Стропильные системы виды стропильных систем схемы: особенности, характеристики и монтаж своими руками

Виды и схемы стропильных систем

Содержание

Проектирование стропильной конструкции

Расчет несущих конструкций в строительстве принято выполнять по методу предельных состояний, т.е. по моменту потери сопротивления конструкцией под воздействием внешних нагрузок вплоть до разрушения или недопустимых повреждений.

Стропильная система достигает предельного состояния, если

• прочность конструкции полностью исчерпана и она разрушается;
• прогибы элементов несущего каркаса провоцируют недопустимые нарушения в узлах стропильной системы, причем дальнейшая эксплуатация крыши невозможна без выполнения ремонта.

Согласно строительным нормам, максимально допустимый прогиб стропильной ноги или затяжки составляет 1/200 часть от длины элемента. Чтобы обеспечить высокую надежность конструкции, рекомендуется проектировать крышу с учетом максимально допустимого прогиба в 1/250 часть длины стропила.

Расчет стропильной конструкции крыши ведется с учетом предельных нагрузок со стороны

• собственного веса;
• ветрового давления;
• веса снега;
• веса людей, обслуживающих или ремонтирующих кровлю (нагрузка от человека обычно принимается как 80 кгс/кв. м).

Для получения информации, на основании которой ведутся расчеты, необходимо располагать

• СНиПом кровельной конструкции;
• таблицей расчета сечения стропильной ноги;
• таблицей сечения стропильной затяжки;
• климатической картой региона (определение ветровой и снеговой нагрузки).

Расчет сечения бруса, из которого выполняются элементы стропильной конструкции, производится по специальной формуле, в которой учитывается длина стропильной ноги, шаг между стропилами, сопротивляемость выбранного сорта древесины нагрузкам извне.

Таблицы подбора сечений элементов применяются при проектировании простых кровельных конструкций. Разработка проекта крыши сложных форм требует профессионального подхода.

Выбор сечения стропил

В конструкциях различных типов стропильная нога называется по-разному (рядовым стропилом, накосной стропильной ногой). В любом случае до ее устройства следует произвести необходимые расчеты.

Расчет на прочность должен основываться на учете нагрузок временного и постоянного характера, которые будут оказывать воздействие на кровлю.

В постоянные нагрузки входят:

• общий вес элементов конструкции стропил;
• вес гидро- и пароизоляционных материалов;
• вес кровельного покрытия;
• в случае устройства мансардного помещения – вес материалов для отделки потолка.

Во временные нагрузки входят:

• максимальная ветровая и снеговая нагрузка для конкретного региона;
• вес обслуживающих кровлю строителей и инструментов;
• вес устраиваемого на кровле инженерного оборудования: дымоходов, вентиляционных систем, зенитных фонарей, аэраторов и т.д.;
• вес ограждений, переходных мостиков, трапов, которые нужны для проведения ремонтных работ и последующей эксплуатации кровли.

Основываясь на полученном значении нагрузок, производят расчет стропильных ног, их длины, поперечного сечения, определяемых выбранным материалом, типом кровли и стропил (висячих или наслонных). Кровли сложных конфигураций иногда включают в себя разные виды стропил.

В кровлях вальмового типа наряду со стропильными ногами применяют также стропила укороченного типа – так называемые нарожники. Для них необходимо производить отдельный расчет. Помимо этого, надо рассчитать также дополнительные детали системы стропил: подкосы, затяжки, ригели. На них также приходится некоторая часть нагрузки, передаваемой от стропил.

Длина стропильных ног в первую очередь определяется размерами здания и величиной угла уклона кровельных скатов, получаемого от выбранной формы кровли. В основном стропила стараются делать максимум 6-метровой длины: имеющийся в продаже пиломатериал обладает именно такими параметрами. В тех случаях, когда размеры строения требуют большей величины, производится наращивание стропил. Значительные по длине стропильные ноги бывают у диагональных (накосных) стропил, используемых при строительстве кровель вальмового или полувальмового типа.

Сечение стропильной ноги выбирается в зависимости от ряда факторов:

• постоянных и временных нагрузок;
• конкретного вида кровельного материала;
• типа кровельной конструкции;
• размеров строения;
• величины уклона скатов;
• особенностей климатического региона;
• качества материала, из которого изготавливаются стропильные ноги.

При устройстве стропильной системы в основном применяется сосновая древесина без больших сучков и синевы. Оптимальная влажность материала — 20-22%. Такое требование обусловлено возможностью изменения формы и размеров дерева по мере усыхания, что может привести к деформации возведенной кровли.

В настоящее время есть множество фирм, предлагающих услуги по проведению расчетов системы стропил. Это можно сделать и самостоятельно, воспользовавшись онлайн калькуляторами. После ввода в программу нужных размеров она выдает готовые результаты сечения, шага, длины стропил.

При возведении частных домов в основном применяют доски, сечение которых составляет 50 х 150 мм. Они подходят для кровель любых конфигураций.

Длина шага стропильных ног составляет приблизительно 1 метр. Величина зависит от типа кровельного покрытия, величины уклона и количества снега.

Следует учитывать также кровельный материал. Наибольшим весом обладает натуральная черепица: при ее выборе в качестве покрытия для кровли величина сечения стропильных ног должна увеличиваться при большей длине стропильных ног и их шага.

Шарнирная арка с ригелем

Данная схема конструктивно схожа с предыдущей, но есть и одно отличие – вместо подвижных опорных элементов для шарнирной арки с ригелем используется жесткое крепление стропил, что достаточно надежно. Стропила врубаются в мауэрлат или крепятся к неподвижным опорным брусам. Благодаря изменению конструкции опоры меняются и возникающие в системе напряжения – основной нагрузкой становится распирающая, приходящаяся на мауэрлат и стены.

Затяжка фиксируется в верхней части арки, но вместо растяжения она теперь испытывает сжатие. Вместе с изменением характера нагрузок меняется и название затяжки – теперь она именуется ригелем. Такая арка с приподнятым ригелем может работать только при условии небольшой распирающей нагрузки, а при ее увеличении ригель нужно дополнительно усилить затяжкой. В результате получатся висячие стропила, аналогичные традиционной арке с тремя шарнирами, и мауэрлат в данном случае уже не понадобится.

Вальмовые стропила

Стропильная система собирается из бруса разного сечения, 150х50мм, 150х100мм. Обработка, подготовка стропильного материала включает в себя грунтовку антисептическими средствами, антипиренами. Брус нужен сухой с максимальной остаточной влажностью 12-15%, ровный, без сучков. Предпочтение следует отдать брусу из хвойных пород, смоляные мешочки которых защищают от разбухания, проникновения влаги.

Вальмовая крыша отличается от всех других типов и видов крыш наличием большого количества элементов, в частности стропил разного назначения. Скелет вальмовой крыши схож со скелетом большого кита, где малые и большие кости, а так же костные связки между ними образуют длинную прочную конструкцию.

Помимо отмеченных выше стропил в стропильной системе есть так называемые ребра, устанавливаемые с разных сторон, в зависимости от конфигурации вальмовой крыши. Ребрами могут называть так же угловые стропила.

Короткие ноги стропил крепят не на конек, а на стропильную доску, углового расположения.  Центральные стропила стыкуются в узлы конькового элемента, в который приходят с трех сторон. Промежуточные стропила соединяют конек и карниз. Особенность вальмовой крыши не только в большом количестве элементов

Важно правильно рассчитать угол наклона, шаг вальмовых стропил и прочие особенности стропильной системы

Правильный расчет угла наклона вальмовой крыши, а также её высоты зависит от веса кровельного материала и полной несущей нагрузки, в которую входит вес стропильной системы и природные нагрузки.

