Как убрать распор стропил на стены

Обновлено: 19.05.2024

Как спроектировать, сделать стропильную систему для дома

Расчет стропильной системы сложный и может быть выполнен только специалистом проектировщиком. Официальный проект делается организацией имеющей разрешение на такие работы. Крышу дома правильно возводить в соответствии с расчетом и проектом.

Но в частном строительстве применяются в основном простые конструкции стропильных систем. Как правило, их может возвести опытный специалист, не имеющий статуса проектировщика.

Необходимые для расчетов снеговые и ветровые нагрузки берут из СП РФ по картам для каждого региона. При расчете крыши учитывают также углы наклонов, форму крыши, вид стропильной системы, коэффициент запаса прочности, нагрузки от окон, отделку мансарды, возможные конструкции примыканий и многие другие факторы.
Далее обратим внимание на самые значимые нюансы создания стропильной системы.

Что должна обеспечивать стропильная система

В проект стропильной системы или в готовую возведенную конструкцию нельзя вносить изменения по своему усмотрению. Возникшие нарушения могут повлечь весьма серьезные последствия, связанные с перераспределением нагрузок.

Стропильные фермы, особенности их создания

Стропильная система в основном состоит из похожих (однотипных) конструкций, в виде треугольника, находящихся в одной плоскости. Это два стропила и другие элементы, которые их поддерживают и перераспределяют нагрузки.

Такой набор несущих элементов в виде треугольника для крыши называют стропильной фермой или стропильной рамой.

Если фермы установить на определенном расстоянии друг от друга, связать поперечными элементами, то образуется стропильная система крыши.

Какие правила строительства стропильной системы

Как не допустить бокового распора стен

Нужно понимать, что меры, принимаемые в стропильных фермах по компенсации бокового распора (например, установка затяжки в висячих стропилах) не гарантируют отсутствия передачи бокового распора на стены.

Компенсировать эти сдвижения увеличивая жесткость стен не верно. Стропильная система должна быть саморегулирующейся. Возникающий распор должен компенсироваться в самой стропильной системе.

Меры препятствующие передаче распора на стены

Чтобы боковой распор от стропильной системы не передавался на стены и компенсировался в самой стропильной системе, стропила крепя с мауэрлатом таким образом, чтобы они могли скользить по нему в горизонтальной плоскости. Тогда при подвижках стропила просто разойдутся в стороны без создания напряжений в стене.

Висячее стропило всегда должно иметь возможность свободно скользить по мауэрлату. Но крепление должно препятствовать сдвижению вдоль оси мауэрлата.

Наслонное стропило должно скользить по мауэрлату, и (или) проскальзывать в верхней точке крепления с коньком, чтобы нагрузка не передавалась на противоположную стропильную ногу, а компенсировалась бы вертикальной стойкой.

Варианты узлов закреплений стропильной системы приведены на рисунках.

Предотвращение воздействия сильного ветра

Обязательно применяется страховочное крепление крыши. Оно делается податливыми связями, которые не препятствуют горизонтальному смещению стропил.

Обычно не реже чем каждое второе стропило обвязывается тросом (проволокой) и закрепляется к стене дома.

При этом обвязка чаще крепится к проволоке выведенной из армопояса в верхней части кладки – 3 – 4 слой от верха. Или используют пруты из железобетонных конструкций, или анкера заделанные в стену. На рисунке – костыли заделанные в верхние ряды кладки стены.

Также принимаются меры против наклона, раскачивания стропильной системы ветром.

Для висячих стропил применяют диагональный брус от мауэрлата к коньку, связывающий все стропила – ветровая доска – который значительно увеличивает жесткость системы. Доска может не применяться, если на стропила положен сплошной прочный настил из досок под кровельное покрытие.
Для наслонных стропил устойчивость увеличивают предотвращая наклон стоек под коньковым брусом. Для этого к стойкам устанавливают подкосы.

Почему крышу нельзя опирать на газобетонную стену?

Передача нагрузки от кровли на газобетонную стену - достаточно распространенная ошибка в частном строительстве. Рассмотрим, откуда она появляется и как её не допустить?

Распорная или безраспорная?

По принципу опирания на стены кровельные конструкции бывают распорные, где части стропильной системы имеют жесткие крепления к мауэрлату и к коньковой балке (вся нагрузка приходится на стены) и безраспорные, где используются подвижные соединения и затяжки.

Опорный узел Опорный узел

На практике застройщики, считая систему безраспорной, опускают важные элементы конструкции, такие как обвязочный армопояс и мауэрлат. Мнение, что безраспорная стропильная система не нуждается в обвязочном поясе, является ошибочным. Даже в том случае, если мы сделали затяжку (доска или проволока, снимающая распорные нагрузки), то все равно остается остаточный распор, который можно было бы игнорировать для стены из кирпича, но не для газобетона.

Другая ситуация, когда безраспорную систему не удается сделать из-за ошибок в проектировании и строительстве. Для конструкции не производится профессиональный расчет, и все делается "на глаз". В результате безраспорная конструкция фактически получается распорной.

Что происходит с газобетоном?

Под собственным весом, снеговым и ветровыми нагрузками крыша проседает и передает боковые распорные нагрузки на стены, т.е. фактически отталкивает стены в разные стороны. При всех своих достоинствах газобетон не обладает высокими показателями сопротивления на смятие, поэтому стены разъезжаются в разные стороны и в них появляются трещины.

Как этого избежать?

Чтобы избежать такой ошибки, особенно если речь идет о самостоятельном строительстве, следует делать выбор в пользу более надежных конструктивных решений (не пренебрегать обвязочным железобетонным поясом и мауэрлатом).

Ставлю стропила своими руками. Куча ошибок, а причин не понимаю?

И в очередной раз, я убеждаюсь, что практика в любой работе, имеет решающее значение. Что с фундаментом, что при кладке стен, у меня постоянно вылезали моменты, о которых нигде не написано, и не снято видео . И сколько не готовься, сколько не изучай информацию, только во время работы ты узнаешь всю правду!

✅ И чем, дальше, тем больше я начинаю понимать тех "строителей - специалистов", которые продвигают профессионализм в стройке, и против таких самостройщиков как я. Но в свою защиту скажу, что на мой взгляд :

Тот, кто сделал ошибки, исправил их и научился, лучше, чем тот, кто знает и умеет, но делает абы-как.

Так что продолжаю учиться на практике.

И вот очередной важный этап - стропильная система.

Ставлю стропила своими руками. Куча ошибок, а причин не понимаю?

Я уже писал о том, как ставил стойки под коньковый прогон и делал укосины . Пришло время ставить сами стропила.

Материалом были выбраны доски 50 на 200.
Шаг стропил 625 мм, по центрам, под утеплитель.
Для снижения распирающих нагрузок, стропила я решил ставить с запилами на обоих концах.
Разметку под установку стропил на коньке, я сделал заранее, а на мауэрлате, они будут примыкать к балкам перекрытия, установленным под те же размеры.

Все готово, только накидывай.

❗ Но самая главная задача сделать все как можно точнее.

Уже по своему опыту на предыдущих этапах, я прекрасно понимал, что неровности мауэрлата и конькового прогона, неровности самих стропил, и "кривенькие руки" новичка, не могут привести к идеальной плоскости кровли. Но сделать максимально точно хотелось.

Шаблоны мне не подошли.

Конечно всем хочется упростить и облегчить себе работу. И сделать один шаблон, а по нему уже все стропила - это самый простой вариант.

Усиление и ремонт существующих стропильных конструкций

Для увеличения несущей способности стропильных ног (рис. 68) как в наслонных, так и висячих стропильных системах применяют установку разгружающих балок (подмог), двухсторонних накладок и подкосов.

рис. 68. Усиление стропильных ног подмогой

Как показывали расчеты по старому СНиПу «Нагрузки и воздействия», 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.

Другой опасный узел в неразрезной стропильной ноге — опирание на подкос. Когда-нибудь ломали палку через колено? Так вот, в этой расчетной схеме подкос и есть то самое колено, здесь возникает самый большой изгибающий момент, из-за которого приходится увеличивать сечение всей стропильной ноги. Прогиба в этом узле нет, поэтому можно увеличить не высоту стропила, а его ширину, путем закрепления двусторонних дощатых накладок (рис. 69). 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.

рис. 69. Усиление опорного узла путем увеличения ширины стропила

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 (рис. 70). 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.

рис. 70. Усиление стропил устройством дощато-гвоздевой фермы

Иногда случается так, что 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 (рис. 71). 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.

рис. 71. Усиление низа стропильной ноги установкой дополнительных подкосов

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 (рис. 72).

рис. 72. Ремонт узла опирания стропил на мауэрлат накладками и протезами

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 (рис. 73). 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.

рис. 73. Ремонт узла опирания стропил при повреждении мауэрлата

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.

рис. 74. Устройство нормального процесса воздухообмена в чердачной крыше

Усиления других деревянных конструкций, стен, перекрытий и фундаментов можно посмотреть в специальном разделе сайта.

Стропила без подкосов

Стропила, опертые на две опоры без каких-либо дополнительных упоров, применяется для односкатных крыш пролетом 4,5 м или двухскатных пролетом до 9 м (рис. 30). Стропильная система может быть использована с передачей распора на мауэрлат (стены) и без передачи распора.

рис. 30. Наслонные стропила без подкосов

Безраспорные наслонные стропила

Работающее на изгиб стропило, не передающее распора на стены, должно иметь одну опору закрепленной, но свободно вращающейся, другую свободно вращающейся и подвижной.

Таким условиям отвечают три варианта закреплений стропил:

1. Низ стропильной ноги подшивается опорным бруском или на нем делается врубка (запил) зубом и упирается в мауэрлат, а вверху стропила выполняется увеличенная горизонтальная врубка (запил) со скосом (рис. 31). Глубина врубки (запила) в верхней части стропила не должна превышать а = 0,25h. Длина подрезки (площадка опирания) делается не более высоты сечения стропила (h). Подрезку рекомендуется скашивать, чтобы она не препятствовала изгибу стропила, иначе врубка боковой щекой упрется в прогон и получим распорную стропильную систему. Длина скошенной подрезки делается не менее двух глубин а. Если подрезку верха стропильной ноги сделать невозможно, его подшивают обрезком стропила с двухсторонним креплением монтажными пластинами или деревянными прибоинами. Верхние концы стропильных ног свободно укладываются на прогон. В двускатных крышах их крепят к прогону по типу скользящей опоры, а между собой не скрепляют. Двускатную крышу, в данном случае, рассматриваем как две односкатных, примкнутых друг к другу высокой стороной. Обратите внимание на чрезвычайно важное условие: верхняя опорная врубка или подшивка верха стропилины прибоинами делаются горизонтально. Стоит только изменить схему опирания на прогон, как стропило тут же показывает распор. Эта асчетная схема установки стропил из-за жесткости условий изготовления верхнего узла (любая неточность в исполнении узла тут же превращает безраспорную схему в распорную) практически не применяется для двухскатных крыш, поэтому ее чаще используют в односкатных крышах. Кроме того, в двухскатных крышах за отсутствие распора на мауэрлате при прогибе стропил под действием нагрузки, приходится расплачиваться раскрыванием конькового узла кровли.

Эта схема на первый взгляд вообще парадоксальна. Мы же отчетливо видим в нижней части стропильной ноги упор в мауэрлат и система вроде бы должна оказывать на него горизонтальное усилие. Тем не менее, она не показывает распора. Если кому-то хочется узнать почему, то доказательство читайте в курсе лекций профессора Залесского В. Г. на страницах 414–415.

рис. 31. Опирание низа стропила врубкой в мауэрлат, а верха стропила на прогон горизонтальной врубкой, со скошенной щекой, не дает распора на стены

2. Самый распространенный способ установки стропил относящийся к двухскатным крышам. Низ стропильной ноги делают на ползуне, а верх закрепляют (рис. 32): связывают гвоздевым боем или болтом, либо упирают друг в друга и связывают деревянными прибоинами или металлическими зубчатыми пластинами (МЗП).

рис. 32. Опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с закреплением верха стропил, не дает распора на стены

На что необходимо обратить особое внимание так это на крепление стропильной ноги к мауэрлату Оно сводится только к закреплению стропил в проектное положение обеспечивающее шаг их установки. Для этого достаточно вбить с двух сторон по одному гвоздю наискосок в боковую поверхность стропила или один длинный гвоздь сверху либо поставить гибкую стальную пластину. Если будут применены модные крепежные уголки, то для закрепления низа стропилины достаточно будет одного гвоздя либо нужно прижать стропилину уголками с двух сторон вообще без гвоздей. Не вкручивайте в уголки столько шурупов и не забивайте в них столько гвоздей, сколько имеется отверстий в уголке. Иначе вы превратите ползун в несовершенный шарнир и получите на мауэрлат распор. От ветрового опрокидывания крышу держат гибкие проволочные скрутки не нужно эту функцию перекладывать на уголки либо стропильная система должна расчитываться как распорная.

3. Не дает распора и жесткое защемление конькового узла, когда низ стропильной ноги делают на ползуне, а верх жестко закрепляют (рис. 33). Однако в коньковом узле появляется изгибающий момент, стремящийся его разрушить. Максимальный изгибающий момент в такой конструкции возникает на коньковой опоре, а сами стропильные ноги получают меньший прогиб. Рассчитать такой узел, а потом точно изготовить его на стройплощадке достаточно трудно, поэтому лучше принимать формулы для вычисления изгибающего момента и прогиба как для обыкновенных однопролетных балок.

рис. 33. Опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с защемлением конькового узла, не дает распора на стены

Во всех трех вариантах соблюдается правило: один конец стропильной ноги делается на скользящей опоре, позволяющей поворот, другой на шарнире, допускающим только поворот. Крепление стропил на ползунах и неподвижных шарнирах делаются самых разных конструкций. Сейчас их часто выполняют на крепежных пластинах. Можно крепить и по старинке: скобами, гвоздевым боем или использованием коротышей брусков и досок. Нужно только правильно подобрать вид крепежа, чтобы он допускал или препятствовал скольжению стропила в опоре.

При расчете стропильной системы принимается «идеализированная» расчетная схема. Считается, что на крышу давит равномерно распределенная нагрузка, т.е. одинаковая и ровная сила, действующая равномерно по всем плоскостям скатов. На самом деле равномерно распределенной нагрузки на скатах крыши практически никогда не бывает. Ветер, наметающий снеговые мешки на один из скатов и сдувающий снег с другого, солнце растапливающее снег на южных скатах, сползающий весной снег — делают нагрузку на скатах неравномерной. При действии неравномерной нагрузки все три выше представленных варианта стропильных систем статически устойчивы, но только при условии жесткого закрепления конькового прогона. Который концами вводят во фронтоны стен либо подпирают накосными стропилами вальмовых крыш. То есть стропильная система будет устойчивой только в том случае, если коньковый прогон на который опирается верх стропил, надежно закреплен от горизонтального смещения.

При изготовлении щипцовых крыш и опирании прогона только на стойки (без опирания их концов на стены фронтонов) ситуация меняется в худшую сторону (рис. 34). Во втором и третьем варианте при значительном снижении нагрузки на одном из скатов, против расчетной на другом скате, крыша будет пытаться «уехать» в сторону более высокой нагрузки. Первый вариант, в котором низ стропильной ноги сделан с врубкой зубом либо с подшивкой опорного бруска, а верх горизонтальной врубкой уложен на прогон, хорошо держит неравномерную нагрузку, но только при условии абсолютной вертикальности стоек, удерживающих коньковый прогон.

рис. 34. Потеря устойчивости стропильной системой

Для придания стропильной системе устойчивости в нее вводят горизонтальную схватку (рис. 35). Она повышает устойчивость системы, но незначительно. Поэтому во всех местах, где схватка пересекается со стойками, поддерживающими коньковый прогон, ее прикрепляют к стойкам гвоздевым боем. Существует устойчивое заблуждение, что схватка всегда работает на растяжение, это не так. Схватка многофункциональный элемент: в безраспорных конструкциях стропил она вообще не работает при отсутствии на крыше снега либо работает на сжатие при появлении на скатах незначительной равномерной нагрузки. На растяжение она работает только в предаварийной ситуации при просадке либо прогибе конькового прогона от действия максимальных нагрузок. По-сути, схватка это аварийный элемент стропильной системы, вступающий в работу, когда крышу завалит максимально возможным количеством снега и коньковый прогон прогнется на всю расчетную величину либо когда произойдут непредвиденные и неравномерные просадки фундаментов и, как следствие, неравномерная осадка стен и конькового прогона. Чем ниже установлены схватки, тем лучше. Обычно их устанавливают на высоте не менее 1,8–2 м от поверхности перекрытия, чтобы они не мешали человеку при прохождении по чердаку.

Если во втором и третьем варианте нижний узел опирания стропильной ноги (ползун) заменить на ползун немного другой конструкции (рис. 35, в) — с выносом конца стропилины за стену, то это еще более укрепит всю систему, делая ее статически устойчивой конструкцией при любом сочетании нагрузок.

рис. 35. Схватка между стропилами увеличивает устойчивость стропильной системы

Еще одним мероприятием повышения устойчивости всей системы является жесткое (что не всегда возможно) закрепление низа стоек поддерживающих прогон. Их врубают в лежень и прикрепляют к перекрытиям любым возможным способом, превращая нижний узел опирания стойки из шарнирного (в плоскости стропил) в узел с жестким защемлением (рис. 36).

рис. 36. Пример закрепления узла опирания стойки

Сечение схваток ввиду развития в них малых напряжений не рассчитывают, их принимают конструктивно. Для того, чтобы уменьшить типоразмер деталей использующихся при строительстве стропильной системы, сечение схватки используют тех же размеров, что и стропила, но могут быть применены и более тонкие доски. Схватки устанавливаются с одной или двух сторон стропил и прикрепляются к ним гвоздевым боем и/или болтами (рис. 37). При расчете сечения стропил, схватки не считаются дополнительными опорами, т.е. стропильную систему рассчитывают так, словно схваток в ней вообще нет. Однако, если схватки прикручиваются к стропилам болтами, то несущую способность древесины из-за ослабления отверстиями под болты, уменьшают использованием коэффициента 0,8. Иными словами, если в стропилине будут сверлиться отверстия под установку болтов схваток, то ее расчетное сопротивление применяют равным 0,8R. При креплении схватки к стропилам только гвоздевым боем ослабления расчетного сопротивления древесины стропильной ноги не происходит, но нужно сделать расчет на количество забиваемых гвоздей. Производится расчет на срез (изгиб) гвоздей. За расчетную силу среза принимают распор, который может возникнуть при аварийном состоянии стропильной системы. В общем, в расчет гвоздевого соединения схватки со стропилом вводят распор (H), которого нет, при нормальной работе стропил.

рис. 37. Узел крепления схватки

Еще раз напомним, статическая неустойчивость безраспорной стропильной системы проявляется только в крышах, где нет возможности закрепить коньковый прогон от горизонтального смещения. В домах с вальмовыми крышами и в домах с фронтонами из кирпича и камня, безраспорные стропильные системы вполне устойчивы и в мероприятиях по обеспечению устойчивости нет никакой необходимости. Однако «противоаварийные» конструкции — схватки, устанавливать все же надо.

При введении в расчёт стропильной системы распора (даже если его нет) изменяется расчёт сжимающей силы S. Теперь она рассчитывается делением равнодействующей распределённой нагрузки на синус угла наклона стропилины S=(qL/2)/sinα. Не вдаваясь в подробности разложения векторов сил, поясним это на небольшом примере. Предположим, имеем стропильную систему с крутым углом наклона скатов. При действии на неё нагрузки в аварийном состоянии, например, при просадке, ухода от вертикали или разрушении конькового прогона, в схватке появятся растягивающие напряжения, нейтрализующие так называемый распор. При неизменной внешней нагрузке, чем меньше будет угол наклона скатов, тем больше будет расти распор и тем больше будут сжаты стропильные ноги. И наоборот, если стропильные ноги не будут связаны схватками, то они работают, как обычные балки, уложенные в наклонном положении. В этом случае уменьшение угла наклона, при неизменной нагрузке, уменьшает сжимающие напряжения в стропилине и увеличивает нормальную (перпендикулярную) силу, направленную на изгиб балки. Поэтому сжимающая сила в стропильных системах без схваток считается как S=(qL/2)×sinα а со схватками S=(qL/2)/sinα. Так как двухскатные стропильные системы практически никогда не строятся без схваток, а расчёт всегда ведётся на самые плохие условия работы, то далее на всех схемах сжимающие напряжения будут записаны, как S=(qL/2)/sinα вне зависимости будет в этих схемах распор или нет.

При установке шпилек или болтов для крепления схваток обратите особое внимание на диаметр отверстия под них. Он должен быть равным диаметру шпилек (болтов) или даже меньше его на 1 мм. В аварийной ситуации схватка не будет работать до тех пор, пока не выберет зазор между шпилькой и стенкой отверстия в это время низ стропильных ног «разъедется» на несколько миллиметров или сантиметров (зависит от высоты установки схватки), что может подвинуть или выкрутить мауэрлат и разрушить карниз стен, а в распорных стропильных системах, где мауэрлат жестко закреплен — «раздвинуть» легкие стены.

Распорные наслонные стропила

Работающее на изгиб стропило, передающее распор на стены, должно иметь две закрепленные опоры.

Берем те же варианты стропильных схем и заменяем в них нижние опоры с двумя степенями свободы (ползуны) на опоры с одной степенью свободы (шарниры). Просто, где их нет, прибиваем к низу стропильной ноги опорные бруски. Обычно используется брусок длиной около метра и сечением 50×50(60) мм с расчетом гвоздевого соединения. Либо делаем опору на мауэрлат в виде зуба. В первом варианте расчетной схемы, в коньке там где стропила горизонтально оперты на прогон, сшиваем верхние концы стропильных ног гвоздевым боем или скрепляем болтом и получаем, таким образом, шарнирную опору.

рис. 38. Стропила упертые обоими концами в мауэрлат и друг в друга показывают распор

Расчетные схемы стропильных систем меняются незначительно (рис. 38), все внутренние напряжения сжатия и изгиба остаются прежними, но в нижних опорах стропил появляется распор равный H = (qL/2)×ctg α, (кг). В верхних узлах распор в одной стропильной ноге уничтожается противоположно направленным распором от конца другой стропильной ноги, поэтому здесь он не приносит особых хлопот. Однако концы стропильных ног, упертые непосредственно друг в друга или через прогон, могут быть проверены на смятие древесины, хотя в большинстве случаев этого не требуется.

По сути, распорные наслонные стропила это переходная схема между безраспорными наслонными и висячими стропилами. В них уже просматривается схема висячих стропил, но рудимент в виде конькового прогона еще остается. Когда стропила низом уперты в стены, а верхом друг в друга, то прогон здесь как пятое колесо в телеге. С одной стороны вроде и не помешает, а с другой — можно и без него обойтись. Стропильная система проявляет двойственность своей работы, которая зависит от плотности прилегания верха стропил к прогону и друг к другу. Вектор силы давящий на коньковый узел распределяется и на стропильные ноги, и на прогон. При просадке, в результате усадки стен или прогибе от собственного веса, прогон уходит из работы и векторы сил полностью распределяются по стропилам, а сами стропила при этом превращаются в висячие.

В распорных стропильных системах назначение у схватки несколько иное — она в аварийных ситуациях работает на сжатие. Вступая в работу, она снижает распор на стены низа стропильных ног, но полностью его не снимает. Она сможет его снять полностью, если будет расположена в самом низу закрепленная между концами стропильных ног, но это уже другая конструктивная схема и схватка в ней называется затяжкой.

Что же изменяется с включением в схему схватки? Не будем нагружать вас раскладкой векторов сил, просто представьте предаварийную ситуацию, когда на крышу действуют максимальные нагрузки. Там где под коньковым прогоном нет стоек происходит прогиб прогона и наслонные стропила, стянутые схваткой, моментально превращаются в схему висячих стропил со сжатым ригелем, а низ стропильных ног получает распор по соответствующей расчетной схеме. Там где под коньковым прогоном есть стойки либо прогон жесткий, схватка то же работает на сжатие и низ стропильных ног тоже передает распор, но более слабый так, как верх стропил держит коньковый прогон. Однако расчет производится по наихудшему сценарию.

Применение распорных наслонных стропильных систем требует учета влияния распора на стены. Снизить распор можно установкой жестких коньковых прогонов. Для этих стропильных схем будет лучше, если расчетный прогиб конькового прогона получится намного меньше нормированного СНиПом. Старайтесь увеличивать жесткость прогона установкой стоек, подкосов или консольных балок (изменение высоты сечения) либо делайте на нем строительный подъем. Особенно это актуально для домов из легких бетонов, брусовых и рубленных из бревна. Массивные кирпичные, бетонные и панельные дома легче переносят распор на стены.

Следует заметить, что под распором понимается горизонтальное усилие, возникающее от скатывающегося по стропильной ноге сжимающего напряжения S. Иными словами, распор — это горизонтальный вектор сил появляющийся от действия вертикальной нагрузки. Не нужно путать его с распором от прогиба стропил. В расчетной схеме стропила считаются стержневыми элементами, не имеющими высоты, поэтому распор от прогиба не учитывается. На это и направлено нормирование прогиба в строительных конструкциях. СНиП, вводя нормированные величины прогиба, приближает идеализированные расчетные схемы к реальным. Другим словами если прогиб строительной конструкции не превышает нормируемого, то и задумываться о распоре от прогиба не следует, его как бы нет. Хотя на самом деле он есть и в распорной схеме он проявляет себя в большей степени, чем в безраспорной. На распор от прогиба нужно обращать внимание при строительстве стен дома из газобетонов. Это блоки абсолютно не держат изгиб и могут быть разрушены распором даже от прогиба стропил. Не делайте на этих стенах систем распорных стропил. В других случаях распор от прогиба не наносит особого вреда, например, в кирпичных стенах его воспринимает упругость мауэрлата и стального крепежа.

Стропильная система, сделанная по распорному варианту, статически устойчивая система при любых сочетаниях нагрузок и требует жесткого закрепления мауэрлата на стене. Для удержания распора, стены должны быть достаточно массивными либо снабжены неразрывным монолитным железобетонным поясом по всему периметру, как обруч на деревянной бочке. В аварийных ситуациях, в отличие от безраспорных систем, в распорной системе работающая на сжатие схватка не спасает положения, она лишь частично уменьшает распор, передающийся на стены (рис. 38.1). Для того чтобы аварийных ситуаций не произошло мы и собираем по максимуму, нагрузки действующие на крышу.

рис. 38.1. Работающая на сжатие схватка частично снимает распор со стен

Расчет стропильной системы с введенной в нее сжатой схваткой делается по двум сочетаниям нагрузок. Сечение стропильной ноги подбирается по максимальному изгибающему моменту и прогибу без учета работы сжатой схватки. Представьте, что на крыше действуют неравномерная нагрузка: на одной стороне ската снег лежит, а на другой он стаял или сполз. Изгибающаяся стропильная нога просто толкнет сжатую схватку и будет работать как обычная однопролетная балка. Подбор сечения сжатой схватки и определение распора на стены, наоборот, будем производить для равномерно распределенной нагрузки по обоим скатам. В этом случае схватка будет сжата с обеих сторон и получит максимальное напряжение сжатия, низ стропильной ноги будет отдавать пониженный распор на стену, а сама стропильная нога превратится в неразрезную балку на трех опорах.

Устройство крыш с наслонными стропилами

Подведем итог всему сказанному на предыдущих страницах сайта. Существуют всего две основных схемы устройства наслонных стропил: стропила с двумя точками опоры и стропила с тремя точками опоры. В первом случае стропило опирается на прогон и мауэрлат, во втором — вводится дополнительная опора между первыми двумя, в виде подкоса или прогона на стойках. Обе стропильных схемы могут передавать распор на мауэрлат, а могут и не передавать. В стропильной системе передающей распор, стропила УПИРАЮТ. В безраспорной стропильной системе стропила ОПИРАЮТ. От выбора распорной или безраспорной схемы зависит способ закрепления мауэрлата: конструктивное или жесткое. Расчетные схемы для выбора сечения стропильных ног не зависят от того есть в системе распор или нет, они одинаковы.

Расчетные нагрузки выбираются для соответствующего региона строительства и конкретного конструктивного решения крыши. Для расчета по первому предельному состоянию (на прочность) снеговая нагрузка в сумме всех нагрузок должна составлять максимальную величину. Для расчета по второму предельному состоянию (на прогиб) снеговая нагрузка в сумме всех нагрузок принимается с коэффициентом 0,7. Если в пролете стропильных ног будут делаться отверстия под болты для крепления схваток или подстропильных ног, то расчетное сопротивление древесины снижается коэффициентом 0,8. Стропила, установленные под углом к горизонту до 30°, считаются изгибаемыми элементами, с углом выше 30° — сжато-изгибаемыми.

Прогиб стропил и прогонов проверяется на наибольшем пролете между опорами и не должен превышать величины l/200.

Подкосы устанавливаются под переменным углом не менее 45° к горизонту. Подкосы упирают в стропила на расстоянии примерно 1/3 верхней части пролета. Для получения неразрезных балок стыкование (наращивание) стропил по длине делают на расстоянии 0,15l от промежуточной опоры, что делает стропило равнопрочным по всей длине. Стыкование (наращивание) по длине прогонов, чаще делают равнопрогибным и стыки располагают на расстоянии 0,21l от промежуточной опоры.

Устойчивость стропильной системы, помимо всевозможных конструктивных решений, обеспечивается горизонтальными схватками, которые в нормальном состоянии, например в безраспорной системе, работают знакопеременно. При аварийном состоянии, предположим, при просадке конькового прогона, они работают на растяжение и перехватывают появившийся распор стремящийся раздвинуть низ стропильных ног и раскрыть коньковый узел. В распорных системах схватки работают на сжатие и уменьшают распор на стены, но не снимают его. Они смогут снять его, только если будут установлены понизу стропильных ног.

Рассчитывать или не рассчитывать стропильную систему? Конечно, лучше рассчитать и получить оптимальные размеры и наименьшую стоимость материалов. Однако правильно расчет могут сделать далеко не все. У вас другая специальность, вам это не нужно. Не отчаивайтесь, вы не первопроходец, эти расчеты тысячи раз делали до вас. Вокруг полно зданий и сооружений, построенных строительными организациями по проектам. Можно подсмотреть конструкции крыш, размеры сечений и шаг стропил на этих крышах. Нагрузка первоначально собирается на 1 м², потом переводится на 1 пог.м, поэтому не важно, что длина осматриваемой вами крыши не совпадают с вашей. Она рассчитывалась на те же природные нагрузки. Важно чтобы примерно совпал перекрываемый пролет, угол наклона скатов и материал кровли. Можно посоветоваться с прорабами, работающими в вашем регионе, а лучше заказать проект крыши в конструкторском бюро. А вот подглядывать крыши у самодеятельных застройщиков, работавших без проекта, не надо. Среди них иногда встречаются всезнающие «пофигисты» или «перестраховщики». У первых построено вообще не понятно что, а у вторых многократные запасы прочности и как следствие, большое превышение стоимости крыши.

Переделка крыши. Хочется убрать стропила и подстропильники, но чтобы не рухнуло все.

Переделываем кровлю. Конструктивно представляю как убрать неудобные элементы (стропила и подстропильники). Но мастер пугает, что все рухнет. Как его убедить? Или он прав?

16.10.2010 в 21:32

Подстропильники расположены выше потолочных балок на 40см. Это сильно уменьшает высоту и площадь мансарды.
Замкнуть треугольники (на схеме синим) и можно обрезать подстропильник (на схеме желтым). Или я не прав?

16.10.2010 в 22:43

Сделайте поверочный расчёт вашей схемы, если с сопроматом дружите. Если нет то попросите кого нить помочь расчитать.

16.10.2010 в 22:43

Не думаю что балки покрытия выдержат ещё и вес кровли. Щас он у вас на стены передается

17.10.2010 в 09:10

Дом то, бревенчатый. Если перерезать "подстропильник", то жёсткости ригеля (на схеме синим) может и не хватить. Стены дома начнут разъезжаться.

17.10.2010 в 12:06

Балтиец. написал :
Если перерезать "подстропильник", то жёсткости ригеля (на схеме синим) может и не хватить. Стены дома начнут разъезжаться.

17.10.2010 в 13:36

Похоже ваш специалист прав (в принципе всё возможно, но с полной переделкой крыши)

17.10.2010 в 16:45

игорь3 написал :
Но мастер пугает, что все рухнет.

Ну почему пугает? Просто предупреждает Вас.

17.10.2010 в 17:14

VladM написал :
Похоже ваш специалист прав (в принципе всё возможно, но с полной переделкой крыши)

Крыша и так почти полностью переделывается. Я не раз делал подобные переделки, и с гордостью могу похвастатся, что не все крыши после рухнули.
Все элементы работают на разрыв или сжатие. На изгиб работают только концы балок (не более метра). А балки из цельного бревна.
Вот какая крыша была

Переделка крыши. Хочется убрать стропила и подстропильники, но чтобы не рухнуло все.

16.10.2010 в 21:32

16.10.2010 в 22:43

Не думаю что балки покрытия выдержат ещё и вес кровли. Щас он у вас на стены передается

17.10.2010 в 09:10

17.10.2010 в 12:06

Балтиец. написал :
Если перерезать "подстропильник", то жёсткости ригеля (на схеме синим) может и не хватить. Стены дома начнут разъезжаться.

17.10.2010 в 13:36

Похоже ваш специалист прав (в принципе всё возможно, но с полной переделкой крыши)

17.10.2010 в 16:45

игорь3 написал :
Но мастер пугает, что все рухнет.

Ну почему пугает? Просто предупреждает Вас.

17.10.2010 в 17:14

VladM написал :
Похоже ваш специалист прав (в принципе всё возможно, но с полной переделкой крыши)

Читайте также: