Деревянные фермы стропильной системы – какую выбрать?

Основные элементы

Стропила – часть несущей конструкции крыши.

Наслонный тип стропил состоит из следующих деталей:

• стропильные ноги – расположенные вдоль скатов бруски;
• лежни;
• прогоны;
• подкосы.

Основной функцией стропильных ног является защита крыши от прогибов, часто образующихся в результате воздействия снежного покрова.

Остальные элементы служат для поддержки кровли, снятия нагрузки с остальной ее части и распределения на опорные столбы и стены.

Использование наслонных стропильных конструкций целесообразно в случае, если предполагается использовать в конструкции столбы вертикального типа. Между ними должно оставаться свободное пространство (как минимум 8 метров).

Эти сравнительно небольшие пролеты перекрываются при помощи стропильных ног, расположенных на расстоянии 800–1200 см одна от другой.

Так, при установке стропил надо обращать внимание на то, чтобы верхними концами они упирались в прогоны, а нижними – в мауэрлат. Что касается мауэрлата, который переносит часть нагрузки на стены и является одной из важнейших частей системы стропил, то он должен быть прикреплен к верхнему обрезу стены. Что касается мауэрлата, который переносит часть нагрузки на стены и является одной из важнейших частей системы стропил, то он должен быть прикреплен к верхнему обрезу стены

Что касается мауэрлата, который переносит часть нагрузки на стены и является одной из важнейших частей системы стропил, то он должен быть прикреплен к верхнему обрезу стены.

Для максимальной устойчивости стропильных ног нужно смонтировать подстропильную раму.

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

Вычисление постоянной нагрузки

Собственный вес материала финишного покрытия оказывает не меньшее влияние, чем другие факторы. Более того, масса тяжелого кровельного покрытия действует на стропила постоянно. Стоит отметить, что чем больше вес 1м2 материала для кровли, тем выше нужен угол наклона кровли. Наибольший вес имеет цементная и керамическая черепица, а наименьший – различные рулонные материалы. Соответственно выбирается и уклон крыши для них, однако есть и исключения из этого правила. Например, металлочерепица и фальцевые кровли, наклон которых может составлять 1:5.

Выбор конструкции стропильной системы производится только после подбора подходящего типа кровли и выполнения всех перечисленных выше расчетов. Кроме того, нужно учесть и тип покрытия, поскольку с ростом его удельного веса увеличивается толщина стропильной системы. Как правило, разрабатывается план стропил, учитывающий все подобные нюансы, а также толщину обрешетки.

В процессе расчетов нужно не забывать и про утеплитель, вес которого тоже будет немалый. В том случае, когда планируется создавать мансарду, следует учесть и массу материала, который потребуется для выполнения внутренней обшивки чердачного помещения.

Основные разновидности стропильных систем

Виды стропильной системы являются многочисленными, поэтому перед возведением дома важно разобраться во всех разновидностях, чтобы выбрать оптимальный вариант для конкретного строения. К этим типам относится:

• Односкатная стропильная система. В такой крыше все стропила представлены балками, опирающимися о стены строения. Нередко стены обладают в строениях разной высотой, а в этом случае формируется скат с некоторым уклоном. Если стены обладают одинаковой высотой, То можно сделать даже плоскую крышу. Такой вид стропильной системы редко применяется для жилых домов, так как оптимально пользоваться им для разных небольших строений, например, бани или гаража.
• Двускатная стропильная система. Этот вид представлен рядом ферм в форме треугольника. Соединяются все стропила под некоторым углом, что создает два ската. Данный вариант стропильной системы считается простым в формировании, поэтому нередко владельцы сооружений занимаются данным процессом самостоятельно. По-другому она называется щипцовой.

Видео по теме:

https://youtube.com/watch?v=fOlIW8FXVP8

Ломаная. Считается разновидностью двускатной конструкции, но в процессе ее создания формируется скат с определенным изломом. Под такой крышей оптимально делать мансарду, обладающую просторными размерами и другими оптимальными параметрами.