Ещё на этапе проектирования дома составляется схема вальмовой крыши, делается её чертеж, производится расчет стропильной системы вальмовой крыши. Проектирование конструкции вальмовой крыши происходит в такой последовательности:

1. Выбирают высоту конька, от которой напрямую зависит угол скатов. Оптимальным вариантом считается одинаковый уклон основных и вальмовых скатов крыши, когда нагрузки распределяются равномерно, кровля распределяется естественнее, а визуальная оценка выше. Оптимальное значение угла вальмовых крыш 20° — 45°. В регионах с большой снеговой нагрузкой высоту конька следует делать максимально высокой, в местности с регулярными ветрами большой силы минимальной. Высота конька вальмовой крыши определяется так же необходимостью создания чердачного пространства. Если планируется устройство мансарды, поднимать конек следует выше.

1. После определения высоты конька и производится расчет угла ската стропильной системы крыши вальмовой рановидности. Следует помнить, что увеличение угла усложняет конструкцию вальмовой крыши и увеличивает расход материала для кровли. Расчет угла производится так. Чтобы найти тангенс будущего значения угла, берется высота конька, умножается на цифру 2 и делится на длину ската (берется не ширина дома, а длина ската от верха до низа). Длина ската вальмовой крыши вычисляется с помощью Пифагора, то есть извлекается квадрат из суммы катетов. Катетами в данном случае являются высота конька и половина ширины основания вальмы. Здесь же следует не откладывая, найти длину накосных стропил, вычисляется она аналогичным способом.

1. Расчет площади крыши, следующий этап. Общая площадь крыши это сумма площадей двух вальмовых сторон и двух основных. Знать площадь необходимо для того чтобы произвести расчет необходимого количества кровельного материала, площади обрешетки, матов или рулонов для утепления крыши, паро-гидроизоляционных материалов. При использовании листовой кровли будет большой отход до 30% .

Устройство стропильной системы вальмовой крыши лучше понять, осмотрев схему, наглядное пособие поможет понять нюансы и подробности монтажа, к примеру, для чего заранее делают разметочную рейку, лекала по которым затем пилят стропила.

Как выбрать

Доски надо выбирать только у проверенных продавцов, которые могут предоставить всю интересующую информацию

Важно, чтобы к материалу были приложены сопроводительные документы с определенной информацией:

• сортом дерева, из которого изготовлены доски;
• номером стандарта;
• компанией, изготовившей материал;
• параметрами пиломатериалов;
• влажностью древесины.

По породе дерева для стропильных систем предпочтение стоит отдать хвойным. Оптимальным вариантом является лиственница, но стоит учитывать ее немаленькую стоимость. В качестве замены подойдет сосна, кедр или ель.

Лучше всего отдать предпочтение лесу, который заготовлен в зимний период. Качество такой древесины выше, чем заготовленной в весенние и летние месяцы. Для стропильных ног подходит брус с толщиной 5 сантиметров. Что касается ширины, то она зависит непосредственно от конструкции стропил и нагрузки на них. Чаще всего она составляет 10-25 см. При этом длина будет стандартной – 6 метров. При необходимости ее можно нарастить.

Для прогонов лучше использовать брус с толщиной от 10 сантиметров. Для мауэрлата подходит доска 15х15 сантиметров. Стоит отметить, что данный элемент можно собирать из нескольких досок, чтобы он получился еще более крепким. Для вспомогательных частей вроде стоек, подкосов, затяжек, кобылок можно выбрать брус 5х10 сантиметров. Можно взять брус для стропил, но тогда стоимость таких элементов возрастет. Обрешетку можно сделать из доски с сечением 2,5х10 см.

Закупать доски можно кубометрами, на заказ и в виде готовой конструкции. Каждый вариант отличается своими особенностями.

Лес кубометрами подходит, если хочется сэкономить. В большом объеме будет различный материал, поэтому стоит брать с запасом минимум 10%

При этом важно подравнять доски, при необходимости снять кору, обработать антисептиком. Выбирать следует только ровные материалы, чтобы их не повело

Строганые доски на заказ будут стоить на треть дороже, но точно соответствовать нужным размерам

При этом отходов будет мало. Однако надо следить, чтобы древесина не была порченой, а на полотнах отсутствовали дефекты.

Готовые разборные конструкции привлекают точностью замеров и легкостью монтажа. Перед их изготовлением компании присылают замерщика, который учтет все особенности проекта и пожелания. В итоге покупатель получит грамотную и качественную, но дорогую систему.

Мауэрлат узлы крепления стропильных ног

Опирание деревянных стропил на мауэрлат может выполняться по двум технологиям :

• жесткое крепление к мауэрлату;
• скользящее крепление к мауэрлату.

При жестком креплении полностью исключаются любые виды смещения стропильной ноги, которая упирается в мауэрлат (изгибы, сдвиги, кручение). С этой целью при монтаже стропильной системы кровли установка стропил может выполняться с применением подшивного бруска, который предотвращает соскальзывание стропильной ноги в месте опирания. Боковые сдвиги при этом методе соединения исключаются благодаря установке металлических уголков.

Во втором варианте жесткого крепления стропильной ноги на мауэрлат необходимо выполнить запил (седло) в нижней части стропильного бруса или доски. Плоскость опирания должна быть горизонтальной, для этого запил в стропилах производится под углом, соответствующим наклону ската. Для фиксации узла с обеих сторон стропила под углом вбивается по гвоздю (внутри мауэрлата они должны быть скрещенными), сверху вертикально через стропило в мауэрлат вбивается третий гвоздь.

Скользящее крепление обычно используется при возведении стропильной системы на доме из бруса или бревна. Основанием для опирания стропильных ног в этом случае служит не мауэрлат, а верхний венец сруба. Чтобы избежать деформации крыши при усадке дома, необходимо выполнить узел с определенной степенью свободы для стропильной ноги. Нередко с этой целью используется специальный крепежный элемент из металла – скользящая опора («салазки»). Его верхняя часть представляет собой петлю, которая смещается по направляющей, закрепленной на стропильной ноге, при изменении геометрии сруба.

Используются и другие методы монтажа скользящего узла. В стропильной ноге выполняется запил, балка устанавливается срезом на верхний венец, после чего закрепляется одним из способов :

• посредством одного вертикально забитого гвоздя;
• с помощью забитых с двух сторон гвоздей, скрещивающихся в мауэрлате;
• посредством скобы;
• выполнив единичную фиксацию стальными крепежными пластинами.

Такой метод крепления оставляет возможность элементам системы смещаться друг относительно друга при изменении геометрии строительных конструкций.

Коньковые соединения

Устройство стропильной системы кровли с двумя скатами подразумевает наличие в верхней части крыши горизонтального ребра, образованного в результате примыкания скатов – конька. Коньковый узел может выполняться несколькими способами, выбор зависит от типа стропильной системы и особенностей самого здания.

Наслонная конструкция подразумевает крепление стропильных ног на коньковый прогон – горизонтальную балку, расположенную на стойках параллельно длинным стенам дома. Верхние концы стропильных ног следует запилить под углом, соответствующим углу наклона скатов. Примыкания срезанных торцов стропил к коньку должны быть максимально плотными. В качестве крепежных элементов используются гвозди. Наслонные стропила применяются, если есть возможность установить на внутренней стене или столбчатых опорах стойки для крепления конькового прогона. Кроме того, стены должны быть оснащены мауэрлатом для опирания стропил.

Сборка стропильной фермы висячего типа требует соединить верхние концы пары стропильных ног. Для этого торец каждого из стропил подрезается под углом, равным углу наклона крыши, балки соединяются плоскостями срезов — требуется обеспечить плотность их примыкания. Фиксируются при помощи двух гвоздей, забитых под углом в верхние плоскости стропил. Затем с каждой стороны прибивается по деревянной накладке или металлической пластине, которые закрывают место стыка.

