Прогоны деревянные для крыши. Деревянные стропила для крыши: особенности устройства надежной конструкции из дерева

;

;

Где

– вес снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной поверхности;

– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие;

.

Определяем собственный вес балки:

;

;

.

Рис. 5. Схема нагружения рамы . 3.1 Определение геометрических характеристик балки

Рис.6 Схема балки

Нагрузки: g=4,98 кН/м, g n =3,72 кН/м.

Материалы: для поясов — сосновые доски сечением 144 ´ 33 мм (после калибровки и фрезерования пиломатериала с сечением 150 ´ 40 мм) с пропилами.

В растянутых поясах используется древесина 2-го сорта, в сжатых — 3-го сорта. Для стенок используется фанера клееная, березовая, марки ФСФ В/ВВ толщиной 12 мм. Доски поясов стыкуются по длине на зубчатый шип, фанерные стенки — «на ус».

Высоту поперечного сечения балки в середине пролета принимаем

h = l /8 = 15/8 = 1,875 м. Высоту опорного сечения,

h 0 = h — 0,5li = 1,875 — 0,5 × 15 × 0,1 = 1,125 м.

Ширина балки b = Σδ д + Σδ ф = 4 × 3,3 + 2 × 1,2 = 15,6 см.

По длине балки укладывается 13 листов фанеры с расстоянием между осями стыков

l ф — 10δ ф = 152 — 1,2 × 10 = 140 см.

Расстояние между центрами поясов в опорном сечении.

h ‘ 0 = h 0 — h н = 1,125 — 0,144 = 0,981 м; 0,5 h ‘ 0 = 0,49 м.

Расчетное сечение располагается на расстоянии x от оси опорной площадки

x = = 15 = 6,45 м,

где γ = h ‘ 0 /( li ) = 0,981(15 × 0,1) = 1.47

Вычисляем параметры расчетного сечения: высота балки

h x = h 0 + ix = 1,125 + 0,1 × 6,45 = 1,77 м;

расстояние между центрами поясов

h ‘ x = 1,77 — 0,144 = 1,626 м; 0,5 h ‘ x = 0,813 м;

высота стенки в свету между поясами

h x ст = 1,626 — 0,144 = 1,482 м; 0,5 h x ст = 0,741 м.

Изгибающий момент в расчетном сечении

M x = qx (l — x ) /2 = 4,98 × 6,45(15 – 6,45)/2 =137,3 кН × м;

требуемый момент сопротивления (приведенный к древесине)

W пр = M x γ n / R р = 137,3 × 10 6 × 0,95/9 = 14,5 × 10 6 мм 3 ;

соответствующий ему момент инерции

I пр = W пр h x /2 = 14,5 × 10 6 × 1770/2 = 128,32 × 10 8 мм 4 .

Задаемся двутавровой коробчатой формой поперечного сечения (см. рис. 7).

Фактические момент инерции и момент сопротивления сечения, приведенные к древесине, равны

I пр = I д + I ф E ф K ф / E д = 2[(132 × 144 3 /12) + 132 × 144 × 813 2 ] + 2 × 12 × 1770 3 × 0,9 × 1,2/12 = 371,7 × 10 8 > 128,32 × 10 8 мм 4 ;

W пр = I пр × 2/ h x = 2 × 371,7 × 10 8 /1770 = 42 × 10 6 > 14,5 × 10 6 мм 3 ,

Здесь K ф = 1,2 — коэффициент, учитывающий повышение модуля упругости фанеры при изгибе в плоскости листа.

Проверяем растягивающие напряжения в фанерной стенке

σ фр = M x E ф K ф ( W пр E д) = 137,3 × 10 6 × 0,9 × 1,2\(42× 10 6) = 3,5 < R фр m ф /γ n = 14 × 0,8/0,95 = 11,8 МПа.

Здесь m ф = 0,8 — коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры, стыкованной «на ус», при работе ее на изгиб в плоскости листа. Принимая раскрепление сжатого пояса прогонами или ребрами плит через 1,5 м, определяем его гибкость из плоскости балки

λ y = l р (0,29 b ) = 187\(0,29 × 15,6) = 41,3 < 70 и, следовательно,

φ y = 1 — a (λ /100) 2 = 1 — 0,8(4,13/100) 2 = 0,99, а напряжения сжатия в поясе

σ с = M x / W пр = 137,3 × 10 6 \ 42 × 10 6 = 3,2 < φ y R с /γ n = 0,91 × 11 × 0,95 = 10,5 МПа.

Проверку фанерных стенок по главным напряжениям производим в зоне первого от опоры стыка на расстоянии x 1 = 0,925 м (см. рис. 7).

Для данного сечения

M = qx 1 (l — x 1)/ 2 = 4,98 × 1,150(15 – 1,150)/2 = 39,65 кН × м;

Q = q ( l /2 — x 1) = 4,98(15/2 – 1,150) = 31,6 кН;

h = 1,125 + 1,150 × 0,1 = 1,24 м;

h ст = 1,24 — 2 × 0,144 ≈ 0,952 м — высота стенки по внутренним кромкам поясов, откуда 0,5 h ст = 0,47 м.

Момент инерции данного сечения и статический момент на уровне внутренней кромки, приведенные к фанере:

I х1пр = 1240 3 *1,2*2\12+2*1000\(1,2*900)= 130,4 × 10 8 мм 4 ;

S х1 пр = 144*156*470*1000\(1,2*900)+2*1,2*144*470=9,6 × 10 6 мм 3 .

Нормальные и касательные напряжения, в фанерной стенке на уровне внутренней кромки растянутого пояса

σ ст = M × 0,5 h ст / I пр = 39,65 × 10 6 × 476/130,4 × 10 8 = 1,4 МПа;

τ ст = QS пр /( I пр Σδ ф) = 31,6 × 10 3 × 9,6 × 10 6 /(130,4 × 10 8 × 2 × 12) = 0,97 МПа.

Главные растягивающие напряжения по СНиП II-25-80 формула (45)

0 ,5σ ст + = 0,5 × 1,4 + = 2,36 < (R рфα / γ n ) m ф = (4,7/0,95) 0,8 = 4,1 МПа при угле

α = 0,5 arctg (2τ ст /σ ст) = 0,5 arctg (2 × 0,97/1,4) = 45°

по графику на рис. 17 (СНиП II-25-80, прил. 5).

Для проверки устойчивости фанерной стенки в опорной панели балки вычисляем необходимые геометрические характеристики: длина опорной панели a = 1,125 м (расстояние между ребрами в свету); расстояние расчетного сечения от оси опоры x 2 = 0,952 м; высота фанерной стенки в расчетном сечении

h ст = (1,125 + 0,952 × 0,1) — 2 × 0,144 ≈ 0,932м

h ст /δ ф = 932/12 = 77,6 > 50; γ = a / h ст = 1,125/0,932 ≈ 1,2м.

По графикам на рис. 18и 19 прил. 5 для фанеры ФСФ и γ = 2 находим K и = 18 и K τ = 3.

Момент инерции и статический момент для расчетного сечения x 2 , приведенные к фанере

I пр = 1200 3 *1,2*2\12+2*1000\1,2*900= 91 × 10 8 мм 4 ;

S пр = 155*144*466*1000\1,2*900= 9,3× 10 6 мм 3 .

Изгибающий момент и поперечная сила в этом сечении

M = qx 2 (l — x 2)/2 = 4,98 × 0.952(15 — 0,952)/2 = 33,3 кН × м;

Q = q ( l /2 — x ) = 4,98(15/2 — 0,925) = 32,7 кН.

Нормальные и касательные напряжения в фанерной стенке на уровне внутренней кромки поясов

σ ст = M 0,5 h ст / I пр = 33,3 × 10 6 × 0,5 × 1200/91 × 10 8 = 2,1 МПа;

τ ст = QS пр /( I пр Σδ ф) = 32,7 × 10 3 × 9,3 × 10 6 /(91 × 10 8 × 2 × 10 12) = 1,7 МПа.

По СНиП II-25-80 формула (48) проверяем выполнение условия устойчивости фанерной стенки:

а) в опорной панели

σ ст /[ K и (100δ/ h ст) 2 ] + τ ст /[ K τ (100δ/ расч) 2 ] = 2,1/ = 0,68 < 1, где h ст / δ = 77,6;

б) в расчетном сечении с максимальными напряжениями изгиба ( x = 6,45 м) при h ст /δ = 1,62/0,012 = 135 > 50;

γ = a / h ст = 1,125/1,62 = 0,69, K и = 25 и K τ = 3,75.

Напряжения изгиба в фанерной стенке на уровне внутренней кромки поясов

σ ст = M x 0,5 h ст / I пр = 137,3 × 10 6 × 741/128,2 × 10 8 = 7,9 МПа,

где I пр = 128,2× 10 8 мм 4 ;

τ ст = Q x S пр /( I пр Σδ ф) = 5,2 × 10 3 × 10,3 × 10 6 /(128,2 × 10 8 × 2 × 12) = 0,174 МПа,

где Q = q ( l /2 — x ) = 4,98(15/2 – 6,45) = 5,2 кН,

S = 10,3× 10 6 мм 3 .

Используя СНиП II-25-80, формула (48), получим

7,9/ + 0,174/ = 0,66 < 1.

Производим проверку фанерных стенок в опорном сечении на срез в уровне нейтральной оси и на скалывание по вертикальным швам между поясами и стенкой в соответствии со СНиП II-25-80, пп. 4.27 и 4.29.

Момент инерции и статический момент для опорного сечения, приведенные к фанере, определяем как и ранее

I пр = 129,7 × 10 8 мм 4 ; S пр = 9,5 × 10 6 мм 3 ;

τ ср = Q max S пр /( I пр Σδ ф) = 7,9 × 10 3 × 9,5 × 10 6 /(129,7 × 10 8 × 2 × 12) = 2,4 < R фср /γ n = 6/0,95 = 6,3 МПа;

τ ск = Q max S пр /( I пр nh и) = 7,9 × 10 3 × 9,5 × 10 6 /(129,7 × 10 8 × 4 × 144) = 0,75 < R фск /γ n = 0,8/0,95 = 0,84 МПа.

Прогиб клеефанерной балки в середине пролета определяем согласно п. 4.33 по формуле (50) СНиП II-25-80. Предварительно определяем:

f = f 0 /к ,

где f 0 = 5 q н l 4 /(384 El ) = 5 × 3,72 ×15 4 × 10 12 /(384 × 248 × 10 12) = 9,8 мм.

Здесь EI = E д I д + E ф I ф = 10 4 × 175 × 10 8 + 10 4 × 0,9 × 1,2 × 131,2 × 10 8 = 316,7 × 10 12 Н × мм 2 (СНиП II-25-80, прил. 4, табл. 3); значения коэффициентов к = 0,4 + 0,6β = 0,4 + 0,6 × 1125/1626 = 0,815 и c = (45,3 — 6,9β)γ = (45,3 — 6,9 × 1125/1626)2 × 144 × 132 = 48,1;

тогда

f = 9,8/0,815 = 7,3 мм и f / l = 7,3/15 × 10 3 = 1/1700 < 1/300 (СНиП II-25-80, табл. 16).
3.2. Статический расчет балки

Расчет балки ведем при двух сочетаниях нагрузки:

I. Постоянная и снеговая нагрузки равномерно распределены по всему пролету (g+P 1):

Рис. 7. Первое сочетание нагрузок на раму

;

;

;

;

.

II. Постоянная нагрузка по всему пролету и снеговая равномерно распределена на 0,5 пролета (g+P 2):

Рис. 8. Второе сочетание нагрузок на раму

;

;

;

;

5. Проектирование опорного узла

5.1. Расчет опорной подушки

Определяем площадь опорной подушки из условия на прочность на смятие:

Где

— расчетное сопротивление смятию поперек волокон.

Определяем размеры подушки: , где

;

принимаем l пл =36см ;

принимаем подушку: 36х20см; F см =720см 2 .

Рис. 9. Схема расчета опорной плиты

Определяем фактическое напряжение смятия: ;

.

Находим максимальный момент и момент сопротивления:

;

;

принимаем =1,0см.

5.2. Расчет анкерных болтов

Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом по срезу:

Где

— расчетное сопротивление болтов срезу;

— площадь сечения болта по ненарезной части;

— коэффициент условий работы соединения;

— число расчетных срезов одного болта.

Рассчитаем болты от действия распора:

;

;

принимаем 2 болта диаметром 0,7 см.

6. Проектирование и расчет стойки

Принимаем клееные стойки прямоугольного сечения с шагом вдоль здания В=3,4 м, жестко закрепляемые к фундаменту. Крепление стоек с балками шарнирное. Устойчивость конструкций обеспечивается постановкой поперечных связей в покрытии и вертикальных продольных связей между стойками, которые представляют собой ферменные конструкции. Связи между фермами, создавая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают заданную геометрию конструкций покрытия и удобство монтажа, закрепляют сжатые элементы из плоскости ригеля, перераспределяют на соседние рамы местные нагрузки, приложенные к одной раме.
Расстояние между вертикальными связями принимают от 26 до 30 м. Если расстояние между колоннами ≤ 3 м. – то применяются деревянные связи, если больше-то металлические. В данном случае при шаге колонн 3,4 м используются металлические связи.

Деревянные стойки являются сжатыми или сжато-изгибаемыми несущими конструкциями, опирающимися на фундаменты. Их применяют в виде вертикальных стержней, поддерживающих покрытие или перекрытие, в виде стоек подкосных систем, в виде жестко заделанных стоек однопролетных или многопролетных рам.

По конструкции их можно подразделить на стойки клееные и стойки из цельных элементов.

Рис. 10 Схема сечений стойки

а) постоянного прямоугольного и квадратного сечения; б) переменного сечения

Рис.11. Схема расположения вертикальных металлических связей

6.1. Статический расчет.

Нагрузки:

g н =2,06/1,5=1,373 кН/м 2 ;

g=2,608/1,5=1,739 кН/м 2 ;

S н =1,21 кН/м 2 ;

S=1,78 кН/м 2 .

Постоянное расчетное давление на стойку от покрытия: Р п =(1,739+0,13)*3,4*15/2=47,65кН.

То же, от стенового ограждения с учетом элементов крепления при h оп =0,9м Р ст =(0,38+0,1)*(4,6+0,9)*3,4=8,97кН.

Расчетную нагрузку от собственного веса стойки принимаем Р св =5*4,6*0,9*0,16=3,31 кН. Расчетное давление на стойку от снега Р сн =1,78*3,4*15/2=45,39 кН. Скоростной напор ветра на высоте до 10 м для местности типа Б: р в =0,45 кН/м 2 ; аэродинамические коэффициенты с=0,8.

давление р в д =р в ncB=0,45*1,2*0,8*3,4=1,46; отсос р в о =-0,45*1,2*0,5*3,4=-0,91,

где n=1,2 – коэффициент перегрузки для ветровой нагрузки.

Ветровая нагрузка на раму от участка стен выше верха стоек, кН:

давление W в д = р в nchB=0,45*1,2*0,8*1,8*3,4=2,6; отсос W в о =-0,45*1,2*0,5*1,8*3,5=-1,7, где h=1,8 м – наибольшая высота покрытия, включая высоту балки и толщину плит.

6.2.Усилия в стойках рамы.

Рама один раз статически неопределимая система. За неизвестное принимаем продольное усилие Х в ригеле, которое определяем для каждого вида загружения отдельно:

от ветровой нагрузки, приложенной в уровне ригеля,

Х w =-(W в д — W в о)/2=-(2,6-1,7)/2=-0,45 кН;

от ветровой нагрузки на стены

Х р =-3/16H(р в д — р в о)=-3/16*4,6*(1,46-0,9)=-0,07;

от стенового ограждения при расстоянии между серединой стенового ограждения и стойкой е=(0,3+0,55)/2=0,425 м, где 0,3 – толщина стеновой панели, 0,55 – высота сения колонны (ориентировочно)

М ст =Р ст е=-8,97*0,425=-3,8 кН*м;

Х ст =-9 М ст /(8*Н)=-9*(-3,8)/(8*4)=1,06 кН.

Изгибающие моменты в заделке стоек:

М л =((2,6-0,45-0,0-7)*4+(1,46*4 2 /2))*0,9+0,91*4-3,8=16,7 кН*м,

М пр =((1,7+0,45+0,07)*4+(0,97*4 2 /2))*0,9-0,91*4+3,8=10,48 кН*м.

Поперечные силы в заделке стоек, кН:

Q л =(2,6-0,45-0,07+1,46*4)*0,9+0,91=8;

Q пр =(1,7+0,45+0,07+0,97*4)*0,9-0,91=4,58.

Продольные силы в заделке стоек N л = N пр =47,65+8,97+3,31+45,39*0,9=100,78 кН, где 0,9 – коэффициент, учитывающий действие двух временных нагрузок.

Принимаем стойку прямоугольного сечения по высоте поперечного сечения из 16 досок толщиной 3,3 см, шириной 16 см (после отсрожки из досок 4,0х17,5). Тогда h=3,3*16=52,8 см; b=16 см.

Проверяем прочность поперечного сечения стойки по нормальным напряжениям:

σ=100,78/844,8+3600/7434,2=0,6кН/см 2 =6 МПа <19,2 МПа,

где R c =R c m в m н m б /γ n =1,5*1*1,2*0,989/0,95=1,92 кН/см 2 =19,2 Мпа, F расч =16*52,8=844,8 см 2 ;

М д =2346/0,65=3600 кН*см;

ξ=1-100,78/(0,178*1,92*844,8)=0,65;

λ=2,2h оп /r=2,2*900/0,289*52,8=129,76;

φ=3000/λ 2 =3000/129,76 2 =0,178;

W расч =16*52,8/6=7434,2 см 3 .

Вдоль здания стойки раскрепляем обвязочным брусом, укладываем по верху их, вертикальными связями и распорками, устанавливаемыми по середине их высоты по наружным граням. Устойчивость плоской формы деформирования стойки с раскрепленной растянутой кромкой проверяем по формуле:

100,78/(0,079*9,591*1,92*844,8)+3600/(1,75*1,762*1,92*7434,2)=

0,082+0,081=0,16<1;

φ=3000/λ 2 =3000/194,64 2 =0,079;

λ=h оп /r=900/0,289*16=194,64;

κ пN =1+(0,75+0,142*900/52,8-1)*0,5=9,591;

κ ф =2,32;

κ пм =1+(0,142*900/52,8+1,76*52,8/900-1)*0,5=1,762.

Для случая сжатой наружной грани стойки, расчетная длина ее в плоскости, перпендикулярной плоскости рамы, равна 400 см. Устойчивость плоской формы деформирования стойки проверяем для нижнего ее участка, как более неблагоприятного:

100,78/(0,401*1,92*844,8)+(3600/(2,444*1,92*7434,2)) 2 =0,15+0,001=0,16<1;

φ=3000/86,51 2 =0,401; λ= 400/0,289*16=86,51;

М д =2156/0,69=3124,6 кН*см;

φ м =140*16 2 /(400*52,8)*1,44=2,444.

Для определения значения κ ф вычислим изгибающий момент в правой стойке на высоте 2 метров:

М 1 пр =((1,75+0,45+0,07)*2+(0,91*2 2 /2))*0,9-0,91*2+3,8=8,158 кН*м;

κ ф =1,75-0,75α=1,75-0,75*0,41=1,44; α=8,83/21,56=0,41.

Проверяем клеевые швы на скалывание:

τ=QS бр /(ξJ бр b расч)=9*5575,7/(0,69*196264*16)=0,023 кН/см 2 =0,23 МПа < R cк =1,89 МПа,

Где R cк m в m н /γ n =1,5*1*1,2/0,95=1,89 МПа.

S бр =16*52,8 2 /8=5575,7 см 3 ; J бр =16*52,8 3 /12=196264 см 4 .

6.3.Расчет опорного узла

Опорный узел стойки решаем по рис.10. Анкерные болты рассчитываем по максимальному растягивающему усилию при действии постоянной нагрузки с коэффициентом перегрузки n=0,9 и ветровой нагрузки N=(47,65+8,97+3,31)*0,9/1,1=49кН;

М=(2,6-0,45-0,07)*4+(1,56*4 2)/2+0,91*4*0,9/1,1-3,8*0,9/1,1=20,67 кН*м.

Принимаем опорную плиту базы колонны размерами 34х65 см. Определяем напряжения на поверхности фундамента:

σ мин макс =-49/(34*65)±6*2067/(34*65 2)=-0,02±0,08;

М д =2067/0,848=2437,5 кН*м; ξ=1-49/(0,178*1,92*844,8)=0,848;

σ макс =-0,1 кН/см 2 ; σ мин =0,06 кН/см 2 .

Поскольку относительный эксцентриситет е 0 = М д / N=2067/49=42 см больше h/6=52,8/6=8,8 см, следует рассчитывать анкерные болты и боковые анкерные пластины.

Для фундамента принимаем бетон класса В10 с расчетным сопротивлением R в =6 МПа. Вычисляем размеры участков эпюры напряжений, которая приведена на рис.11.

х=0,143*65/(0,143+0,103)=37,8 см;

а= h н /2-с/3=65/2-37,8/3=19,9 см;

е= h н -х/3-s=65-37,8/3-6,1=46,3 см.

Усилие в анкерных болтах:

Z=(2067-49*19,9)/49=22,3 кН.

Площадь поперечного сечения болта F б ит = Z/(n б R вт)=22,3/(2*18)=0,7 см 2 , где n б =2 – количество анкерных болтов с одной стороны стойки; R вт – расчетное сопротивление болтов растяжению, равное 18 кН/см 2 для анкерных болтов диаметром 12…22 мм из стали марки 09Г2С. Находим d=16 мм с F ит =1,408 см 2 .

Рассчитываем элементы базы колонны.

Принимаем наклонные вклеенные стержни из арматурной стали класса А-III. Определяем расчетную несущую способность наклонного вклеенного стрежня:

Т= R ск30 π(d+0,5)l 1 κ 1 =0,202*3,14*2,1*20*0,95=25,3,

где d=1,6 см – диаметр стрежня; l 1 =20 см – длина заделываемой части стержня; 30ͦ — угол наклона стержней по отношению к волокнам древесины стойки; R ск30 =0,202 кН/см 2 – расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом 30ͦ к волокнам; κ 1 =1,2-0,02*20/1,6=0,95.

Рассчитываем наклонно вклеенные стержни по сдвигу древесины:

44,88*sin30/4=5,6 кН < Т=25,3 кН.

Проверяем вклеенные стержни по растяжению и изгибу стержня:

(44,88cos30/4*(3,14*1,6 2 /4)*36,5) 2 +44,88sin30/4*17,92=0,018+0,313=0,331 < 1,

где R с =36,5 кН/см 2 – расчетное сопротивление арматурного стержня диаметром 16 мм из стали класса А-III; Т н =7d 2 =7*1,6 2 =17,92 кН – расчетная несущая способность изгибу стержня из арматурной стали класса А-III.

Анкерные пластины принимаем размером 10х160 мм из стали марки ВСтЗпс 6-1. Проверяем анкерные пластины:

(Z/(F ит R у)) 2 +(М а /(1,47 W нт R у))=(44,88/1*16*23) 2 +(0,131*6/(1,47*1*16*23))=0,015+0,001=0,016 < 1, где М а =0,032 d 3 =0,032*1,6 3 =0,131 кН*см.

7. Щитовая обрешетка.

Основным назначением кровли является защита от атмосферной влаги, в том числе и от конденсата, образующегося при соприкосновении паров теплого воздуха, поднимающегося на крышу. Обрешетка 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. Но назначение обрешетки не только в этом. Обследование множества стропильных конструкций после длительной эксплуатации показывает, что обрешетка способствует правильной вентиляции воздуха внутри кровли, что снижает опасность загнивания, резко уменьшает уровень конденсации влаги. Деревянные обрешетки устраиваются из брусков или досок, уложенных с прозорами или в виде одинарных или двойных сплошных настилов. При устройстве двойных настилов нижний слой досок делается разреженным.

Выбор обрешетки зависит от типа кровли. Разреженные обрешетки пригодны под кровли, собираемые из отдельных достаточно жестких и прочных плиток или листов (черепицы, кровельного сланца, волнистых асбестоцементных листов и т. п.). При этом расстояния между элементами (брусками или досками) обрешетки принимаются в соответствии с размерами и прочностью кровельных плит и листов. При более тонких и хрупких (например, плоских асбоцементных) или совсем не жестких (например, рубероидных) плитках применяются сплошные дощатые настилы.

Рис.12. Деревянные обрешетки: а- из брусков; б- из разреженных досок; в- сплошная дощатая; г- двойная дощатая

Различают сплошные и разряженные дощатые настилы. Элементы настила и обрешетки рекомендуется выполнять из древесины хвойных пород 3-го сорта. При рулонной кровле в неутепленных покрытиях применяют сплошные дощатые настилы.

В утепленных покрытиях поверх этих настилов укладывают твердый плитный утеплитель, непосредственно по которому или по выравнивающему слою наклеивают рулонный ковер. Возможен вариант, когда утеплитель укладывают между прогонами с подшивкой потолка из гипсокартона. При чешуйчатой кровле из асбестоцементных или стеклопластиковых листов в неутепленных покрытиях применяют разреженные дощатые настилы (обрешетки).

Рис.13. Варианты настилов покрытия: а – под холодную рулонную кровлю; б - под рулонную утепленную кровлю; в - под холодную асбестоцементную кровлю; 1 – рулонная кровля; 2 – утеплитель; 3 – настил; 4 – асбестоцементная кровля; 5 - обрешетка; Разряженный настил (обрешетка): 1 – доски; 2 - гвозди

Дощатые настилы изготовляют из досок на гвоздях и укладывают на прогоны или основные несущие конструкции покрытий при расстоянии между ними не более 3 м. Рабочие доски настилов должны иметь длину, достаточную для опирания их не менее чем на три опоры для увеличения их изгибной жесткости по сравнению с однопролетным опиранием.

Основными типами дощатых настилов являются разреженный и двойной перекрестный.

Разреженный настил, называемый также обрешеткой, представляет собой несплошной ряд досок, уложенных с шагом, определяемым типом кровли и расчетом. Зазоры между кромками досок для их лучшего проветривания должны быть не менее 2 см. Для ускорения сборки этот настил целесообразно собирать из заранее изготовленных щитов, соединенных снизу поперечинами и раскосами, с габаритными размерами, увязанными с расстановкой опорных конструкций с учетом условий транспортирования.

Сплошные настилы. Из сплошных настилов наиболее распространенным является двойной перекрестный, который состоит из двух слоев – нижнего рабочего и верхнего защитного.

Двойной перекрестный настил состоит из двух слоев досок- нижнего рабочего и верхнего защитного. Верхний - защитный (сплошной) слой досок толщиной 16…22 мм и шириной не более 100 мм укладывают под углом 45…60° к нижнему, рабочему, настилу и крепят к нему гвоздями.

Рабочий настил представляет собой разреженный или сплошной ряд более толстых досок и несет на себе все нагрузки, действующие на покрытие. Для лучшего проветривания рабочий настил рекомендуется делать разреженным, с зазором не менее 20 мм из досок толщиной 19…32 мм, определяемой нагрузкой. Доски рабочего настила для повышения изгибной жесткости следует опирать на три опоры и более. В покрытиях отапливаемых производственных зданий утеплитель укладывают на одиночный дощатый настил или сплошной накат толщиной 19…32 мм, который целесообразно опирать на три прогона.

Защитный настил представляет собой сплошной ряд досок минимальной толщиной 16 мм и шириной 100 мм. Их укладывают на рабочий настил под углом 45-60° и крепят к нему гвоздями. Защитный настил образует необходимую сплошную поверхность, обеспечивает совместную работу всех досок настила, распределяет сосредоточенные нагрузки на полосу рабочего настила шириной 50 см и защищает кровельный ковер от разрывов при короблении и растрескивании более толстых и широких досок рабочего настила.

Рис.14. Мягкие кровли

а) Рубероидные кровли (мягкие кровли): а – по дощатому настилу; б – утепленная по железобетонной плите; 1 – нижний разреженный дощатый настил; 2 – верхний сплошной дощатый настил; 3 – нижний слой кровли, параллельный коньку крыши; 4 – верхний слой кровли, перпендикулярный коньку крыши; 5 – битумная мастика; 6 – толевые гвозди; 7 – листовая сталь на коньке крыши; 8 – кровля (трехслойная) из рубероида; 9 – выравнивающая стяжка; 10 – теплоизоляция; 11 – пароизоляция; 12 – сборные железобетонные панели.

б) Кровля из толя или рубероида по сплошному дощатому настилу досок: а – двухслойная; б – однослойная с треугольными рейками в стыках; 1 – толь или рубероид; 2 – настил из досок; 3 – стропильная нога; 4 – мастика; 5 – рейки треугольного сечения

Двойной перекрестный настил имеет значительную жесткость в своей плоскости и служит надежной связью между прогонами и основными несущими конструкциями покрытия. Этот настил тоже целесообразно собирать из заранее изготовленных крупных щитов.

Применяют также настилы из сплошных однослойных щитов, соединенных снизу раскосами и поперечинами, имеющие меньшую жесткость, чем двойные.

Для кровли в виде рубероидного ковра настил должен иметь сплошную ровную поверхность из одного или двух слоев досок.

Дощатый настил под рубероидную кровлю целесообразно конструировать и рассчитывать как двухпролетную неразрезную шарнирно опертую балку. Расчетную ширину настила условно принимают равной 1 м.

Двойной перекрестный настил рассчитывается на изгиб только рабочего настила и только от нормальных составляющих нагрузок, поскольку скатные составляющие воспринимаются с помощью защитного настила. Расчетная ширина настила принимается В=1м с учетом всех входящих в нее досок, количество которых при шаге a составит n=1/a . Сосредоточенные грузы распределяются здесь на ширину 0,5м, и поэтому в расчетную ширину входят удвоенные величины P = 2,4 кН . При подборе сечения настила удобно задавать сечение досок b xh (см), затем определять требуемый момент сопротивления.

а)

б)

Рис.15

а) Щит сплошного однослойного настила: 1 – доски настила; 2 – раскосы; 3 - поперечены

б) Щит двойного перекрестного настила: 1 – косой защитный настил; 2 – рабочий настил; 3 - гвозди

Рабочий настил представляет собой разряженный или сплошной ряд более толстых досок и несет на себе все нагрузки, действующие на покрытие. Защитный настил представляет собой сплошной ряд досок минимальной толщиной 16 мм. Он укладывается на рабочий настил под углом 45 о – 60 о и крепится к нему гвоздями.

Двойной перекрестный настил имеет значительную жесткость в своей плоскости и служит надежной связью между прогонами и основными несущими конструкциями покрытия. Этот настил целесообразно собирать тоже из заранее изготовленных крупных щитов.

Применяют так же настилы из сплошных однослойных щитов , соединенных внизу раскосами и поперечинами, имеющими меньшую жесткость, чем двойные.

Настилы перекрытий. Представляют собой сплошные ряды досок, служащие основанием чистого пола или самим чистым полом. Их укладывают по промежуточным брускам – лагам или прямо по балкам и прибивают к ним гвоздями. Доски настила чистого пола соединяют кромками в шпунт. Настилы перекрытий работают и рассчитывают на изгиб от действия нагрузок от собственной массы, полезных нагрузок, равных 1,5 кН/м 2 . в жилых, и не менее 2 кН/м 2 (200 кг/м 2) в производственных зданиях и сосредоточенных грузов, равных 1,5 кН (150 кг). Максимальный прогиб настила не должен превышать 1/250 пролета. Дополнительно проверяют зыбкость настила. Проверки заключаются в том, что прогиб его от сосредоточенного груза 0,6 кН не должен превышать 0,1 мм.

Подшивки потолков. Представляют собой сплошные ряды тонких досок прибитых к балкам внизу гвоздями. При отсутствии штукатурки доски соединяются кромками в шпунт для исключения сквозных щелей. Подшивки работают на изгиб, а гвозди – на выдергивание, как правило, с избыточным запасом прочности при нагрузке от собственной массы.

Обшивка стен. Представляет собой сплошные вертикальные ряды тонких досок, расположенных горизонтально и соединенных кромками в четверть или в шпунт. Обшивки стен работают на изгиб от давления и отсоса ветра, как правило, с избыточным запасом прочности.

Расчет дощатых настилов осуществляют по прочности и прогибам при изгибе при действии нормативных и расчетных значений линейных распределенных и сосредоточенных нагрузок.

Расчет дощатых настилов производят по прочности и прогибам при изгибе на действие расчетных и нормативных нагрузок:

постоянных от собственной массы покрытия g , кН/м 2


временные от массы снега р , кН/м 2


от веса человека с грузом Р , кН

При расчете настила скатных покрытий, имеющих угол наклона , удобно нагрузку от собственного веса относить к горизонтальной проекции этой площади, при этом .

Расчетная схема дощатого настила представляет собой двухпролетную шарнирную опертую балку с пролетом l . В качестве условной длины пролетов удобно принимать горизонтальные проекции расстояний между его опорами L . При скатных покрытиях с углом наклона расчетные пролеты настила будут равны . Расчетную ширину настила принимаем условно В =1м.

Рис.16. Расчетные схемы настилов: а - схема действия нагрузок; б - статические схемы; в - схемы действия сосредоточенных грузов; 1 - первое сочетание нагрузок; 2 - второе сочетание нагрузок

Дощатый настил покрытия рассчитывается на два сочетания нагрузок.

Первое сочетание - это общая нагрузка от собственного веса g и веса снега s , расположенного на всей длине плиты настила . На расчетное значение этой нагрузки настил проверяется по несущей способности при изгибе. При этом максимальный изгибающий момент, возникающий в сечении над средней опорой, . Момент сопротивления сечений всех досок настила на расчетной ширине . Действующие в них напряжения , где расчетное сопротивление изгибу древесины 3-го и 2-го сортов МПа.

На нормативные значения нагрузок проверяется максимальный относительный прогиб настила:

.

Второе сочетание - это общее действие равномерной нагрузки от собственного веса и сосредоточенной силы Р ,
приложенной на расстоянии 0,43 l . В этом сечении возникает максимальный изгибающий момент . На этот изгибающий момент сечение настила проверяется только по несущей способности при изгибе по формуле , где - расчетное сопротивление древесины изгибу; с учетом коэффициента условия работы при временной силе МПа.

В некоторых случаях применяются однопролетные настилы и настилы с числом опор более двух.

Расчет разреженного пастила, расположенного поперек ската скатной кровли, производится на косой изгиб. Расчетная ширина настила принимается равной шагу расстановки досок с учетом сечения только одной доски или принимается равной 1 м, но при этом учитываются сечения всех досок, расположенных на этой ширине. Сосредоточенный груз Р= 1,2 кН считается приложенным к каждой доске полностью при шаге досок более 15 см, а при шаге менее 15 см к каждой доске прикладывается .

Двойной перекрестный настил рассчитывается на изгиб только рабочего настила и только от нормальных составляющих нагрузок, поскольку скатные составляющие воспринимаются с помощью защитного настила. Расчетная ширина настила принимается В=1 м с учетом всех входящих в нее досок, количество которых при шаге а . Сосредоточенные грузы распределяются здесь на ширину 0,5 м и поэтому в расчетную ширину входят удвоенные величины Р=2,4 кН. При подборе сечения настила удобно задаваться сечением досок (см), затем определять требуемый момент сопротивления , требуемую общую ширину досок , затем шаг их расстановки (м).

Соединительные гвозди слоев настила или настила с раскосами часто работают со значительными запасами прочности. При больших уклонах и нагрузках их рассчитывают на скатные составляющие нагрузок по условной схеме балки, образованной двумя соседними прогонами и настилом.

Нагрузки определяются с учетом формы покрытия и коэффициентов перегрузки.

Сосредоточенная нагрузка от массы человека с грузом имеет величины:

Р н =1 кН (100 кг.), а с учетом коэффициента перегрузки: Р=1,2 кН (120 кг).

Рис 17. Наглядный пример установки обрешетки

Расчет настилов и обрешеток, работающих, как правило, на поперечный изгиб, производят по схеме двухпролетной балки при двух сочетания нагрузки:

1) нагрузка от собственного веса покрытия и снеговая нагрузка (g+p )

— на прочность:

σ= , где ;

— по прогибам:

, где =

2) нагрузка от собственного веса покрытия и сосредоточенной нагрузки в одном пролете от веса человека с грузом Р – только на прочность

Максимальный момент находится под сосредоточенной нагрузкой:

.

Расчет по прочности в этом случае производится по той же формуле, что и в предыдущем

Расчет удобно вести приняв ширину настила b =100 см.

При сплошном настиле или обрешетке при расстоянии между осями досок или брусков не более 15 см принимают, что сосредоточенный груз передается двум доскам или брускам, а при расстоянии более 15 см – одной доске или бруску.

При двух настилах (рабочем и защитном, направленном под углом к рабочему) или при однослойном настиле с распределительным бруском, подшитым снизу в середине пролета, а так же при уложении поверх настила плитного утеплителя сосредоточенный груз Р н =1 кН принимают распределенным на ширину 0,5 м рабочего настила.

В данном случае выбор обрешетки напрямую зависел от выбора кровли (3-х слойная рубероидная кровля),исходя из этого, принимаем сплошной настил, для которого используют сосну 2-го сорта.

Здесь так же используется 2-а слоя досок — нижний рабочий, который воспринимает на себя нагрузку. Толщина его досок составляет 20мм, ширина 100мм. Верхний – защитный слой досок толщиной 16 мм и шириной 100мм, укладывается под углом 45 градусов к нижнему. Между ними укладывается утеплитель фирмы ISOVER толщиной 150мм. Назначаем размеры щита

1,5м х3,4 м. Щит проектируем из 3 брусков–прогонов, 3 стоек, 2 раскосов. Прогоны устанавливаются с шагом 1,5 м. Чтобы предотвратить скручивание прогонов-обрешетин под действием местной нагрузки, в местах каждого пересечения со стойками устраиваем упоры из коротких брусков, прибиваем к стойкам. Материал прогона – сосна 2-го сорта с R u =R c =13МПА.

Схема однопролетной балки с пролетом l=3,4 м, где l — это шаг основных несущих конструкций.

Рис.18 Схема обрешетки; Разрез1-1; Разрез 2-2

7. Защита деревянных конструкций

Для предотвращения увлажнения дерева и его нормальной эксплуатации предусматриваются конструктивные меры и защитная обработка, которая обеспечивают сохранность конструкций при складировании, транспортировке, монтаже и долговечность при эксплуатации.

Конструкции из дерева делаются открытыми, хорошо проветриваемыми, по возможности доступными для осмотра и профилактики.

Опорные стальные башмаки имеют минимальную площадь контакта с древесиной для возможности ее проветривания. Поверхности древесины изолируют от металла тиоколовой мастикой У-30М ГОСТ 13489-79*.

Влагозащитным составом (перхлорвиниловым лаком) обрабатывают наружные элементы покрытия и стенового ограждения, а также несущие конструкции.

Для защиты конструкций располагающихся в биологически активной среде, а также от энтомологических вредителей применяют антисептик на легких маслах –антраценовое масло.

Рис.19. Атмосферная сушка

Сушка древесины

Сушка древесины - одна из основных мер, предупреждающих понижение качества древесины (предохраняет от загнивания, увеличивает прочность, уменьшает плотность и склонность к изменению формы и размеров).

Естественную сушку осуществляют на открытом воздухе, под навесами или в закрытых помещениях до воздушно-сухого состояния, т. е. до влажности 15…20 %. Атмосферная сушка - длительный (несколько недель и даже месяцев) и трудно регулируемый процесс, но она проста и не требует затрат на подогрев теплоносителя.

Прогоны являются несущими конструкциями покрытий, рабочих площадок, платформ и элементами ряда сооружений из дерева. П рогоны являются опорами настилов и укладываются на основные несущие конструкции с шагом от 1 до 3 м. Они бывают однопролетными, свободно опертыми и многопролетными неразрезными и консольно-балочными. Рассчитываются на изгиб от равномерно распределенной нагрузки q , которая состоит из собственной массы покрытия g и снега р, отнесенных к горизонтальной проекции покрытия. При угле наклона покрытия и шаге расстановки прогонов В нагрузку находят из выражения q =(g + p ) B . Максимальный относительный прогиб прогонов покрытий не должен превышать 1/200 пролета.

Цельные прогоны покрытий:

1 - прогон; 2 - болт; 3 - гвозди; 4 - бобышки

Однопролетные прогоны представляют собой продольные ряды свободно опертых балок, установленных на основные несущие конструкции и поперечные стены крыши. Нейтральные оси их сечений получают при этом такой же уклон к горизонту, как и покрытие. Прогоны соединяются по длине на опорах при помощи косого прируба или дощатых накладок. От сползания по скату прогоны удерживаются отрезками толстых досок - бобышками, прибиваемыми к опорам гвоздями или металлическими уголками. Дощатыми прибоинами снизу к концам прогонов основные несущие конструкции закрепляются в покрытии от выхода из плоскости.

Прогоны рассчитывают на изгиб от действия только нормальной составляющей нагрузки от настила, определяемой с учетом шага прогонов q x = q cos а, если настил, как, например, двойной перекрестный, воспринимает скатные составляющие, и может при этом иметь любое, в том числе дощатое, сечение. Если такой настил отсутствует, прогоны работают и рассчитываются на косой изгиб от нормальной и скатной q y = qsin а составляющих нагрузки и изготовляются из брусьев или бревен, в которых косого изгиба не возникает.

Спаренные многопролетные прогоны располагаются поперек скатов крыши и опираются на основные несущие конструкции покрытия и поперечные стены, к которым крепятся так же, как однопролетные прогоны. Спаренный прогон состоит из двух рядов досок, соединенных гвоздями.

Спаренный неразрезной прогон:

а - общий вид; б - деталь стыка; в - расчетная схема; 1 - доски; 2 - гвозди

Продольные стыки соседних досок располагаются вразбежку на расстоянии 0,2 длины пролета от опор, где значения изгибающих моментов близки к нулю. В стыке прямо обрезанные концы соединяемых досок прибивают к соседней сплошной доске расчетными гвоздями. Между стыками доски соединяют конструктивными гвоздями через каждые 0,5 м. Крайние пролеты, где изгибающие моменты больше, усиливают третьей доской. Такие прогоны рекомендуется применять только в сочетании с настилами, воспринимающими скатные составляющие нагрузки и закрепляющими прогон от косого изгиба, при котором требуются доски значительной толщины и большое количество гвоздей. Эти прогоны требуют меньшего расхода древесины, чем однопролетные, но их изготовление более трудоемко.

Расчет спаренного прогона производят по схеме многопролетной неразрезной балки на нормальную составляющую нагрузки. Максимальные изгибающие моменты возникают в прогоне над опорами- над второй опорой момент равен М=ql 2 /10 и над промежуточными M = q × l 2 /2. Сечение на второй опоре, усиленное третьей доской, как правило, работает с достаточным запасом прочности.

Гвоздевые соединения стыков рассчитываются на действующие в них поперечные силы Q в стыкуемых досках, определяемые в зависимости от величины опорного момента М и расстояния от опоры до ближайшей группы гвоздей х гв из выражения Q = M /2 x rv .

В некоторых случаях имеется возможность сократить длину первых пролетов прогона до 0,8 /, уменьшив крайний шаг основных несущих конструкций. При этом изгибающие моменты на всех промежуточных опорах и прогибы всех пролетов могут считаться одинаковыми. Отпадает необходимость усиления прогона в первых пролетах и максимальные прогибы уменьшаются в 2,5 раза.

Консольно-балочные прогоны представляют собой продольные ряды брусьев или бревен со встречным расположением стыков за пределами опор. При этом более длинные брусья образуют в промежуточных пролетах две консоли, а в крайних - одну, на которые опираются более короткие брусья при помощи косого прируба, стянутого болтом. Такие прогоны применяют в покрытиях при шаге основных несущих конструкций не более 4,5 м, допускающем использование лесоматериалов стандартной длины.

Деревянный дом сегодня пользуется большой популярностью среди многочисленных застройщиков. И это несмотря на то, что стоимость таких строений может намного превышать цену дома из современных материалов, а сравнение достоинств не всегда на стороне деревянных строений. Один из недостатков ­– деревянные дома дают естественную усадку, а это увеличивает общее время выполнения строительных работ. Дело в том, что некоторые архитектурные конструкции можно строить только на стабильных несущих упорах, а фасадные стены из бруса примерно год изменяют свои размеры, это правило касается и крыши.

Перечень элементов ее конструкций зависит от типа стропильной системы. Какие стропильные системы рекомендуется использовать для деревянного дома?

Деревянные дома редко имеют большие размеры и этажность. Еще одна особенность таких строений – они постоянно немного изменяют линейные параметры из-за колебаний влажности пиломатериалов. Как следствие – к стропильным системам предъявляются повышенные требования по надежности, они должны компенсировать возможные колебания.

Чем сложнее крыша, тем больше у нее дополнительных элементов, а это в совокупности уменьшает ее прочность и надежность. Вывод – для деревянных домов не рекомендуется выбирать сложные многоскатные крыши.

Все типы крыш могут быть теплыми или холодными. Рассмотрим более подробно, из каких отдельных элементов состоит конструкция крыш.

Общие требования к стропильным системам

Крыша любого дома, вне зависимости от ее конструкционных особенностей, должна отвечать требованиям строительных норм и правил.

Устойчивость к постоянным и временным нагрузкам

Во время проектирования конструкции принимаются во внимание существующие в регионы снеговые и ветровые нагрузки, вес кровельных материалов, эпюры распределения усилий по узлам и т. д. При этом архитекторы обязательно используют коэффициент запаса прочности, для крыш деревянных домов он установлен не ниже 1,4. Это вызвано тем, что не все материалы могут отвечать расчетным показателям по прочности, возможны определенные отклонения от технологии и т. д. Кроме того, деревянные дома имеют колебания линейных размеров, стропильная конструкция должна их компенсировать за счет повышения устойчивости.

Минимально возможный вес

Чем меньше нагрузка на фундамент, тем надежнее строение. Крыша на деревянном доме должна противостоять динамическим и статическим усилиям и при этом иметь минимальный вес. Во время расчета конструкции определяется оптимальный вариант сечения несущих элементов. В целях понижения веса может уменьшаться сечение стропильных ног (именно они в основном влияют на вес конструкции) за счет установки различных упоров и распорок. Уменьшение веса конструкции крыши одновременно приводит к понижению ее сметной стоимости.

Качество пиломатериалов

Для изготовления стропильной системы крыши надо использовать пиломатериалы не ниже первого сорта. Дерево – уникальный живой материал, невозможно найти две доски одного и того же сорта с абсолютно одинаковыми техническими параметрами. Каждая имеет свое количество и расположение сучков, пороки естественного развития, незначительные трещины и отклонения по размерам. К подбору досок и брусьев для крыши надо подходить очень внимательно, делать ревизию пиломатериалов перед тем, как использовать их. Все отбракованные материалы можно применять для строительства неответственных или ненагруженных конструкций деревянного дома.

Из каких элементов состоит конструкция крыши деревянного дома

Существует большое разнообразие типовых стропильных систем, но каждый мастер вносит свои изменения с учетом конкретных особенностей здания и наличия сортамента пиломатериалов.

Используется как несущая конструкция пяток стропильных ног, изготавливается из бруса 100×100 мм. Если нет бруса, то для мауэрлата можно использовать двойные доски толщиной 50 мм. В срубах не применяются, функцию мауэрлата выполняет верхний венец. Для увеличения устойчивости фиксируется к нижним венцам металлическими шкантами. В каркасных деревянных домах этот элемент конструкции стропильной системы устанавливается, он позволяет равномерно распределять точечные нагрузки по всему периметру несущих стен и предупреждает прогиб непрочного обвязочного верхнего пояса.

Главный элемент конструкции крыши, формирует ее геометрию и внешний вид. Стропильные ноги воспринимают на себя все нагрузки, в том числе и вес кровельных покрытий. Чаще всего изготавливаются из досок 50×150 мм, шаг стропильных ног рассчитывается индивидуально или может быть стандартным. Стандартный шаг применяется в тех случаях, когда планируется строить теплую крышу. Делается это для упрощения и ускорения процесса монтажа кровельного пирога. Дело в том, что все утеплители, вне зависимости от материала изготовления, имеют ширину 60 см. Стандартный шаг стропильных ног в пределах 57–58 см, что позволяет сразу устанавливать в ниши утеплители без предварительной подгонки размеров.

Для стропил нужно выбирать только качественные доски, если длины недостаточно, то их разрешается наращивать.

В зависимости от длины стропил, типа кровельной системы и климатической зоны расположения здания подбираются варианты и места установок прогонов, упоров и раскосов. Пятки стропильных ног могут фиксироваться к мауэрлату или верхнему венцу жестко или при помощи специальных соединений, позволяющих совершать возвратно/поступательные движения во время усадки и изменения линейных параметров деревянного дома.

Прогоны

Служат точкой упора длинных стропильных ног, не позволяют стропильной системе прогибаться под воздействием различных усилий. Очень часто применяются в мансардных крышах, за счет них удается существенно увеличить высоту жилых помещений.

Прогоны изготавливаются из бруса, вертикальные ноги упираются о несущие конструкции дома. В зависимости от места монтажа могут быть боковыми или коньковыми.

Прогон — деревянный брус, с назначением поддерживать стропила (не дать им прогнуться)

Затяжки

Специальные балки, устанавливается специально для упора стропильных ног в случае отсутствия мауэрлата. Затяжки одновременно служат потолочными балками перекрытия. Изготавливаются из бруса 100×100 мм или досок 50×100 мм. Снимают распирающие нагрузки со стен деревянного дома, рекомендуются к использованию во время капитального ремонта старых строений. Затяжки значительно повышают устойчивость конструкции крыши, к ним могут дополнительно фиксироваться нижние части вертикальных опор.

Монтируются в вертикальном положении, принимают на себя изгибающие нагрузки на стропила. Количество и расстояние между стойками рассчитывается индивидуально для каждой конструкции крыши. Элементы изготавливаются из бруса 100×100 мм, в верхней части делается косой запил с таким расчетом, чтобы упор был по всей поверхности. Для исключения скольжения применяются специальные методы фиксации или набиваются упорные доски.

Могут работать самостоятельно или в паре со стойками, упираются о стропильные ноги под прямым углом. Целесообразность установки подкосов определяет опытный кровельщик. Если планируется использовать чердачные помещения под мансарду, то подкосы не делаются – они значительно уменьшают свободное пространство. Удерживают относительно небольшие нагрузки, могут изготавливаться из таких же досок, как и стропильные ноги.

Растяжки

Соединяют две стропильные ноги в единую ферму, противодействуют распирающим усилиям. Растяжки работают на растяжение, что позволяет применять для них тонкие доски. Дело в том, что доски на растяжение работают значительно лучше, чем на сжатие.

Лежень

Продольная балка посредине коробки деревянного дома. Рекомендуется устанавливать в тех случаях, когда конструкция стропильной системы требует прогона под коньком. Элемент может быть цельным или наращенным, материал изготовления – брус 100×100 мм. Лежень обязательно должен располагаться над несущими перегородками деревянного дома, об него упираются нижние части вертикальных стоек конькового прогона.

Обрешетка

Тип зависит от кровельных материалов. Под мягкие покрытия деревянных домов делается только сплошная обрешетка из плит ОСП или клееной фанеры, есть варианты изготовления сплошной обрешетки их обрезных досок. Но они применяются очень редко – дорого, долго и сложно.

Под металлические или штучные кровельные материалы обрешетка делается из необрезных или обрезных досок и реек. Шаг обрешетки подбирается с учетом технических параметров покрытий.

Контробрешетка

Этот элемент конструкции стропильной системы устанавливается только для теплых крыш с утеплителем из минеральной ваты. Задача контробрешетки – обеспечивать эффективную естественную вентиляцию подкровельного пространства.

Минеральная вата очень негативно относится к увеличению показателей относительной влажности, показатели ее теплопроводности увеличиваются в разы, эффективность утепления существенно понижается. Кроме того, длительный контакт влажной минваты с деревянными конструкциями стропильной системы становится причиной появления гнилостных процессов со всеми негативными последствиями. Никакие самые современные парозащитные барьеры не могут полностью исключить проникновение пара в вату. Для удаления требуется вентиляция, но не накрывать утеплитель нельзя, холодный ветер выдувает теплый воздух, что также понижает показатели теплосбережения. Для решения проблемы используется специальная ветрозащита, позволяющая испаряться влаге и защищать минвату от ветра. Влага должна постоянно удаляться, для этого и делается контробрешетка. Между ветрозащитой и кровельными материалами есть продухи, процесс естественной вентиляции эффективно удаляет испарившуюся из минеральной ваты влагу.

Применяются для экономного увеличения длины стропильных ног. К толстым доскам прибиваются тонкие, они не несут значительных нагрузок. За счет удлинения стропилин удается увеличить защиту фасадных стен деревянного дома, отрегулировать параметры карнизного свеса.

Наслонные и висячие крыши деревянных домов

Используются только для небольших домов. Особенность таких конструкций – стропильные ноги упираются только о верхний венец или мауэрлат, а в коньке между собой. Дело в том, что дом не имеет внутренних несущих стен, позволяющих устанавливать надежные вертикальные упоры или горизонтальные прогоны. Для недопущения распирания стропилины фиксируются стяжками.

В некоторых случаях в качестве упора могут служить балки потолочного перекрытия. Но так поступать следует очень осторожно и только в том случае, когда прочность балок позволяет выдерживать дополнительные нагрузки.

Схема — стропила со скользящей опорой и пропилами

Практический совет. Если возникает крайняя необходимость делать вертикальные опоры на затяжках, то изготавливать их надо из нескольких скрепленных между собой тонких досок, установленных на ребро. Такие конструкции имеют существенно большее сопротивление на изгиб, чем брус такой же ширины.

Монтируются на больших строениях, дополнительная жесткость стропильной системы обеспечивается за счет подкосов или горизонтальных прогонов, установленных на лежне.

Соединительные элементы для стропильных систем

Раньше конструкции собирались на обыкновенных гвоздях и скобах, отдельные элементы соединялись в запил. Это довольно трудоемкие работы, требуют практических навыков. В настоящее время редко можно встретить мастеров, использующих старые технологии, промышленность выпускает большой выбор металлических креплений, упрощающих и облегчающих процесс строительства крыши.

Наименование соединительного элемента	Назначение
Держатель стропильной ноги	Предназначен для крепления стропильной ноги к верхнему венцу или мауэрлату. В зависимости от особенностей конструкции обеспечивает жесткое или плавающее соединение. Плавающее соединение позволяет стропильным ногам во время усадки дома скользить, при этом не появляются непредусмотренные напряжения в узлах стропильной системы, она сохраняет все свои первоначальные параметры. Жесткий держатель стропильной ноги используется в тех случаях, когда вероятность усадки деревянного дома минимальная.
Опора бруса	Элемент дает возможность соединять два бруса под прямым углом, при этом нет надобности делать соединение в полдерева. Надо помнить, что все соединения такого типа заметно уменьшают несущие способности элементов. Чем больше их запиливать, тем тоньше становится балка или доска, соответственно, отрезанная часть не работает.
Крепежные уголки	Могут быть равносторонними и разносторонними, обыкновенными и усиленными. Наиболее часто используемые крепежные элементы, универсального назначения. Могут применяться как самостоятельные элементы или в дополнение к другим методам фиксации.
Угловой соединитель	Фиксирует положение двух примыкающих плоскостей конструкции, работает на разрыв.

Кроме этих стандартных соединительных элементов, могут применяться шпильки для соединения верхней части стропильных ног. Такое соединение имеет одну степень свободы, что позволяет компенсировать колебания размеров деревянного дома.

Практический совет. Если правильно соединять несущие конструкции крыши, то обыкновенные гвозди по надежности ничем не уступают современным элементам. Кроме того, вбить несколько гвоздей намного проще и быстрее, чем вкручивать в каждую балку или доску по 5–8 саморезов.

И еще один нюанс. Количество саморезов должно быть в разумных пределах. Если их очень много, то прочность пиломатериалом заметно уменьшится, они могут расколоться даже при относительно небольших усилиях.

Каждый деревянный сруб может иметь свои проблемы, дадим несколько советов по их устранению.

Как выровнять плоскость стропильных ног по неровному венцу сруба

Такие ситуации возникают при строительстве дома из обыкновенного, а не оцилиндрованного бревна. Обыкновенное бревно имеет различные диаметры по длине, что не позволяет сделать идеально горизонтальной плоскость верхнего венца. А все стропильные ноги должны лежать строго в одной плоскости, это аксиома строительства любой крыши. Выравнивание положения нужно делать в такой последовательности:

Для того чтобы можно было быстрее измерять глубину прорезания цепной пилы, сделайте на шине метки через каждый сантиметр. Это позволит контролировать работы одновременно с пропиливанием, а не вынимать каждый раз пилу для проведения замеров.

Как исправить фронтон

Исправлять его приходится после нерадивых строителей сруба. Если они элемент не закрепили должным образом, то со временем он обязательно наклонится в ту или иную сторону. Делать на таком доме стропильную систему нельзя, брак надо исправлять.

1. Прибейте укосину поверх установленных стропил, она должна держать вместе не менее 4–5 элементов стропильной системы. Это нужно для обеспечения необходимой жесткости.
2. Удалите укосину, которая ранее фиксировала положение фронтона.
3. Наживите толстую доску с обратной стороны фронтона и большими струбцинами прижимайте ее к стропильной ноге.

Работайте осторожно, периодически обухом топора или кувалдой постукивайте по брусьям фронтона, так они легче будут ложиться на свое место. Имея практический опыт, можно полностью выровнять фронтоны.

Видео – Выравнивание стропил