Четырехскатная стропильная система. По-другому называется полувальмовой, причем представлена она двумя скатами в форме трапеции, а также двумя треугольными скатами, которые находятся на торцах сооружения. Такая крыша обладает привлекательным видом, но процедура ее создания считается сложной и специфической. Четырехскатная. Она так же называется вальмовой. Состоит из двух вальм, имеющихся в торце строения, а также из двух боковых скатов, представленных в форме трапеции. При грамотном формировании такой конструкции обеспечивается организация крыши, отличающейся повышенной устойчивостью перед сильными ветрами и прекрасной теплоизоляцией.

Шатровая стропильная система. В нее входит четыре вальмы треугольной формы, которые сходятся в центре. Используется этот вариант только для строений, имеющих квадратную форму. Неплохо смотрятся на небольших архитектурных формах, к которым относятся беседки или бани. Судейкина. Эта конструкция используется достаточно редко, хотя некоторые люди предпочитают именно ее создавать на своих домах за счет наличия многочисленных плюсов. Для ее организации формируется ряд из балок, соединенных особым способом, поэтому по внешнему виду напоминает пологую шатровую крышу. К ней прикрепляется 4 треугольных ската, причем их вершины направлены вниз, а именно к углам строения. Между ними формируются значительные по размеру фронтоны, поэтому под такой конструкцией легко можно сделать крупную мансарду, отличающуюся прекрасными теплоизоляционными свойствами и хорошим освещением. Еще одним плюсом такой крыши является то, что на ней практически не задерживается снег, поэтому во время монтажа водосточной системы можно сэкономить значительное количество средств.

Таким образом, виды стропильных конструкций являются многочисленными, причем каждая разновидность создается особым образом и обладает некоторыми плюсами и недостатками. Выбирается конкретный вариант в зависимости от самого строения.

Способ проекций

На рис. 2 симметричная шарнирно-опёртая раскосная ферма пролётом L = 30 м, состоящая из шести панелей 5 на 5 метров. К верхнему поясу приложены единичные нагрузки P = 10 кН. Определим продольные усилия в стержнях фермы. Собственным весом элементов пренебрегаем.

Рисунок 2

Опорные реакции определяются путём приведения фермы к балке на двух шарнирных опорах. Величина реакций составит R (A) = R (B) = ∑P/2 = 25 кН. Строим балочную эпюру моментов, а на её основе — балочную эпюру поперечных усилий (она понадобится для проверки). За положительное направление принимаем то, что будет закручивать среднюю линию балки по часовой стрелке.

Рисунок 3

Метод вырезания узла

Метод вырезания узла заключается в отсечении отдельно взятого узла конструкции с обязательной заменой разрезаемых стержней внутренними усилиями с последующим составлением уравнений равновесия. Суммы проекций сил на оси координат должны равняться нулю. Прикладываемые усилия изначально предполагаются растягивающими, то есть направленными от узла. Истинное направление внутренних усилий определится в ходе расчёта и обозначится его знаком.

Рационально начинать с узла, в котором сходится не более двух стержней. Составим уравнения равновесия для опоры, А (рис. 4).

∑ F (y) = 0: R (A) + N (A-1) = 0

∑ F (x) = 0: N (A-8) = 0

Очевидно, что N (A-1) = -25кН. Знак «минус» означает сжатие, усилие направлено в узел (мы отразим это на финальной эпюре).

Условие равновесия для узла 1:

∑ F (y) = 0: -N (A-1) — N (1−8)∙cos45° = 0

∑ F (x) = 0: N (1−2) + N (1−8)∙sin45° = 0

Из первого выражения получаем N (1−8) = -N (A-1)/cos45° = 25кН/0,707 = 35,4 кН. Значение положительное, раскос испытывает растяжение. N (1−2) = -25 кН, верхний пояс сжимается. По этому принципу можно рассчитать всю конструкцию (рис. 4).

Рисунок 4

Метод сечений

Ферму мысленно разделяют сечением, проходящим как минимум по трём стержням, два из которых параллельны друг другу. Затем рассматривают равновесие одной из частей конструкции. Сечение подбирают таким образом, чтобы сумма проекций сил содержала одну неизвестную величину.

Проведём сечение I-I (рис. 5) и отбросим правую часть. Заменим стержни растягивающими усилиями. Просуммируем силы по осям:

∑ F(y) = 0: R(A) — P + N(9−3)

N(9−3) = P — R(A) = 10 кН — 25 кН = -15 кН

Стойка 9−3 сжимается.

Рисунок 5

Способ проекций удобно применять в расчётах ферм с параллельными поясами, загруженными вертикальной нагрузкой. В этом случае не придётся вычислять углы наклона усилий к ортогональным осям координат. Последовательно вырезая узлы и проводя сечения, мы получим значения усилий во всех частях конструкции. Недостатком способа проекций является то, что ошибочный результат на ранних этапах расчёта повлечёт за собой ошибки во всех дальнейших вычислениях.

Производство железобетонных ферм

Арочные безраскосные, они удобны в изготовлении. Армирование узлов у них проще. Пространство в ферме можно удобно использовать для коммуникаций и технических этажей. Они широко применяются при покрытии зданий со скатной, с плоской крышей или кровлей с малым уклонном. Готовят данные конструкции из высокопрочных бетонов класса B30-B60 с армирующим поясом. Для нижнего пояса используется стержневая арматура класс АIV-АтV, высокопрочная проволока ВрII, арматурные канаты К7, К19. Для предотвращения появления продольных трещин, возникающих по технологическим причинам, окаймляется напрягаемая арматура легкими проволочными каркасами. Длина таких каркасов принимается до 3 м, для беспрепятственного равномерного обжатия нижнего пояса.

С помощью сварных каркасов из арматуры армируется верхний пояс и элементы решетки. В опорных узлах устанавливаются, согласно расчету, по 2 плоских с поперечной рабочей арматурой каркаса. Такие каркасы дают прочность по наклонным сечениям. Промежуточные узлы нижнего и верхнего поясов армируются с помощью сварных каркасов, которые состоят из поперечных стержней 6-10 мм диаметром и шагом 100 мм, а также благодаря окаймляющему цельногнутому стержню диаметром 10-18 A-III. Готовую стропильную конструкцию фермы перевозят на специальных транспортных средствах, таких как фермовоз ФКП-16. Из-за того что все большее применение получает употребление стальных облегченных конструкций, железобетонные фермы нес­колько теряют спрос. Однако необходимость применения желе­зобетонных конструкций по противопожарным требованиям потребует дополнительных объемов производства железобетонных стропил в ближайшее время.

Стропильная система

Стропильная система состоит из каркаса и опорных элементов. Именно от их качества и зависит надёжность, долговечность и прочность крыши. Каркас выполняет функцию основания для утеплителей, гидроизоляционных слоёв и кровельного материала.

Самыми распространёнными считаются деревянные стропильные системы, так как древесина характеризуется надёжностью, привлекательностью, лёгкостью и экономностью. Для улучшения характеристик древесины, её предварительно обрабатывают антибактериальными и противопожарными составами.

Стропильные системы, выполненные из металла по технологии лёгкий стальной каркас, используются в строительстве промышленных зданий или многоэтажных домов. Тонкостенный оцинкованный металлопрофиль, из которого изготовляются подобные системы, обеспечит конструкции длительный срок службы и высокую прочность. Некоторые производители заверяют, что металлические стропила способны прослужить более ста лет.

В сравнении с деревянными, металлические стропильные системы отличаются рядом преимуществ:

• Пожаробезопасность. Возгорание конструкции исключается за счёт использования неспособных к горению материалов. Это также обуславливает ненадобность обработки противопожарным составом, как в случае с деревянными системами.
• Срок службы. Гарантийный срок службы – 100 лет, но профессионалы говорят, что это далеко не предел. Конструкция стойкая к воздействию грибков, микроорганизмов. Покрытие металла цинком обеспечивает антикоррозийную стойкость.
• Монтаж. Казалось бы, металлические системы намного сложнее установить, чем деревянные. Но это не совсем так. В процессе монтажа понадобится только шуруповёрт и дрель, а вес системы не слишком отличается от массы деревянных конструкций. Кроме того, работы можно проводить в любое время года, ведь металл не боится ни дождя, ни холода, ни снега.

Существенным преимуществом деревянных стропильных систем является способность сохранять тепло в помещении, что принесёт дополнительную экономическую выгоду. Древесина более экологична, у неё привлекательный внешний вид, она легко поддаётся обработке. Но срок службы деревянных систем намного короче, к тому же она со временем может стать местом жительства различных микроорганизмов.

Использование металлических конструкций оправдывается при возведении многоэтажных домов или зданий промышленного предназначения. Для жилого дома отлично подойдёт и обычная деревянная стропильная система.

Монтаж под- и стропильных каркасов ↑

Эти элементы стропильной системы обычно укладывают на весь пролет. Чаще всего их собирают либо на складе, либо прямо у места подъема. В любом случае к подъему их необходимо подготовить, в частности, потребуется временное усиление на время подъема. Дело в том, что элементы конструкции в нормальных условиях и при подъеме или кантовке испытывают противоположные нагрузки. Например, обычно нижний пояс бывает растянут, а при подъеме он сжимается. Чтобы этого избежать проводят усиление при помощи пластин и деревянных бревен, и выполнить его можно двумя способами.

• Защита от деформации и излома. Поперек к поясам крепят несколько бревен. Рекомендуется устанавливать их в плоскости подвесок и стоек. Подняв ферму из горизонтального в вертикальное положение,усиление снимают.
• Защита поясов от выпучивания в сторону. Усиление выполняют из горизонтальных труб или бревен. Их попарно прикрепляют к обоим поясам при помощи скруток из отожженной мягкой проволоки или специальных стяжных хомутов. Такое усиление оставляют пока ферма не будет установлена в проектное положение и закреплена прогонами и связями.

Непосредственно монтаж проводят в следующей последовательности.

Первыми ставят фронтонные. Их фиксируют при помощи крепежей или гвоздей. Для облегчения выравнивания промежуточных конструкций между торцевыми натягивают веревку.

После установки, каждую промежуточную конструкцию фиксируют к предыдущей ферме при помощи наклонных временных связок, которые необходимы для стабилизации и сохранения интервала между ними. Для этих целей подойдут доски 20х100 мм.

Для большей устойчивости по диагонали скрепляют металлической лентой, соединяя нижний край свеса первой и конек последней.

https://youtube.com/watch?v=FTaHhJ-4AMg

2022 stylekrov.ru

Советы по выбору материала для стропильной фермы

Самым главным моментом выбора стропильной конструкции является подбор строительного материала, который может обеспечить требуемую степень прочности, жесткости, надежности. Значение имеет и ценовая категория, к которой относится материал.

Деревянные фермы

Стропильные фермы на основе дерева являются наиболее популярным вариантом, который соответствует большинству предъявляемых к конструкции требований.

Их применяют в следующих случаях:

• при устройстве кровель мансардного типа;
• при возведении коммерческих, сельскохозяйственных, спортивных, промышленных объектов;
• во время восстановления плоских кровель сооружений разного назначения;

Основными достоинствами деревянных стропильных ферм по отношению к другим разновидностям таких конструкций являются:

• простота процесса производства и его автоматизированность;
• короткие сроки выполнения работ по проектированию;
• легкость осуществления монтажа (благодаря наличию готовых элементов конструкции);
• широкая перспектива реализации самых необычных дизайнерских решений в плане формы, конфигурации и т.д.;
• сравнительно небольшой вес;
• возможность применения в случае пролетов больших размеров (наибольшая длина может составлять 18 м);
• возможность утепления и простота его осуществления;
• отличные эксплуатационные качества и технологические характеристики;
• принадлежность к первой категории пожаробезопасности (материал проходит соответствующую обработку в заводских условиях);
• соответствие требованиям экологической безопасности.

Специфика металлических стропильных ферм

Для обеспечения повышенной жесткости применяют стропильные системы на основе металла. Этот вариант максимально подходит при устройстве стропильных ферм значительной длины (более 10 м). В таких случаях из стали изготавливаются не только стропила, но также брус мауэрлата и коньковые опоры. Укладка производится не с помощью деревянной соединительной детали, а посредством швеллера. Для крепления стропильных ног используются приваренные уголки.

Основными преимуществами стальных стропильных ферм являются:

• повышенный уровень прочности;
• стойкость;
• неподверженность разрушению и гниению;
• значительный срок службы;
• удобство применения при необходимости перекрытия сооружений большой площади и высоты.

Следует указать также недостатки металлических ферм:

• значительный вес создаваемой конструкции;
• применение специальной техники для подъема конструкции на требуемую высоту;
• неустойчивость материала и высокая вероятность его деформации в условиях высокого температурного фона;
• дороговизна.

Стальные стропильные фермы бывают трех типов:

• спараллельными поясами;
• треугольные;
• полигональные.

При планировании мягкой кровли оптимально подходят фермы с параллельными поясами или полигональные. В случае применения листовых материалов лучше выбрать треугольные конструкции.

Промышленность выпускает стропильные фермы унифицированных размеров, которые рассчитаны на пролеты, длина которых составляет 18, 24, 30 и 36 метров.

Для изготовления поясов и решеток ферм в большинстве случаев применяются уголки, а скрепление отдельных элементов осуществляется посредством сварки. Наиболее рациональной считаются конструкции, для изготовления поясов которых были использованы тавровые широкополочные балки. Процесс изготовления подобных конструкций довольно простой, к тому же на них уходит меньше материала, но надежность и прочность конструкции от этого не страдают.

Во время строительства частных домов во многих случаях используются стальные стропильные фермы, материалом для которых служит профильная труба. По сравнению с фермами на основе уголков, швеллеров или тавра подобные конструкции обладают меньшим весом.

Такие конструкции могут собираться прямо на строительной площадке. При этом используется сварочный аппарат.

Фермы изготавливаются на основе гнутых или горячекатаных профильных труб. При этом используется сталь толщиной от полутора до пяти миллиметров. Сечение профиля трубы может быть квадратным или прямоугольным.

В настоящее время в строительстве нередко применяют также железобетонные стропильные фермы. Они представляют собой очень прочные решетчатые конструкции для перекрытия значительных по длине пролетов.

Подобные фермы целесообразно монтировать на кровлях одноэтажных строений, покрытие которых испытывает очень большие нагрузки.

Особенности монтажа конструкции

На верху стропила проделываем больших размеров запил и скашиваем его под небольшим углом. Подрезка на концах стропила обладает различными границами, характеризующимися по глубине. Главное, чтобы размер подрезки превышал размер сечения стропила.

Если не представляется возможным сделать подрезку верха стропила, используют искусственное наращивание, крепление осуществляется по обеим сторонам. Используются монтажные пластинки.

Когда будете проводить монтаж, обязательно сделайте так, чтобы верх врубки был максимально ровным, чтобы система внезапно не стала распорной. Чаще всего низ стропильной ноги присоединяют на ползуне.

Верхняя часть фиксируется с применением гвоздей или же, например, болтового крепления, стропила могут также взаимно упирать и связывать железными пластинками, имеющими зубчатое строение либо древесными накладками.

Какие материалы используются для изготовления стропил?

Стропильные фермы могут быть деревянными, собранными при помощи болтовых соединений или металлическими сварными, монолитными железобетонными. При выборе стройматериала для конструирования стропил следует учитывать предназначение постройки, а также и нагрузки, которые будут воздействовать на кровлю.

На крышу также оказывает нагрузку различное оборудование, например, вентиляционные камеры, водяные баки, солнечные батареи. Стропильная ферма для крыши из дерева является наиболее распространенным вариантом. Если дом построен из бревен или брусьев, то мауэрлатом в таком случае может быть верхний венец.

Если же стены здания построены из пенобетонных блоков или кирпича, то деревянные стропильные фермы нужно опирать на брус, установленный вровень с внутренней поверхностью стенки.

Снаружи его нужно оградить дополнительными рядами кладки из кирпича. Под брус следует подложить гидроизоляционный материал. Это может быть рубероид, сложенный вдвое.

Стропильная система из дерева достаточно проста в изготовлении, ее без труда можно подогнать на месте монтажа. При надобности их несложно нарастить, укоротить или подтесать. Следует отметить, что деревянные стропила нужно обработать антипиренами и антисептическими препаратами. Это увеличивает срок службы всей кровельной конструкции.

Второй способ изготовления подразумевает соединение элементов методом «шип-паз». Также применяются гвозди, скобы, хомуты и болты. При высыхании древесины эти крепления слабеют, по этой причине нужно иногда проверять состояние стропильной конструкции и ее укрепление.

Третий способ заключается соединении деревянных частей при помощи стальных фасонных деталей и саморезов. Используя угловые соединительные элементы можно в сжатые сроки и без особых затруднений собрать любую конструкцию.

Стропильные балки из железобетона вообще не нужно обрабатывать. Следует отметить, что установить кровлю на подобных материалах намного сложнее, чем на стропилах из дерева.

Поэтому стальные и железобетонные стропильные фермы обычно применяют при возведении крупных зданий: железобетонных или больших кирпичных домов. К преимуществам такой кровли можно отнести долговечность и высокую прочность.

Довольно трудно «подогнать» по месту. Для этого необходим металлорежущий инструмент и сварка. Стальные конструкции можно изготовить двумя способами. Первый способ — заводской. Специальные компании производят конструкции из оцинкованного тонкостенного проката, обладающего С и Z-образным сечением.

Такие профили в сравнении с черным прокатом значительно более легкие. Это позволяет выполнить установку с использованием маломощной грузоподъемной техники или даже ручным способом.

Части этих стропильных ферм соединяют саморезами, поскольку сварка может вызвать к повреждение защитного цинкового слоя. Собирать их можно в заводских условиях. Собранную конструкцию необходимо перевезти на место и выполнить монтаж с помощью специальных механизмов или грузоподъемной техники.

С помощью сварки можно выполнять конструкции из простого черного проката. В дальнейшем необходимо обработать его ортофосфорной кислотой, а затем покрыть атмосферостойкой эмалью. При изготовлении металлических стропильных систем используются уголки, двутавровые балки и швеллеры.

Стропильные фермы деревянные, через жесткие конструкции которых нагрузка передается на несущие стены строения, пришли к нам из Европы. Расчет и конструирование под каждое здание производится индивидуально. Это не только упрощает устройство крыши и значительно ускоряет процесс, но обеспечивает также отличное качество и прочность.

Решетчатые деревянные фермы сегодня нередко изготавливаются в заводских условиях на деревообрабатывающих предприятиях. Материалом для них служит древесина, соответствующим образом высушенная и заранее обработанная специальными средствами.

Признаки нулевого стержня

Нулевым называют стержень, в котором усилие равно нулю. Выделяют ряд частных случаев, в которых гарантированно встречается нулевой стержень.

• Равновесие ненагруженного узла, состоящего из двух стержней, возможно только в том случае, если оба стержня нулевые.
• В ненагруженном узле из трёх стержней одиночный (не лежащий на одной прямой с остальными двумя) стержень будет нулевым.

Рисунок 7

• В трехстержневом узле без нагрузки усилие в одиночном стержне будет равно по модулю и обратно по направлению приложенной нагрузке. При этом усилия в стержнях, лежащих на одной прямой, будут равны друг другу, и определятся расчётом N(3) = -P, N(1) = N(2).
• Трехстержневой узел с одиночным стержнем и нагрузкой, приложенной в произвольном направлении. Нагрузка P раскладывается на составляющие P’ и P» по правилу треугольника параллельно осям элементов. Тогда N(1) = N(2) + P’, N(3) = -P».

Рисунок 8​

В ненагруженном узле из четырёх стержней, оси которых направлены по двум прямым, усилия будут попарно равны N(1) = N(2), N(3) = N(4).

Пользуясь методом вырезания узлов и зная правила нулевого стержня, можно проводить проверку расчётов, проведённых другими методами.

Конструктивные особенности стропильных ферм

В определение “стропильная ферма” входит ряд конструктивных элементов: раскосов, стоек, обрешеток. Подобная жесткая конструкция в результате сборки будет обеспечивать скелет кровли.

Под этим определением подразумеваются жесткие конструкции, применяемые при устройстве скатных крыш.

Задачей ферм является передача общей нагрузки, которая оказывается на крышу, на стены здания. Материалом для изготовления ферм в основном служит дерево, но возможны также альтернативные варианты.

Основой для создания деревянных конструкций являются доски, лес-кругляк, брус.

Отдельные элементы соединяются методом врубки. В том случае, когда детали сделаны из досок, в ход идут болты, гвозди, зубчатые кольцевые шпонки.

При возведении больших по площади зданий, когда длина пролета оказывается больше 16 метров, при строительстве используются фермы с растянутыми стойками на основе металла.

В случае использования растянутых деревянных стоек надежное крепление узлов является достаточно сложной задачей, а при использовании металлических элементов сделать это легко.

Сборка деревянных ферм – процесс достаточно трудоемкий. При использовании ферм комбинированного типа (с деревянными и металлическими деталями) сделать это можно гораздо быстрее.

При возведении жилых зданий редко применяют вариант кровельной конструкции с открытыми фермами. В основном они закрываются при помощи потолочных перекрытий. В сфере строительства зданий промышленного назначения открытые фермы являются довольно популярным вариантом устройства кровли.

В качестве главных элементов могут использоваться также балки. Стропильные балки на основе железобетона являются подстропильными конструкциями, перекрывающими шаги колонн длиной 12, 18 метров. Подобные элементы при этом являются промежуточными опорами.

Смешанные схемы стропильных систем

Итак, существуют одиночные стропила каждому из которых нужно две опоры, а если это двухскатная крыша, то три, где средняя опора общая для левого и правого стропила. Эти стропила называются наслонными и есть другие стропила — парные, которым не нужна средняя опора, они называются висячими. Их конек висит.

Для дальнейшего рассказа о смешанных стропильных системах назовём висячие системы фермами. Фермы — стержневые несущие конструкции, изготавливаемые из коротких элементов для перекрытия больших пролетов. Наилучшая экономия материалов при изготовлении ферм достигается при проектировании их таким образом, чтобы нагрузка приходила в узлы ферм. Тогда все стержневые элементы фермы будут работать на сжатие или растяжение без изгиба, а это уменьшает сечение элементов ферм. В висячих стропильных системах нагрузка от веса крыши снега и ветра приходит и давит на стропильные ноги через часто установленные бруски обрешетки или вовсе через сплошную обрешетку. Стропильные ноги в этом случае работают и на сжатие, и на изгиб. Правильнее оставить этой системе название — висячая стропильная система. Однако если мы перераспределим нагрузку и приложим ее только в узлы висячей стропильной системы, то ее можно назвать фермой. Конечно это не принципиально как обозвать конструкции различающиеся только способом приложения к ним нагрузки, но это приводит к систематизированию и понимаю работы этих конструктивных схем.

Смешанные схемы стропильных систем подразумевают установку через 2–4 шага несущих ферм или несущих висячих стропил. Затем крепление на них прогонов и укладку на эти прогоны наслонных стропил. Конструкцию такой крыши можно назвать крышей из наслонных стропил в которой подстропильными конструкциями служат либо фермы, либо висячие стропильные системы.

• В первом варианте, фермы поддерживают прогоны, которые лежат на них сверху. Наслонные стропила опираются на прогоны и получаются выше ферм. Стропила висячих и наслонных стропил находятся в разных плоскостях.
• Во втором варианте, прогоны для наслонных стропил поддерживаются висячими стропилами, которые крепятся внутри стропильных систем. Стропила висячих и наслонных стропил находятся в одной плоскости.

На рисунках показано только два варианта комбинированных стропильных систем, на самом деле таких схем много. Обычно несущие подстропильные системы называют главными фермами, а накладываемые на них — второстепенными. Второстепенные фермы могут быть как наслонными, так висячими стропильными системами.

Основные элементы конструкции

Элементы стропильной системы могут отличаться, все зависит от разновидности конструкции. Однако есть детали, характерные для всех систем, независимо от их сложности.

Детали и узлы систем

Обычно в основе стропильной системы лежит следующее:

1. Стропильные ноги. Отвечают за формировку скатов.
2. Мауэрлат. Представляет собой брус (делается из дерева). Его кладут на стенах дома, чтобы зафиксировать нижние части стропильных ног.
3. Конек. Представляет собой стык каркасов двух скатов. Это самая высокая точка на крыше. Он создает опору для закрепления стропил. Конек часто формируют стропилами, которые скрепляются между собой. Порой он фиксируется на прогоне (коньковой доске).
4. Обрешетка. Делается из реек или бруса, которые монтируются на стропила с одинаковым расстоянием (немного похоже на ступеньки). Служит основой для настилки облицовочного кровельного материала.
5. Подпорные элементы. Например, подкос или стяжка. Они увеличивают жесткость стропильных ног, поддерживают конек или связывают все элементы для создания общей конструкции.

Кроме описанных выше деталей могут присутствовать и другие, цель которых сделать систему прочнее или равномерно распределить нагрузку от крыши на стены:

• Свес. Конструкция позволяет вывести стропильные ноги за стену, чтобы отвести поток воды (после дождя и снега) подальше от дома.
• Кобылки. Используется, если длины стропильных ног недостаточно.
• Балка. Делается на основе деревянного бруса или проката. Важный элемент конструкции, если она рассчитана на изгиб.
• Бабка. Используется достаточно редко. Представляет собой брус, подпирающий стропильные ноги. Устанавливается перпендикулярно затяжке для соединения стропил.

Чердачное пространство

Перед тем, как начать рассматривать разновидности крыш, нужно решить вопрос с тем, как будет выглядеть чердачное помещение, для каких целей использоваться, и будут ли в нем жить люди.

Конструкция кровли бывает:

• бесчердачная;
• чердачная.

Первая называется так потому, что пространство для крыши будет с маленькой высотой. Оно используется лишь для создания теплоизоляционного слоя. Обычно бесчердачные конструкции выбирают при установке односкатных крыш или тех, которые имеют несколько скатов, однако их угол небольшой.

У чердачной конструкции всегда длинный конек. Существует множество способов применения чердачного помещения, его можно как утеплять, так и не утеплять. Обычно для такого оформления выбирают двухскатную крышу или мансардный вариант. Если устанавливается высокий конек, нужно обязательно учесть силу ветра в местности, где будет стоять дом.

Уклон скатов

Для определения уклона нужно посмотреть на дома, стоящие по соседству. Если они спокойно выдерживают погодные условия, следует взять их за основу. Если же нужно создавать оригинальный проект, нужно уделить максимум внимания конструктивным и эксплуатационным особенностям и расчетам.

Уклон скатов влияет на силу взаимодействия ветра со зданием. Чем он круче, тем больше внимания нужно уделять нормальным силам ветра и меньше касательным. Если угол небольшой или вообще отсутствует, важна именно касательная сила.

Уклон ската варьируется от 10 до 60 градусов

И важно учитывать не только внешние нагрузки, но и кровельное покрытие, которое планируется использовать. Причина в том, что масса кровельного материала может отличаться, следовательно, потребуется больше или меньше элементов стропильной системы

От этого может отличаться и нагрузка на стены дома.

Если для облицовки крыши будет использоваться материал, который состоит из множества меленьких элементов, к примеру, керамическая черепица, нужно сделать скат круче, чтобы вода не могла оставаться на крыше.

Обычно для покрытия крыши используются следующие материалы:

• металлочерепица;
• профлисты;
• оцинкованная сталь;
• битумно-волокнистые лисы;
• асбестобетонные листы;
• цементная или керамическая черепица;
• рубероид;
• мягкая кровля.