Чтобы обеспечить коньку необходимую прочность, может выполняться врубка в полдерева: в этом случае вместо плоскости сопряжения соединения встык, стропила соединяются уступом. Далее сверлится сквозное отверстие под шпильку или болт диаметром 12 или 14 мм, для крепления используются гайки с широкими шайбами.

Если на стене сруба предстоит установить скользящие опоры или создать примыкания (сопряжения стропила с мауэрлатом) с некоторой степенью свободы, коньку следует уделить особое внимание. Рекомендуется выполнить подвижный узел соединения, чтобы крыша не деформировалась при неравномерной усадке сооружения

С этой целью концы стропил соединяются металлическим пластинчатым шарниром

С этой целью концы стропил соединяются металлическим пластинчатым шарниром.

Стропильные сооружения для разнообразных типов крыш

Для конкретного типа кровли применяется свой определённый вид стропильных ферм. Рассмотрим более подробно каждую из структур:

Стропильная система двухскатных крыш

Данная система состоит из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Всё сооружение с торца здания имеет вид треугольника. Главными элементами являются ноги строп и мауэрлат.

Для равномерного распределения нагрузки на стропы и стены используют такой стройматериал как: подкос, ригель и стойки. С помощью этих элементов создаётся долговечная, жёсткая, простая схема стропильной конструкции для двухскатных кровель.

При правильном монтаже структуры стропильной системы вся нагрузка по площади строения распределяется равномерно.

Стропильные системы вальмовых крыш

При монтаже необходимо монтировать разные типы стропил. Располагают стропила сбоку, делают из досок, монтаж происходит также как при установке традиционных скатных крыш.

Характеристика стропильной системы

Система стропил представляет собой обязательный элемент здания, состоящий из каркаса, опорами для которого служат несущие стены строения. При устройстве каркаса необходимо учитывать, что он должен стать прочной основой для слоев утеплителя, гидроизоляционного материала, кровельного покрытия.

Параметры и особенности конструкции кровли и системы стропил определяются несколькими факторами:

• общим размером дома;
• правильным выбором материалов;
• точным расчетом возможных нагрузок;
• личными предпочтениями домовладельца.

Перечисленные факторы играют важную роль при подборе стропильной системы.

Устройство висячих стропил

Висячие стропила называются именно так неспроста – по сути, они постоянно находятся в подвешенном состоянии и не имеют под собой иной опоры, кроме внешних стен здания. Несмотря на кажущуюся ненадежность, висячие стропильные системы достаточно эффективные и способны в полной мере выполняться свои функции в пролетах длиной до 17 м.

Разумеется, сами по себе навесные стропила стоили бы немногого, но ведь они используются в связке с цельной системой, включающей в себя массу дополнительных элементов, позволяющих формировать крупные узлы вроде ферм или арок.

Примером простой фермы может выступить конструкция, состоящая из двух стропильных балок, которые соединены в верхней точке, за счет чего обеспечивается треугольная форма такой фермы. В горизонтальной плоскости устанавливается стропильная затяжка, представленная обычной деревянной балкой. Конечно, она может быть выполнена из металла, но тогда ее нужно называть тяжем.

Роль затяжной балки нельзя недооценивать – стропила, находящиеся под нагрузкой, постоянно пытаются нарушить треугольную форму фермы, а затяжка стропил предотвращает данный эффект. Кроме того, появляющаяся распирающая сила не передается стенам постройки, а приходится на саму затяжку, благодаря чему здание испытывает только усилия вертикальной направленности.

Затяжку можно устанавливать на любом вертикальном уровне, но для этого нужно точно знать, какие функции на нее возлагаются. Например, при расположении затяжки в нижней части стропил ее можно использовать еще и как балку перекрытия этажа, находящегося ниже. Если же под крышей будет располагаться жилое помещение, то затяжку стоит устанавливать выше, чтобы она мешала при обустройстве мансарды.  

При обустройстве больших пролетов узлы висячих стропил придется дополнительно усиливать. В том случае, если пролет между стенами превышает 6 м, то стропила укрепляются раскосами и подвесами, а затяжку стоит сделать из двух балок, соединенных между собой.

Устройство висячих стропил может выполняться по нескольким схемам, и их стоит рассмотреть подробнее.

Монтаж

Для правильной установки стропил в первую очередь необходимо определить тип кровли. Одним из самых простых решений является двускатная конструкция, даже в случае планирования мансарды под ней.

Процесс монтажа осуществляется в следующей последовательносоти:

1. В первую очередь изготавливается шаблон, в соответствии с которым будут проводиться дальнейшие работы. Так как стропила для двускатных кровель представляют собой однотипные конструкции, изготовление шаблона позволяет сэкономить достаточно времени и сил. Берутся две доски, которые соединяются гвоздем с одного края. Такая конструкция напоминает ножницы. Оставшиеся свободными края досок шаблона следует установить на опоры на тех участках, на которые стропильные ноги будут упираться. Так определяется величина угол уклона кровельного ската. Фиксация образованного двумя досками угла осуществляется при помощи двух гвоздей. Шаблон готов. Он дополнительно фиксируется посредством использования поперечной перекладины.

Допущенные в процессе изготовления шаблона неточности способны испортить всю возводимую конструкцию. Чтобы избежать возможного изменения величины найденного угла вследствие деформации (ее причиной может быть ударная нагрузка), фиксацию поперечной перекладины лучше осуществлять при помощи саморезов, а не гвоздей.

После этого изготавливается еще один шаблон, который будет использоваться для выполнения монтажных зарезов на стропилах.
Следующим шагом является сборка стропильной фермы, при этом крепежными элементами служат гвозди и саморезы. Изготовление шаблона для выполнения зарезов производится на основе 5-миллиметровой фанеры, которую необходимо укрепить доской на 25 мм.
Используя шаблоны, на балках осуществляют монтажные зарезы, после чего они соединяются в соответствии с величиной угла уклона кровельных скатов. В результате образуется деревянный треугольник большого размера, получивший название стропильной фермы. Сборка стропильных ферм, как правило, осуществляется на земле, после чего они аккуратно поднимаются по лестнице для последующей установки.

Для облегчения кровельных работ можно устроить передвижные леса. С их помощью удается без проблем доставлять собранные фермы на место их монтажа. При строительстве частного дома нужны по крайней мере 2-3 таких конструкции.

Вначале производится установка двух крайних ферм. Чтобы обеспечить корректность монтажа в горизонтальном и вертикальном направлении, применяют временные подкосы, с помощью которых осуществляется закрепление конструкции.
После этого натягивается веревка, соединяющая вершины крайних стропильных ферм. Она обозначает конек возводимой кровли.
Следующий этап — сборка, поднятие наверх и монтаж остальных стропильных ферм. Между ними должно сохраняться как минимум 60-сантимертовое расстояние.
Конструкции больших размеров необходимо дополнительно укрепить с помощью подпор, подкосов, ригелей и т.д.
Для формирования пространства проектируемой мансарды производится установка специальных опор и горизонтальных балок.

Стропиловка трех- или четырехскатных кровель – процесс намного более сложный. Его надо начинать с проведения очень точных расчетов. Требуется также тщательная разметка обвязки.

После этого производится монтаж конькового бруса на специальных опорах. К нему в следующей последовательности присоединяют:

• диагональные стропила;
• промежуточные центральные стропила;
• промежуточные стропила;
• короткие стропила.

Конденсат водяных паров и другие проблемы ↑

В жилом помещении стропильная система испытывает переменное воздействие горячего и холодного воздуха. Поэтому появление конденсата водяных паров на поверхности металлической стропильной системы практически неизбежно. В результате начинаются коррозионные процессы и металл ржавеет. Без правильной обработки и надлежащего ухода уже через несколько лет понадобится серьезный ремонт кровли, поэтому при монтаже стропильных систем из металла следует строго придерживаться технологического процесса. Все металлические части нужно обработать антикоррозийной грунтовкой и покрасить.

Кроме того, металлическая стропильная система — удовольствие достаточно дорогое. Помимо стоимости собственно конструкции следует учесть расходы на ее доставку к месту строительства, подъем довольно тяжелых элементов к месту монтажа, расходы на обработку металла защитными составами, покраску и т. п. Наконец, необходимо просчитать, выдержит ли основание дома нагрузку в виде металлических стропил.

Тяжелый вес металлических ферм, из которых делают стропила, может сыграть злую шутку с владельцами строения в случае пожара. Уже через четверть часа после возгорания в здании тяжелые кровельные балки могут обрушиться, после чего понадобятся масштабные восстановительные работы.

Виды и схемы стропильных систем

Основой любой крыши является индивидуальная стропильная система, имеющая свои конструктивные особенности. Сделать выбор нужного каркаса крыши будет значительно проще, если заранее разобраться какие же виды и схемы стропильных систем используются в строительной практике. После получения подобной информации станет более понятно, насколько сложны такие конструкции в монтаже

Особенно это важно знать, если каркас для крыши предполагается возводить самостоятельно

Основные функциональные задачи стропильных систем

При обустройстве скатных конструкций крыш, стропильная система является каркасом для покрытия и для удержания материалов «кровельного пирога». При грамотном монтаже каркасной конструкции будут создаваться необходимые условия для правильной «работы» утепленных и неутепленных типов кровель, защищающих стены и внутреннее пространство дома от различных атмосферных воздействий.

Размеры

Параметры досок для стропил могут сильно различаться. Ведь этот параметр подвержен влиянию многочисленных факторов. Среди них габариты строения, площадь крыши, вариант конструкции системы, предполагаемые нагрузки от ветра и других внешних воздействий. Специалисты рекомендуют выбирать минимальный размер сечения 50х100 или 50х150 миллиметров. При создании больших пролетов размер должен составлять 150х150 миллиметров, а еще лучше 250х100 миллиметров. Если габариты строения предполагаются значительные, то стоит использовать доски с минимальными размерами 200х50 мм, а можно даже 200 на 200 мм.

Для получения оптимальных размеров стропил следует произвести некоторые расчеты

При этом важно выяснить нагрузку, которая может воздействовать на кровлю. Исходя из этого можно будет определить сечение, а также другие параметры стропильной системы

Одним из наиболее важных параметров является толщина доски для стропил. Ведь от него зависит прочность будущей конструкции. Желательно, чтобы толщина доски составляла 40-60 миллиметров. Причем для небольших зданий допускается отклонение показателя до 5 мм. Что касается жилых строений, то для них лучше предпочесть доски с толщиной не менее 50 миллиметров.

При выборе ширины доски следует учесть длину пролета, который перекрывается стропилами. Чем больше длина стропил, тем более широкой должна быть доска. Например, если стропила будут длиной 6 метров, то доски стоит брать с шириной от 150 миллиметров. При длине ног более 6 метров доски по ширине выбираются начиная от 180 миллиметров. Если стропильная нога должна быть очень длинной, рекомендуется применять наращивание.

Для расчета сечения стропил надо определить подходящее расстояние между ними, и учесть длину элементов

При этом надо принять во внимание постоянные нагрузки на крышу от снега и ветра. В расчете также будут участвовать масса стропильной системы, угол наклона ската, длина пролета под перекрытия. Дополнительно следует учесть ширину самого строения

Дополнительно следует учесть ширину самого строения.

Чтобы сделать все расчеты правильно и быстро, можно воспользоваться специальными программами. При этом полученные значения будут точными. Когда сечение стропил определено, можно переходить к нахождению их шага. Под этим определением понимается расстояние, на котором элементы будут удалены друг от друга. Такой параметр, как шаг, очень важен, так как он обеспечивает надежность и срок эксплуатации крыши.

Виды и схемы стропильных систем

Подстропильная система каркаса

В случае возведения крупных объектов наряду с мауэрлатом в конструкцию стропил могут включать и другие поддерживающие элементы — прогоны, стойки и лежни. Причём каждый из этих видов имеет свои особенности в плане монтажа. Первые укладывают по горизонтали, вторые — по вертикали, а третьи размещают по балкам перекрытия. Впоследствии на лежни устанавливают с определенным шагом по всей длине кровли стойки. Они, в свою очередь, служат опорой для конькового прогона. Этот элемент чаще всего изготавливают из бруса размерами 100 x 150 мм.

Коньковый прогон

В процессе крепления стропил двускатной крыши в ее конструкцию часто включают и этот элемент. Не останавливает владельцев и то, что это повышает стоимость сооружения крыши. Объяснить это можно тем, что каркас кровли, который установлен с использованием прогона, получается более надежным и лучше выдерживает нагрузки различного характера.

В процессе монтажа этого элемента обязательно необходимо соблюдать определенные требования. От этого в значительной степени зависит геометрия кровли. На начальном этапе сборки крыши с коньковым прогоном выполняется монтаж крайних стоек фронтоном. После этого между ними натягивают жесткий шнур, который обязательно нужно проверить на горизонтальность. Далее переходят к креплению промежуточных стоек, следя за тем, чтобы и они располагались строго по уровню. Соблюдение этого требования является гарантией того, что и закрепляемый впоследствии к ним коньковый прогон также будет установлен строго в горизонтальной плоскости.

Обрешетка

Этот элемент также играет важную роль в конструкции кровли. Для изготовления обрешётки используются доску достаточно большой толщины. Самый распространенный вариант — пиломатериал сечением 2,5-5 см. Рейки со слишком большим или маленьким сечением не используют для обрешётки. Иначе это может привести к таким неприятным явлениям, как коробление или растрескивание. Самым оптимальным для обрешетки является материал шириной 20 см.

При расчете шага между досками, как и толщины, необходимо учитывать тип используемой обшивки. Монтаж разреженной обрешётки производится только под жесткие листы. В случае применения рубероида или очень тонкого металла устанавливают сплошную конструкцию. Тогда обрешетка изготавливается не из досок, а из листов толстой фанеры или ОСБ-плит.

Теплоизоляционный слой и гидроизолятор

Ввиду особенностей конструкции двускатной кровли для защиты внутреннего пространства от низких температур разрешается использовать любой доступный материал. Обычно в качестве такового выбирают минеральную вату. Менее популярным вариантом является пенополистирол. Еще реже работы по изоляции кровли проводят с помощью метода напыления пенополиуретана.

Укладка теплоизолятора требует использования опоры: если теплозащитный слой создаётся из минваты или полистирола, то обязательно нужно натянуть проволоку со стороны чердака. Крепление листов или плит теплоизолятора выполняется прямо между стропилами. Монтаж минеральной ваты осуществляется просто враспор. Не стоит оставлять без внимания зазоры между пенополистирольными листами и брусом — их заделывают специальной монтажной пеной, а в завершение проклеивают скотчем. Монтаж паро-и гидроизолятора выполняется с незначительным провисом в 2 см строго в горизонтальной плоскости. Эти работы проводят на завершающем этапе монтажа стропильной системы двухскатной крыши.

Разработка плана стропил

В процесс разработки плана стропил входят такие процедуры, как:

• Построение модульных осей, привязанных к показателям толщины несущих стен здания. В этом случае на самом плане вынесение венчающего карниза показывается на наружной стене при помощи контурной линии.
• Также на плане должны быть обозначены вентиляция и трубопроводы, их расположение непременно должно быть учтено при расположении элементов в проекте стропильной системы.
• Исходя из подобранной конструкции крыши, разрабатывается план. При этом непосредственно на эскизе должны быть непременно учтены стены и крепление стропил в коньке.

Использование подобного эскиза позволяет вычертить план системы стропил, с обозначенными на нем мауэрлатами, продольными подкосами и стойками, подстропильной балкой, ногами стропил.

Стропильная система

Подбор подходящего расстояния между соседними стропилами осуществляется, исходя:

• из веса того материала, который выбран для покрытия кровли,
• строительных лесов, которые будут при этом использованы,
• шаг стропил может быть изменен в связи с необходимостью провести сквозь них вентиляционные трубы или дымоход.

Также вентиляцию и трубу можно пропустить, прервав ноги стропил, для чего концы их опирают на специальные деревянные перемычки, которые находятся между стоящими рядом стропилами, и закрепляют, используя специальный запил стропил.

Если речь идет о двускатных крышах, то слуховые окна должны находиться на фронтонах, которые, в свою очередь, находятся на торцах, что не может не повысить эффективность вентиляции чердака летом.

В тех случаях, когда место под кровлей планируется использовать для возведения мансардного этажа, это также должно быть отображено на рисунке в виде верхних балок, которые послужат опорой стропилам.

Также не следует забывать о том, что схема расположения стропил должна разрабатываться одновременно с планом разнообразных конструкций разрезов здания. И оба эти плана обязательно должны быть объединены между собой наличием общей связи.

На чертеже должны быть учтены данные всех расстояний между модульными осями предполагаемого строения, так как именно с ними связаны все показатели толщины будущих стен.

Непосредственно в самом плане должны быть обязательно указаны расстояния между дымоходом, вентиляцией и стойками.

Помимо этого, на плане должны быть отображены выноски с указанием всех необходимых значений поперечных сечений и длин всех имеющихся деталей.

Систему стропил можно назвать одним из наиболее значимых элементов во всей кровельной конструкции, и, в частности, от того, насколько правильно она будет спроектирована, зависит безопасность эксплуатации крыши, ее надежность и срок службы. Именно поэтому не следует браться составлять план стропил, не имея на то необходимых умений и навыков. Следует все же доверить это работу квалифицированным специалистам, которые уже имеют необходимый опыт в данной сфере.

Виды

Конфигурация каркаса крыши зависит от архитектурных особенностей перекрываемого сооружения. Кровля должна учитывать количество несущих опор внутри или снаружи дома, чтобы равномерно распределить ложащуюся на них нагрузку. Различают следующие виды стропил:

1. Наслонные. Наслонными стропилами называют каркас крыши, который опирается как на наружные несущие стены, так и на внутренние. В роли внутренних пор может выступать ряд колонн или капитальная перегородка между комнатами, предусмотренная проектом. Дополнительная внутренняя опора используется в качестве поддержки под коньковый прогон. С помощью наслонных стопил можно перекрывать сооружения большой площади без потери жесткости.

2. Висячие. Стропила висячего имеют опору только в одной точке – в месте стыковки с мауэрлата. Другим концом они опираются друг на друга без поддержки конькового прогона. Такая система подходит для сооружений, в которых не предусматривается внутренняя капитальная стена. Стропильные фермы такого типа имеют устойчивую форму в виде равностороннего треугольника, поэтому не нуждаются в стабилизирующих элементах.

Виды крыш

Зависимость устройства каркаса от уклона

Выбор сечения стропил

В конструкциях различных типов стропильная нога называется по-разному (рядовым стропилом, накосной стропильной ногой). В любом случае до ее устройства следует произвести необходимые расчеты.

Расчет на прочность должен основываться на учете нагрузок временного и постоянного характера, которые будут оказывать воздействие на кровлю.

В постоянные нагрузки входят:

• общий вес элементов конструкции стропил;
• вес гидро- и пароизоляционных материалов;
• вес кровельного покрытия;
• в случае устройства мансардного помещения – вес материалов для отделки потолка.

Во временные нагрузки входят:

• максимальная ветровая и снеговая нагрузка для конкретного региона;
• вес обслуживающих кровлю строителей и инструментов;
• вес устраиваемого на кровле инженерного оборудования: дымоходов, вентиляционных систем, зенитных фонарей, аэраторов и т.д.;
• вес ограждений, переходных мостиков, трапов, которые нужны для проведения ремонтных работ и последующей эксплуатации кровли.

Основываясь на полученном значении нагрузок, производят расчет стропильных ног, их длины, поперечного сечения, определяемых выбранным материалом, типом кровли и стропил (висячих или наслонных). Кровли сложных конфигураций иногда включают в себя разные виды стропил.

В кровлях вальмового типа наряду со стропильными ногами применяют также стропила укороченного типа – так называемые нарожники. Для них необходимо производить отдельный расчет. Помимо этого, надо рассчитать также дополнительные детали системы стропил: подкосы, затяжки, ригели. На них также приходится некоторая часть нагрузки, передаваемой от стропил.

Длина стропильных ног в первую очередь определяется размерами здания и величиной угла уклона кровельных скатов, получаемого от выбранной формы кровли. В основном стропила стараются делать максимум 6-метровой длины: имеющийся в продаже пиломатериал обладает именно такими параметрами. В тех случаях, когда размеры строения требуют большей величины, производится наращивание стропил. Значительные по длине стропильные ноги бывают у диагональных (накосных) стропил, используемых при строительстве кровель вальмового или полувальмового типа.

Сечение стропильной ноги выбирается в зависимости от ряда факторов:

• постоянных и временных нагрузок;
• конкретного вида кровельного материала;
• типа кровельной конструкции;
• размеров строения;
• величины уклона скатов;
• особенностей климатического региона;
• качества материала, из которого изготавливаются стропильные ноги.

При устройстве стропильной системы в основном применяется сосновая древесина без больших сучков и синевы. Оптимальная влажность материала – 20-22%. Такое требование обусловлено возможностью изменения формы и размеров дерева по мере усыхания, что может привести к деформации возведенной кровли.

В настоящее время есть множество фирм, предлагающих услуги по проведению расчетов системы стропил. Это можно сделать и самостоятельно, воспользовавшись онлайн калькуляторами. После ввода в программу нужных размеров она выдает готовые результаты сечения, шага, длины стропил.

При возведении частных домов в основном применяют доски, сечение которых составляет 50 х 150 мм. Они подходят для кровель любых конфигураций.

Длина шага стропильных ног составляет приблизительно 1 метр. Величина зависит от типа кровельного покрытия, величины уклона и количества снега.

Следует учитывать также кровельный материал. Наибольшим весом обладает натуральная черепица: при ее выборе в качестве покрытия для кровли величина сечения стропильных ног должна увеличиваться при большей длине стропильных ног и их шага.

Основные виды крыш по конструктивному исполнению

Перед установкой нужно выбрать оптимально подходящую стропильную систему для кровли. Наибольшим спросом среди частных застройщиков пользуются скатные конструкции следующих видов по форме:

Рисунок 1. Основные виды крыш по конфигурации

Наиболее простыми по конструкции являются односкатные кровельные системы. При этом они требуют минимум финансовых и трудовых вложений на устройство. Однако учитывайте, что в здании с такой крышей невозможно обустроить полноценный чердак или, тем более, мансардный этаж.

Одни из самых популярных на сегодня крыш – двускатные и мансардные. Это обусловлено возможностью обустроить просторный чердак или большую мансарду. На такие конструкции расходуется меньше кровельного покрытия, однако требуется возведение фронтонов по торцевым сторонам дома. Также привлекает минимальная сложность монтажа.

Рисунок 3. Внешний вид двускатной (сверху) и мансардной крыши (снизу)

Шатровые кровли, как правило, имеют 4 ската в виде равнобедренных треугольников, сходящихся в одной точке сверху. Гармонично смотрятся на одноэтажных домах в классическом стиле. Характеризуются сложной стропильной системой, но повышенной устойчивость к ветровым нагрузкам.

Вальмовые и полувальмовые кровли тоже отличаются сложностью устройства, большим количеством конструктивных элементов в стропильной системе. Требует профессионального подхода к монтажу, без наличия определенных навыков самостоятельно построить качественную и надежную конструкцию будет очень сложно.

Цель расчетов

Сооружение конструкции по расчетам Как мы уже говорили, необходимость проведения расчетов обусловлена получением хорошего результата – устройство надежной и прочной крыши. Разработка расчетов направлена на выявление предельного состояния конструктивных элементов, то есть устойчивость к прогибу и разрушению.

Показатели расчетов, которые приведены выше, выполнялись с учетом наклона ската, снеговой и ветровой нагрузки, веса кровли, высоты здания, что определяет устойчивость элементов к разрушению.

Устойчивость к прогибу определяется нормативными нагрузками, которые различаются для каждого региона. Значение нормативных нагрузок содержат СНИП по устройству и расчету стропильной системы.

Способы крепления стропила к мауэрлату

Крепление стропил – один из наиболее важных моментов монтажа кровли. От способа крепления зависит уровень сопротивляемости крыши неблагоприятным погодным условиям: ветру, снежным завалам, резким колебаниям температуры.

Дерево сжимается при высоком температурном режиме и расширяется при повышенной влажности.

Поскольку вся система стропил как бы «дышит», для профилактики смещений и разрывов соединения не следует делать жесткими.

Особенно большую опасность при некорректном монтаже предоставляет возможность возникновения действующих на стены дома распорных сил.

Есть два способа соединения мауэрлата и стропил: жесткое и скользящее. Тип сопряжения выбирают в зависимости от формы кровли и конкретного вида стропил: висячих или наслонных.

Жёсткое крепление

Основным правилом жесткого крепления является абсолютное исключение каких бы то ни было взаимодействий (поворотов, сдвигов, кручения, изгибов) между деталями конструкции.

Этого можно достичь двумя способами крепления:

• при помощи уголков с опорным подшивным бруском;
• путем создания на стропильной ноге «седла» (запила) с последующим закреплением получившегося соединения при помощи гвоздей, проволоки, скоб.

При первом варианте стропила опираются на мауэрлат при помощи опорного бруска.

Благодаря использованию подшитого бруска длиной до 1 метра, стропило жестко опирается по линии давления и при помощи уголков из металла фиксируется с боков, чтобы избежать поперечных смещений.

Второй метод практикуется намного чаще: гвозди забивают по направлению один к другому с боков. Таким образом, внутри мауэрлата они скрещиваются. Третий гвоздь забивают вертикально.

Данный способ позволяет получить максимально жёсткий узел крепления стропил к мауэрлату.

При обоих типах сопряжения для страховки производится дополнительное соединение стропил со стеной с применением анкеров и проволоки-катанки.

Скользящее крепление

Данный тип соединения (с двумя степенями свободы) называют также шарнирным. Создается оно посредством применения крепежа для свободного перемещения (в некоторых пределах) одной из деталей сопряжения.

Конкретно в этом случае такой деталью становится стропило по отношению к мауэрлату.

Есть несколько способов данного вида крепления, сохраняющего возможность сдвига.

1. Создается запил, а стропильная нога укладывается запилом на мауэрлат:

• производится крепление при помощи двух гвоздей наискосок (с боков) по направлению один к другому;
• крепление осуществляется с использованием одного гвоздя, который забивается вертикально по направлению сверху вниз в мауэрлат через стропило;
• вместо гвоздей может использоваться пластина из металла с отверстиями для гвоздей;
• стропило и мауэрлат соединяются с помощью скобы.

Стропило выпускается за стену, при этом применяется единичное крепление с помощью крепежных пластин.
Соединение производится с использованием «салазки» – особого металлического крепежа, предназначенного для стропил.

Все перечисленные способы позволяют стропильной ноге упираться в мауэрлат, однако элементы конструкции сохраняют возможность передвижения относительно друг друга при подвижках.

Скользящий тип крепления очень часто применяется при строительстве домов, но особенной популярностью он пользуется при возведении деревянных домов из бруса и бревен, в которых усадка стен приводит к искажению геометрии постройки.

При применении жесткого типа соединений это может стать причиной разрушения стен. Скользящие соединения дают возможность фронтонам, бревенчатым стенам и всей кровле постепенно как бы подстраиваться под происходящую усадку.

Конструкцию собирают на земле: делают все необходимые замеры, в стропильных ногах и мауэрлате выпиливают врезки, основательно подгоняют. После этого элементы крыши по порядку устанавливают на здание.

Виды скатных кровельных конструкций

Сегодня строительство домов настолько разнообразно, что можно подобрать самый экстравагантный и неординарный вариант. Покоряют своим дизайном и крыши. Они могут быть самой разнообразной формы, отличаться углом наклона, кровельными материалами, технологией возведения. Самыми распространенными считаются:

• скатные формы кровли, которые имеют уклон до десяти градусов;
• плоские, уклон которых составляет до двух с половиной градусов.

Первая группа, к которым относятся все скатные крыши, могут в свою очередь разделяться еще на несколько различных групп, среди которых:

• односкатные, которые чаще всего используются для хозяйственных построек;
• двускатные и многоскатные, к которым относятся вальмовые, шатровые, сложные, ломаные и многие другие, о которых мы поговорим немного ниже.

Угол ската при этом может быть пологим и составлять десять-двадцать градусов, крутым – шестьдесят-семьдесят градусов, но основная масса форм крыш колеблется в пределах тридцати-сорока пяти градусов. В зависимости от крутизны, будет выбираться и несущая система стропильной конструкции. Также на угол уклона будет влиять и значение снеговых, ветровых нагрузок, наличие мансардного помещения.

Плоские крыши для частных домов применяются крайне редко, так как здесь необходимо решение многочисленных проблем. Угол ската таких крыш крайне мал, он составляет всего до двух с половиной градусов, что достаточно для стекания влаги, но не хватает для полного удаления снеговых масс с поверхности.

Конструктивные типы крыш

Варианты обрешетки для разных типов кровли.

Строительство домов с различными видами крыш актуально в настоящее время. Продумываются не только конструктивные особенности, но и система утепления, вентиляции, наличие чердачных помещений.

Большей популярностью пользуются чердачные формы крыш. Они также могут быть выполнены в различных вариантах, чаще всего это неотапливаемые, холодные пространства, которые используются в качестве подсобных помещений либо не используются вообще. Чердаки такой конструкции служат как бы переходным звеном между крышей и внутренними помещениями, играя роль регулятора температурных и влажностных условий.

Но бывают и утепленные конструкции, которые могут иметь различное применение. Вместо чердака в некоторых случаях обустраивается дополнительное жилое помещение – мансарда, конструкция которой имеет свои отличия.

Основные детали стандартной стропильной системы

К основным элементам стропильной системы скатной крыши относятся:

• Стропильные ноги, формирующие скаты кровли.
• Мауэрлат — деревянный брус, закрепляемый на стенах дома и служащий для фиксации на нем нижней части стропильных ног.

• Конек — это стык каркасов двух скатов. Он обычно является самой высокой горизонтальной линией крыши и служит опорой, на которой закрепляются стропила. Конек может быть сформирован стропилами, скрепленными между собой под определенным углом или же зафиксированными на коньковой доске (прогоне).
• Обрешетка — это рейки или брус, монтируемые на стропила с определенным шагом и служащие основой для настила выбранного кровельного материала.
• Подпорные элементы, куда можно отнеси лежни, прогоны, стойки, подкосы, стяжки и другие детали, служат для повышения жесткости стропильных ног, поддержки конька, связывания отдельных деталей в общую конструкцию.

Кроме упомянутых деталей конструкции, в нее могут быть включены и другие элементы, функции которых направлены на упрочнение системы и оптимальное распределение нагрузок крыши на стены строения.

Стропильная система подразделяется по нескольким категориям в зависимости от разных особенностей своей конструкции.

Чердачное пространство

Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.

Сращивание стропил в коньке вальмовой крыши

Сращивание стропил у вальмовой крыши происходит совсем по другому сценарию, чем у двускатной. Так, здесь уже есть новые элементы – накосные стропила, которые нужно ставить по определенной технологии. А к коньковому брусу эти детали нужно крепить методом врубки с дополнительной фиксацией верхними стяжками и ригелями. Еще своих сложностей придает то, что у вальмовой крыши наклонные скаты содержат в себе мансардные окна и вентиляционные отверстия, которые нередко располагаются прямо под коньком.

Если в вальмовой крыше – всего один прогон, его диагональную стропильную ногу опирают на консоль прогона. Сами консоли нужно выпустить на 10-15 см за подстропильную раму. Причем сделайте так, чтобы отпилить лишнее, а не наращивать недостающее.

Если же прогонов два, тогда в коньке прямо к стропилам нужно пришить короткую доску, толщиной до 5 см – прибоину. На нее как раз и будем опирать накосные стропила и диагональные стропильные ноги.

А теперь давайте разберемся с внешней ендовой. Стропильные ноги, которые опираются на нее, также называются накосными и диагональными. Причем диагональные стропила длиннее, чем обычные, и на них опираются укороченные стропила со скатов – нарожники. По-другому их еще называют стропильными полуногами. В этом случае накосные стропила уже несут нагрузку, которая в полтора раза больше, чем у обычных стропил.

Такие диагональные стропила сами по себе длиннее обычных досок, а потому делать их следует спаренными. Это сходу решает три задачи:

• Удвоенное сечение несет удвоенную нагрузку.
• Балка получается длинной и не разрезанной.
• Размеры применяемых деталей становятся унифицированными.
• Для устройства накосных стропил можно применять те же доски, что и для обычных.

Подытоживая и говоря простым языком, применение досок одной высоты для конькового узла значительноу прощает все конструктивные решения вальмовой крыши.

Идем далее. Для обеспечения многопролетности, под накосные ноги нужно установить одну-две опоры. Ведь накосные стропила по своей сути – это наклонившийся и раздвоившийся коньковый прогон, его некое продолжение. А потому сращивать по длине эти доски нужно так, чтобы все стыки были на расстоянии 15 м от центра опоры. А длину стропильной ноги подбирайте в зависимости от того, какова длина пролетов и какое количество опор.

Технически этот узел выполняется так:

Пару технических моментов:

• Если вы делаете опорный узел крепления стропил в коньке вальмовой крыши прямо над мансардным оконном, тогда опирание диагональных стропильных ног должно приходиться на боковые подкосы и ригель.
• Если же стропильные ноги вальмовой крышей сращиваются прямо над вентиляционной отдушиной, тогда центрального упора на подкосы делать не нужно.
• У вальмовой крыши обязательно убедитесь в том, что стыкуемые поверхности в коньковых узлах примыкаются плотно, почти идеально. А потому куда проще изготавливать нужную конфигурацию всех коньковых элементов еще на земле, и только потом монтировать на крыше каждую стропильную ногу по отдельности.

Вот наглядный мастер-класс:

Чердачное пространство

Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.

Конструкцию скатных крыш можно разделить на бесчердачные и чердачные. Первый вариант называется именно так оттого, что пространство под крышей имеет небольшую высоту и используется только в качестве утепляющей сверху помещения здания воздушной прослойки. К таким системам обычно относится односкатная крыша или же имеющая несколько скатов, но расположенных под очень незначительным углом.

Чердачная конструкция, имеющая достаточно большую высоту конька, может использоваться по-разному, быть утепленной и неутепленной. К таким вариантам можно отнести мансардный или же двухскатный вариант. Если выбирается кровля с высоким коньком, то в обязательном порядке необходимо учитывать ветровые нагрузки в регионе, где выстроен дом.

The Theodore Burr Covered Bridge Society of Pa., Inc. Страница специальных мероприятий

ГЛАВНАЯ | ПРИМЕНЕНИЕ | ОФИЦЕРЫ | РАСПИСАНИЕ | СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ | САФАРИ ИНФО | ТИПЫ ФЕРМ | СПЕЦИАЛЬНЫЕ СОБЫТИЯ PA BRIDGES | СРЕДНИЕ УСЛОВИЯ | НАПРАВЛЕНИЯ | НОВОСТИ | КЛУБНЫЕ МИНУТЫ | ССЫЛКИ | КОНСТИТУЦИЯ

Настоящая стропильная система состоит из массивных бревен, собранных в треугольник. Это единственная двумерная фигура , которая не искажается при нагрузке. Каждый мост состоит из двух систем ферм, по одной с каждой стороны конструкции. Следующие чертежи иллюстрируют базовую схему каждой фермы. Было много вариаций этих конструкций в зависимости от местности, строителя и доступных материалов. Сплошные жирные линии на рисунках обозначают массивную древесину. Тонкие пунктирные линии обозначают внешнюю форму стороны. Более жирные пунктирные линии обозначают металлические стержни.

Ферма шкворня Это самая старая конструкция фермы, используемая в строительстве мостов. Первоначально она использовалась под проезжей частью, а не над ней. Он состоит из стрингера, шкворня (вертикальной балки) и двух диагоналей и используется в основном для коротких пролетов примерно от двадцати до тридцати футов. В Пенсильвании есть десять настоящих крытых мостов с этой фермой. Восемь из них расположены в округе Вашингтон, два — в округе Грин.

Ферма с несколькими шкворнями Конструкция с несколькими шкворнями была разработана для покрытия больших расстояний, часто до ста футов. Конструкция состоит из одного шкворня в центре с несколькими прямоугольными панелями по бокам от центра. По всему штату в восьми разных округах разбросано пятнадцать оставшихся построек с несколькими королевскими постами.

Ферма Queenpost Система ферм Queenpost следовала за королевской стойкой в ​​хронологии дизайна. Он также использовался для преодоления больших расстояний, часто до 75 футов. Ферма шкворня на самом деле представляет собой объяснение конструкции шкворня из-за дополнительной прямоугольной панели в центре, которая была помещена между двумя треугольниками, которые изначально были обращены к центральной вертикальной древесине шкворня. Однако верхний горизонтальный элемент этого прямоугольника должен был располагаться ниже горизонтального верхнего пояса внешней боковой рамы. Часто между углами центрального прямоугольника ставили дополнительные диагональные бревна. Сегодня в Пенсильвании все еще осталось 38 настоящих ферм, расположенных в 12 различных округах или между ними. Семь систем ферм с кулисами используются в сочетании с конструкциями шкворней, а на мосту Ландисбург, охватывающем Шерманс-Крик в округе Перри, есть две фермы с кулисами, используемые в сочетании с одной арочной фермой Берра.

Burr Truss Одним из первых и наиболее выдающихся строителей мостов в нашей стране был Теодор Берр из Торрингфорда, штат Коннектикут. Его карьера началась в Нью-Йорке, где он построил мост через реку Гудзон в 1804 году. Ферменная конструкция Берра вскоре стала одной из наиболее часто используемых систем. Арочная ферма Burr, как стала известна эта конструкция, использовала две длинные арки, опирающиеся на опоры на обоих концах, которые обычно заключали в себе структуру с несколькими шкворнями. В Пенсильвании больше мостов с ферменной конструкцией Берра, чем всего мостов с фермами других конструкций — 123, расположенных в тридцати разных округах или между ними.

Городская ферма Городская ферма была названа в честь ее создателя, Итиэля Тауна, который также приехал из Коннектикута. Он спроектировал и построил свой первый мост в 1820 году. Его конструкцию иногда называют «решетчатой ​​фермой», и беглый взгляд на узор, образованный ее элементами, легко объясняет это прозвище. В некоторых районах он стал очень популярным, потому что в нем использовались пиломатериалы меньшего размера, чем в других фермах, требовалось ограниченное количество каркаса и оборудования, его можно было легко построить неквалифицированными рабочими, и он мог охватывать расстояния до 200 футов. Самая большая концентрация ферменных конструкций города находится в округе Бакс, где все оставшиеся исторические пролеты — двенадцать из них — имеют эту конструкцию. Двадцать систем ферм города все еще стоят в штате и расположены в семи разных округах.

Ферма Howe Уильям Хоу из Массачусетса запатентовал конструкцию фермы Howe в 1840 году. Это на самом деле разработка конструкции с несколькими шкворнями, в которой вертикальные балки заменены двумя тяжелыми металлическими стержнями. Существуют также варианты этого шаблона, которые добавляют вторую диагональную балку к исходной одиночной диагонали нескольких шкворней и / или другую диагональную балку, идущую в противоположном направлении между вертикальными стержнями. Некоторые отчеты указывают на то, что конструкция Хоу обеспечила мост, который был прочнее цельнодеревянной конструкции; в результате он стал предшественником железных мостов. Сегодня в Соединенных Штатах насчитывается 124 пролета ферм Howe. Однако Пенсильвания может претендовать только на пять мостов с фермами Хоу, расположенных в пяти разных округах.

Smith Truss Роберт Дж. Смит из Типпекано-Сити, штат Огайо, разработал четыре системы ферм. Ни один из них не стал очень популярным, и только один из них использовался в Пенсильвании — ферма Смита, тип 2. Согласно имеющейся информации, это был также единственный из четырех типов ферм Смита, получивший патент. Это было предоставлено в 1869 году, через год после того, как он завершил строительство единственного оставшегося моста в Пенсильвании — мост Киддс Милл в округе Мерсер.

Главная | Приложение | Офицеры | Расписание | Свяжитесь с нами | Информация о сафари | Типы ферм | Специальные мероприятия
Мосты PA | Условия перехода | Направления | Новости | Клубные минуты | Ссылки | Конституция

Ресурсы, которые помогут вам построить модель моста

Последнее обновление 3 декабря 2021 г. Гаррет Бун

«Ферма» — это то, что вы видите, когда смотрите на ферменный мост с одной из его сторон. Ферма обычно состоит из множества треугольников, но в некоторых необычных конструкциях ферм их нет. Цель фермы — помочь мосту выдержать нагрузку (автомобиль, поезд, человека) из любой точки пролета моста. Без фермы у вас просто балочный мост.

Обзор терминов

Давайте определим пару терминов, которые помогут вам понять, как изучать проектирование ферм.

Здесь красным цветом показана ферменная рама. Каркас – это крайняя часть фермы.

Рама состоит из нескольких частей: верхнего пояса, нижнего пояса и двух концевых стоек. На этой диаграмме рама показана в расширенном виде, чтобы вы могли легко увидеть каждую часть. На практике вы можете использовать разные размеры или формы дерева для каждой из этих частей из-за того, что сила, прикладываемая к каждой части, различна.

Теперь мы добавим элементы фермы, которые показаны на этой схеме черным цветом. Элементы фермы представляют собой просто набор треугольников (чаще всего), которые передают усилие (силы), воздействующие на мост, на землю. То, как эти треугольники расположены или имеют форму, является сутью конструкции фермы. Далее на этой странице вы увидите примеры наиболее распространенных дизайнов.

Эти термины будет полезно запомнить, когда мы будем больше говорить о конструкции ферм. Теперь давайте кратко рассмотрим историю проектирования ферм, особенно в Соединенных Штатах.

Краткая история конструкции ферм

Хотя фермы использовались как для крыш, так и для мостов на протяжении многих веков, в 19 веке в Америке произошел взрыв развития ферм. Потребность в том, чтобы в эту эпоху мосты могли проезжать на большие расстояния, а также выдерживать все более тяжелые нагрузки, привели к появлению множества творческих решений в виде новых конструкций ферм.

Три имени выделяются как настоящие пионеры этих первых мостов с фермами: Тимоти Палмер (1751–1821), Луи Вернваг (1770–1843) и Теодор Берр (1771–1822). Эти люди вместе с другими строителями мостов, последовавшими за ними, спроектировали и построили множество мостов, особенно в Новой Англии. Теодор Бёрр придумал дизайн, который использовался во многих знаковых крытых мостах, а некоторые из них стоят до сих пор. Эти люди придумали практические решения для строительства мостов и не знали и не имели доступа к теории, лежащей в основе их проектов.

Интересно, что строительство мостов в 18-м и начале 19-го века было больше связано с качеством строительства. Требовались опытные плотники, и большая часть инженерных работ была практической, а не теоретической. Древесина была основным материалом, доступным в те ранние годы, но железо, а затем сталь изменили все.

С железом и сталью, а также расширением железных дорог, перевозивших все более и более тяжелые грузы, потребовались новые конструкции мостов. В частности, фермы Хоу и Пратта были спроектированы таким образом, чтобы в ферму входили железные стержни. Эти две конструкции, которые вы можете видеть на оригинальных патентных изображениях, не выглядят точно так же, как конструкции ферм, которые мы сегодня ассоциируем с этими именами. Для меня это немного загадка, но вы можете увидеть сходство с оригинальным дизайном в современных изображениях. Оба патента Пратта и Хоу были очень обеспокоены методологией строительства, а не фактическим дизайном.

История моста увлекательна, и нам предстоит узнать еще очень много. Этот короткий раздел предназначен для того, чтобы подогреть ваш аппетит, но сейчас мы обратимся к применению конструкции фермы для моделирования строительства моста.

Каждая из следующих конструкций ферм очень распространена как в реальных, так и в модельных мостах из-за их надежной конструкции и простоты конструкции. Как я упоминал ранее, ключевым для нас, строителей моделей, является то, как эти конструкции передают силы по всему мосту и, в конечном итоге, на опоры моста. Каждый из этих дизайнов делает это по-своему.

Потратьте некоторое время на изучение каждого из этих дизайнов, прежде чем выбрать один из них для своего моста. Возможно, вы в конечном итоге не будете использовать ни одну из этих конструкций, а создадите что-то свое, основанное на принципах передачи силы.

Ферма Уоррена

Узнайте о ферме Уоррена.

Ферма Пратта

Узнайте о ферме Пратта.

Ферма Howe

Узнайте о ферме Howe.

К Ферма

Узнайте о ферме K.

Я решил выделить эти четыре примера различных ферм, чтобы вы могли начать с нескольких очень надежных примеров, которые вы можете легко использовать на своем мосту. Есть и другие, более сложные конструкции, которые здесь не показаны. Вы можете выполнить поиск в Интернете по запросу «конструкция фермы» и увидеть множество других примеров.