояса по периметру здания, монолитного перекрытия).
В конструкции наслонных стропил в продольном разрезе, без конькового прогона и с боковыми ветровыми связями показаны места расположения возможных стыков при монтаже стропильных ног по схеме 5.
Узлы монтажа стропильных ног с боковыми ветровыми связями по схеме 5 показаны на рис.s-5.
Узлы монтажа стропильных ног с боковыми ветровыми связями.
1- стойка под прогон; 2- подстропильный прогон; 3- доска ветровых связей; 4- стропильная нога.
Узлы крепления стойки и прогона с ветровыми связями.
2.2. Узлы крепления стойки и конькового прогона стропил с внутренними ветровыми связями.
В конструкции стропильной системы (в продольном разрезе) с коньковым прогоном и с вертикальными ветровыми связями для меняющихся направлений ветровой нагрузки показаны места расположения возможных стыков при монтаже стропильных ног по схеме 6.
Узлы монтажа стропильных ног с вертикальными ветровыми связями по схеме 6 показаны на рис.s-6.
Узлы монтажа стропильных ног с вертикальными ветровыми связями.
1- лежень; 2- стойка под прогон; 3- подстропильный прогон; 4- доска ветровых связей; 5- стропильная нога.
Узлы крепления стойки и конькового прогона с стропильными ногами.
Узлы крепления стойки и конькового прогона с ветровыми связями.
Читайте также: