Усиление стропильной ноги. Усиление стропильных конструкций. Укрепление поврежденной стропильной системы

Для того чтобы увеличить несущие способности стропильных ног во всех видах стропильных систем, необходимо провести усиление стропил. Для этого используют установку разгружающих балок, или, как их еще называют, подмог, и двухсторонних накладок и подкосов.

Основные виды крыш. Для всех типов крыш своя стропильная система.

Как показала практика, стропила, подобранные по прочностным характеристикам, не всегда подтверждаются расчетами на прогиб по СНиПу «Нагрузки и воздействия», и поэтому приходится увеличивать площадь их поперечного сечения. Провести усиление стропильных ног очень просто: достаточно включить дополнительную деревянную балку – подмогу. Подмога крепится к нижнему поясу стропильной ноги в пролете между мауэрлатом и подстропильной ногой. Усиление стропил крепится металлическими зубчатыми пластинами или болтовыми хомутами.

В неразрезной стропильной ноге есть и другой опасный узел – опирание на подкос.

Простой пример: если поломать палку через колено, то получается, что в этом случае колено и есть подкос. Поэтому в этом месте возникает самый большой изгибающий момент. Так как прогиба в этом узле быть не может, увеличить сечение вдоль всей стропильной ноги можно при помощи усиливающих двухсторонних дощатых накладок. Иными словами, нужно увеличить ее ширину, а не высоту. Размеры накладок выбираются исходя из необходимого сечения, которое определяется расчетами на максимальный изгибающий момент.

Накладки крепятся болтами, болтовыми хомутами или обычными гвоздями. Если уже усилена подмогой, то ее нужно просто сделать длиннее и вывести за край опирания на подкос. В этом случае мы решаем две задачи: достигаем удовлетворяющих нас показателей прогиба в пролете и усиливаем опорный узел.

Иногда при реконструкции необходимо выбрать более крутой скат кровли. В этом случае старые и новые элементы стропил сращиваются при помощи дощато-гвоздевой перекрестной стенки. При этом новые стропила могут быть установлены как ниже, так и выше старых стропил. Ферма, образованная в результате этих действий, обеспечивает повышенную жесткость и новый уклон. Этот метод позволяет не демонтировать существующую стропильную конструкцию, что позволяет значительно ускорить работы, но он и не увеличивает подкрышное пространство. Если это делать под устройство мансарды, то следует знать, что объем чердака не увеличится.

Перечень необходимых инструментов и материалов:

• топор;
• молоток;
• гвоздодер;
• ножовка по дереву или ручная циркуляционная пила;
• угольник;
• строительный уровень;
• карандаш;
• рулетка;
• дрель;
• сверла d=4-10 мм;
• брус (сечение такое же, как у существующих стропил);
• доска 25-40 мм (определяется расчетами);
• крепежный материал: гвозди, скобы, хомуты, саморезы.

Усиление нижней части дощато-гвоздевой фермы

Нередко самой уязвимой частью стропильных конструкций являются нижние части стропильных ног, которые подгнивают с течением времени, или сам мауэрлат. В этом случае решить проблему можно с помощью дополнительных подкосов. Прикрепленные к нижнему концу стропильной ноги дополнительные подкосы, которые, в свою очередь, упираются в дополнительный лежень или мауэрлатную балку, позволяют сделать опорный узел более надежным. Для обеспечения лучшей устойчивости конструкций фермы рекомендуется чуть раздвинуть нижние концы дополнительных подкосов. Чтобы в пролете между мауэрлатом и подстропильной ногой частично уменьшить прогиб, можно подкосы опереть на дополнительный лежень.

Если при строительстве крыши использовать сырую древесину (влажность выше 25%) и при недостаточной вентиляции чердачного помещения, мауэрлат и нижние концы стропильных конструкций могут со временем загнивать. Загнивание может произойти в крышах любого типа при , при увлажнении древесины мауэрлата или стропильных ног, при увлажнении древесины от кладки или при отсутствии гидроизоляционного слоя между кладкой стены и древесиной. К тому же это может быть следствием повреждения воздушных продухов, пароизоляции или закупоривание их концов в конструкции утепленной мансардной крыши.

Способы восстановления и усиления поврежденных конструкций

Существует несколько способов усиления и восстановления поврежденных конструкций:

1. Установка деревянных накладок. Они используются при повреждении одиночных стропильных ног. Деревянные накладки закрепляются при помощи гвоздей или болтов. Таким образом, с их помощью производится усиление поврежденного участка крыши. Накладки должны опираться на мауэрлат всем торцом и крепятся к нему при помощи проволочной скрутки.
2. Установка прутковых протезов. Этот метод используется при массовом повреждении стропильных конструкций. Вначале при помощи временных опор закрепляют поврежденную стропильную ногу. После этого разбирают покрытие и выпиливают прогнившую часть стропильной ноги. Затем подготавливается точно такой же элемент из нового бруса (так называемый «протез»), который вставляется на место сгнившего и опирается на мауэрлат.
3. Применение накладок, опирающихся на балку. Этот способ подойдет при замене сгнившего участка конца стропильной ноги или участка мауэрлата. Участки сгнивших конструкций вырезают, предварительно укрепив стропильную ногу временными опорами, и на забитые в кладку костыли укладывают балку длиной около 1 метра. Затем на перекрытие или стену укладывают такой же длины кусок лежня. После этого закрепленные гвоздями с обеих сторон стропильной ноги два подкоса упирают в новую балку.

Вентиляция чердачного помещения

Усиление стропильной системы – важная, но не единственная часть . Для ее длительной эксплуатации на чердаке должен быть достаточный воздухообмен. При недостаточном воздухообмене на чердаке, при загнивании древесины и развитии грибковых спор на деревянных конструкциях крыши необходимо провести мероприятие по восстановлению вентиляции. В чердачном помещении дополнительно устраивают продухи и слуховые окна. Соотношение площади поперечного сечения к площади чердачного перекрытия должно составлять 1:300 – 1:500.

Необходимо также выяснить, какова температура воздуха на верхней границе утеплителя (при любой отрицательной наружной температуре воздуха она не должна превышать 2°С), изучить характер движения воздуха. Слежавшийся утеплитель, примерно раз в пять лет, необходимо разрыхлять. При толщине наружных стен до 1 метра, его фактическую толщину лучше увеличить на 50%, так как с течением времени его теплоизоляционные свойства ухудшаются. Ширина продухов должна находиться в пределах 2 – 2,5 см. Также необходимо проверить и восстановить, если это нужно, пароизоляцию под слоем утеплителя.

Подавляющее большинство каркасов под обустройство крыш и укладку кровельных покрытий используют рядовую древесину, купленную на ближайшем складе или даже просто на лесопилке. Такой подход упрощает жизнь строителям и создает головную боль хозяевам и жильцам, через несколько лет приходится стропильную систему подвергать ревизии, выбраковывать отдельные элементы и выполнять усиление стропил.

Почему необходима ревизия и периодический контроль состояния стропильных конструкций

Дерево, как никакой другой материал, подходит для сборки каркаса крыши, но при этом деревянные стропила оказываются самой уязвимой частью конструкции. В теории древесина может легко простоять без потери основных прочностных качеств более 50 лет, но на практике обеспечить сохранность материала стропильных балок оказывается не так просто. Процессы гниения древесины, деформации и растрескивание из-за усыхания и неправильного распределения нагрузки зачастую могут привести к потере несущей способности конструкций стропильных ног.

Наиболее критичные зоны системы стропил можно перечесть по пальцам:

• Опорная часть мауэрлата и стропильных ног;
• Места соединений и креплений подкосов или распорок, любых силовых элементов каркаса;
• Места опор стропил на коньковый брус;
• Срединные части висячих стропильных балок.

Важно! Нельзя использовать для изготовления стропил или других элементов каркаса пиломатериал, взятый непосредственно с лесопилки или на торговом складе. До использования доска и брус должны высохнуть под нагрузкой в сложенном состоянии пакете.

Чтобы правильно выполнить усиление, необходимо ясно представлять причины, по которым каркас начинает проседать или терять прочность:

1. Если собрать систему стропил из недосушенного или «больного» материала, распределение нагрузки на балки будет неравномерным, в результате часть балок будет перегруженной, а часть работать «вхолостую». Поэтому, прежде чем стараться провести усиление прогибающихся или подламывающихся стропил, необходимо снять и перераспределить нагрузку;
2. Нижняя половина стропильных ног всегда находится в более тяжелом состоянии, особенно, если усиление при сборке было выполнено неправильно. Любые точки опоры на стойках или подкосах, в местах соединения стропил с мауэрлатом заставляют балку стропило работать в самом тяжелом режиме - при знакопеременной циклической нагрузке. Именно в этой точке рвутся волокна древесины, и требуется правильное усиление;
3. Нарушение условий вентиляции и удаления избытка влаги из подкровельного пространства. В этом случае поверхность стропил покрывается трещинами, что приводит к интенсивному поглощению влаги, развитию процессов гниения и деформации.

В этом случае усиление возможно лишь за счет замены пораженных участков, установки подкладных балок и элементов.

Ремонт и усиление соединений

На сегодня в строительстве каркасных крыш используется две основные технологии усиления - конструкционное и ремонтное. Конструкционный тип усиления подразумевает использование способов крепежа накладок, переходных и вспомогательных элементов, позволяющих концентрированную нагрузку превратить в распределенную. Например, соединение стропил в коньке можно выполнить креплением оголовков балок внахлест, но для наслонных стропильных балок рекомендуется выполнить усиление установкой стальных пластин или досок, скрепленных минимум 5-7 гвоздями или болтами.

Конструкционное усиление стропил

Очень редко когда удается построить каркас крыши простой установкой стропил, без использования элементов усиления — подкосов и распорок. Во-первых, такой способ устройства подойдет для очень небольших построек - дачных домиков или бани, а во-вторых, отказ от усиления потребует использования очень массивных и тяжелых балок и брусов, что увеличивает стоимость постройки крыши в разы. Даже для простого односкатного варианта кровли архитектор обязательно использует усиление в виде вертикальных опор и боковых подкосов.

Важно! Самым уязвимым и проблемным местом являются узлы соединения стропильных балок и элементов усиления. Если соединяемый участок выполнен неправильно, деформация и разрушение неизбежны.

Например, рассмотрим вариант усиления вертикальной стойкой длинномерного стропило. Если вместо подвижной опоры, как на схеме, использовать жесткое закрепление накладной пластиной, неизбежно создается изгибающий момент в месте крепления в коньке и увеличивается поперечная нагрузка на стропильной балке. Вместо разгрузки получается перенос и концентрация напряжений в самом уязвимом месте — центральной части балки.

Наиболее сложными в расчете и правильном выборе установки силовых элементов являются круглые и многоугольные каркасы, например, крыша — эркер или конусный вынос. На приведенном фото хорошо видно, насколько сложной и дорогой получается установка стропил на мауэрлате.

Внутренний ряд усиления балок опорными стойками имеет свой ряд затяжки и соединение с мауэрлатом. Система несущих балок во многом напоминает вальмовое строение, особенно в части соединения нарожников с угловым каркасом ендова. Из-за большой длины наслонных стропил строители применили удлинение и одновременно усиление части балки, находящейся за точкой опоры на стойке. Стальные пластины гарантируют увеличенную прочность нижней части ската.

Ремонтное усиление стропильных балок

Самым простым примером усиления является увеличение стропил по длине. Проще всего получить стропило большой длины - выполнить соединение двух коротких балок накладным отрезком доски или бруса. При этом в стропилах не используют усиление или соединение с помощью косого среза, широко применяемого для досок мауэрлата. Соединенные таким способом стропила не способны обеспечить необходимую поперечную жесткость балки.

В качестве примера восстановительного или ремонтного усиления стропил можно указать установку подкладочной доски под балку, имеющую расслоение, трещину или остаточную деформацию. В самых проблемных случаях, когда заменить стропильную балку невозможно, выполняется усиление и восстановление несущей способности сборной фермой по схеме, приведенной на рисунке. Чаще всего такой вид усиления используется для наслонных стропил.

Усилению подвергается и опорная поверхность, например, если из-за недостаточно эффективной или неправильно организованной вентиляции подкровельного пространства конденсат, образующийся на пароизоляционной мембране, стекает к опорной поверхности деревянных стропил на мауэрлате. Если опорная часть балки сгнила или имеет поражение вредителями, ее вырезают и устанавливают стальной каркас, часто именуемый протезом.

Если деструктивные процессы коснулись и мауэрлата, возможно изменение одноопорной версии на двухопорную. В этом случае параллельно основной доске мауэрлата укладывается дополнительный брус, на который опирается усиливающий установленный элемент подкоса, забирающий на себя львиную долю нагрузки.

Нередко проседание и деформация каркаса происходит из-за неправильной установки и крепления гвоздями в тех местах, где необходимо использовать резьбовое соединение со стальными пластинами - накладками. Не следует удалять старый крепеж и пытаться восстановить соединение новыми гвоздями, это даст в лучшем случае временный эффект. Более надежным получается усиление с помощью накладных планок или металлических пластин с отогнутыми краями отверстий.

Заключение

Основное правило усиления заключается в том, что старое крепление не удаляется, в дополнение монтируются «помощники» — стальные или деревянные накладки, воспринимающие часть усилий. Если их использование не дает нужного эффекта, в таком случае приходится прибегать к установке полноценных силовых рам и ферм, но опять же без демонтажа стропил.

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

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

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

Усиление несущей стропильной конструкции с помощью применения различных вариантов

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

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

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

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

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

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

Способы восстановления поврежденной стропильной конструкции

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2015-11-17T11:21:01+03:00

Стропила служат для передачи нагрузки, создаваемой обрешеткой, кровлей, снегом и ветром, подстропильному брусу - мауэрлату. При неправильной эксплуатации, или в результате ошибок, допущенных при проектировании крыши, стропила проседают, изгибаются и переламываются. Разрушенное стропило подлежит замене, однако при своевременном выявлении дефекта конструкция восстанавливается и усиливается с помощью накладных элементов и подкосов.

Прогиб стропильной ноги

Основной причиной этого дефекта является ошибка или отсутствие расчетов на изгиб. Выбранное сечение стропильной ноги вполне удовлетворяет требованиям к прочностным характеристикам, однако под нагрузкой, создаваемой снежным сугробом, давлением ветра и весом кровли конструкция прогибается. Для усиления стропильная нога наращивается по высоте.

К нижней грани стропила крепится подмога - деревянный брус, равный по толщине стропилу. Подмога монтируется между подстропильным брусом и подстропильной ногой, и крепится к стропилу хомутами или монтажными гвоздевыми пластинами. Нижний конец подмоги упирается в брус, а верхний ложится на подстропильную ногу.

Усиление стропил на подкосах

В случае превышения допустимых нагрузок на нижнюю часть ската возможен перелом стропила на подкосе. В этом случае усиление производится с помощью деревянных накладок, равных стропилу по высоте. Накладки устанавливаются с обеих сторон и крепятся к стропилу хомутами или гвоздевым боем.

На подстропильную ногу устанавливаются прибоины, увеличивающие толщину подкоса и служащие опорой для накладок. Прибоины крепятся к подкосу гвоздевым боем.

Ремонт треснувшего стропила

При появлении трещин стропильные ноги усиливаются накладками и подкосами. Ремонт выполняется в следующей последовательности:

Поврежденное стропило выравнивают, чтобы оно оказалось в одной плоскости с другими стропильными ногами. Для этого к нижней грани стропила набивается временная накладка с поперечными брусками, в нее упирается рычаг домкрата, стропило выводится на необходимый уровень и устанавливается на временную опору;

Выставленное стропило с двух сторон усиливается накладками длиной 80-100 см. Накладки крепятся с помощью стальных болтов или шпилек, с каждой стороны от повреждения устанавливается не менее двух болтов;

После закрепления усиливающих накладок опора и временная накладка демонтируются.

Стропило, треснувшее в двух и более местах, подлежит замене.

Усиление и ремонт подгнившего стропила

Сырость и недостаточная вентиляция подкровельного пространства часто становятся причиной загнивания и ослабления стропил в местах опирания на мауэрлат. Ремонт треснувших и ослабленных стропил производится в следующей последовательности:

На стропильную ногу с обеих сторон монтируются прибоины. Они устанавливаются выше поврежденного места и крепятся гвоздевым боем;

Монтируются подкосы. Верхние концы подкосов упираются в прибоины и крепятся к стропилу гвоздевым боем. Нижние концы подкосов раздвигаются и упираются в мауэрлат или дополнительный лежень.

В случае значительной площади пораженного участка или скола на нижнюю часть стропила устанавливается протез. Он изготавливается из деревянных накладок или стальных прутков:

Стропило устанавливается на временную опору, пораженная часть обрезается, срез обрабатывается антисептиком;

На стропило с обеих сторон устанавливаются деревянные накладки и закрепляются болтами или гвоздевым боем. Стропило опирается на мауэрлат и крепится к кладке стены с помощью проволочной скрутки;

Протез из стальных прутков оборудуется опорными площадками, надевается на обрезанное стропило и устанавливается на мауэрлат. Необходимая жесткость металлического протеза достигается с помощью подкосной решетки;

Дедюхова Полина

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

Усиление стропильных ног подмогой

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

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

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

Усиление стропил устройством дощато-гвоздевой фермы

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

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

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

Существует несколько способов восстановления и усиления поврежденных конструкций.

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

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

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

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

Жесткость верхнего сжатого пояса протеза обеспечивает подкосная решетка.

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

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

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

Устройство нормального процесса воздухообмена в чердачной крыше

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Основным назначением кровли является защита от атмосферной влаги.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

А относительный прогиб в пролете:

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

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

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

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

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

Прочности брусков обрешетки проверяют с учетом косого изгиба по формуле:

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

Полный прогиб бруска с учетом косого изгиба определяют по формуле:

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

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

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

Сбор нагрузок на обрешетку

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

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

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

Более невыгодный для расчета прочности бруска - второй случай нагружения.

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

Моменты сопротивления и инерции сечения:

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

Наибольшее напряжение:

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

см.

Прогиб в плоскости, параллельной скату:

см.

Полный прогиб: см.

Относительный прогиб:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Сбор нагрузок на стропильную ногу

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

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

l – пролет стропильной ноги в горизонтальной проекции, м.

.

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

W = 667 см 3 и J = 6667 см 4 .

Напряжение изгиба не должно превышать расчетного сопротивления элемента на изгиб:

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

Относительный прогиб:

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

.

Опорная реакция:

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

Z = V sin α = 5,54∙0,5=2,77 кН

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

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

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

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

Сжимающее усилие в верхнем поясе фермы определяем по формуле:

Изгибающий момент на опоре:

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

Напряжение в опорном сечении:

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

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

Усилие в затяжке определяем по формуле

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

Горизонтальная составляющая этого усилия

.

Полное усилие, растягивающее затяжку,

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

Несущая способность болта:

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

Длина замещения конца гвоздя во втором крайнем элементе по формуле:

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

Несущая способность гвоздя:

по первому срезу ;

по второму срезу ;

на оба среза

Полная расчетная несущая способность соединения

,

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

Расчётная площадь нетто затяжки:

.

Напряжение растяжения:

,

где R p – расчетное сопротивление растяжению.

Проверим консоль на растяжение с изгибом в опорном сечении:

Площадь нетто:

.

Напряжение в растянуто-изгибаемом элементе:

.

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

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

Максимальный изгибающий момент в прогоне:

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

Напряжение изгиба в прогоне найдем по формуле:

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

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

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

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

Опорное давление в точке С равно:

Тангенс угла наклона оси подкоса к горизонту:

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

Сжимающее усилие в подкосе:

Свободная длина подкоса:

Сечение подкоса принимаем 10 х 15 см.

Тогда гибкость будет равна:

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

где А = 3000 – коэффициент для древесины.

Проверим сечение на устойчивость:

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

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

Напряжение смятия во врубке находим по формуле:

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

Подбалку принимаем из бруса сечением 15 х 15 см.

Площадь и момент сопротивления ослабленного врубкой сечения подаблки равны:

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

Это усилие относительно оси ослабленного сечения приложено с эксцентриситетом:

Обратный изгибающий момент от эксцентричного приложения растягивающей силы в подбалке:

Расчетный изгибающий момент:

Напряжение растяжения в подбалке:

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

Высота фермы определяется по пролету:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Использованные источники :

1. Капитальный ремонт стропильной системы и рекомендации по ее усилению

http://srubnbrus.com/952.html

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

3. Деревянные фермы. Выбор схемы фермы и её расчет

http://vunivere.ru/work3477

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

5. СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции. Актуализированная редакция