Деревянная стропильная система кровли: Выбор материалов для деревянной крыши

КровМаркет — Стропильная система

Стропильная система

Основной несущий элемент скатной кровли — стропильная система, передающая нагрузку от собственного веса крыши, снега, ветра на стены и внутренние опоры. Конструкция стропильной системы зависит от формы крыши, наличия и расположения внутренних опор, величин перекрываемых пролетов и действующих нагрузок.

Главная фигура в стропильной конструкции — треугольник. Он наиболее жесток. Основной элемент любой фермы — стропильные ноги, укладываемые вдоль ската и поддерживающие обрешетку. Еще одно название стропильных ног — стропила.

Висячие стропила.

Висячие стропила опираются только на две крайние опоры, например, лишь на стены здания без промежуточных опор. Их стропильные ноги работают на сжатие и изгиб. Кроме того, такая конструкция создает значительное горизонтальное распирающее усилие, которое передается стенам. Уменьшить это усилие помогает затяжка, соединяющая стропильные ноги.

Чаше всего она располагается у основания стропил и служит, как правило, балкой перекрытия. Такой вариант наиболее часто используется при строительстве мансард.

Висячие стропила опираются только на две крайние опоры без промежуточных опор, например, только на стены здания.

Наслонные стропила

Наслонные стропила устанавливают в зданиях со средней несущей стеной или столбчатыми промежуточными опорами. Их концы опираются на наружные стены дома, а средняя часть — на внутреннюю стену или опоры. В результате их элементы работают как балки — только на изгиб. При одной и той же ширине дома крыша с наслонными стропилами получается более легкой, чем всякая другая. При установке над несколькими пролетами единой кровельной конструкции наслонные и висячие стропильные фермы могут чередоваться. Там, где нет промежуточных опор, применяются висячие стропила, там, где есть, — наслонные.

Наслонные стропила устанавливают в домах со средней несущей стеной или столбчатыми опорами.

Мауэрлат.

Стропила чаще всего опираются не на сами стены, а на опорный брус — мауэрлат. В деревянных домах мауэрлатом является верхний венец сруба (бревно, брус).

	 Опирание наслонных стропил в деревянных каркасных зданиях: 1 - балка перекрытия; 2 - стропильная нога

	 Опирание наслонных стропил в деревянных брусчатых или рубленых зданиях: 1 - шип; 2 - стропильная нога

	 Опирание наслонных стропил в каменных зданиях: 1 - мауэрлат; 2 - стропильная нога; 3 - затяжка; 4 - чердачное перекрытие

Для кирпичных или блочных стен мауэрлат — это специально устанавливаемый заподлицо с внутренней поверхностью стены брус. С наружной стороны оно, как правило, ограждается выступом из кирпича или блоков. В домах из симпролита мауэрлат утепляется плитами СОП. Между мауэрлатом и кладкой обязательно прокладывается стой гидроизолирующего материала.

Самый распространенный материал для устройства конструкций чердачных скатных крыш при строительстве деревянных домов из лиственницы — древесина хвойных пород.

Для данной категории конструкций применяется древесина разных сортов и влажности, что, как правило, определяется проектной документацией. Древесина для несущих элементов деревянных конструкций (например, при строительстве деревянных домов из кедра) должна удовлетворять требованиям ГОСТ 8486-88 и ГОСТ 24454-80.

Деревянные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (первая группа предельных состояний) и по деформациям, не препятствующим нормальной эксплуатации (вторая группа предельных состояний), с учетом характера и длительности действия нагрузок.

Долговечность деревянных конструкций обеспечивается конструктивными мерами в соответствии с указаниями СНиП 11-25-80 «Деревянные конструкции» и, в необходимых случаях, защитной обработкой, предусматривающей предохранение их от увлажнения, биоповреждения и возгорания.

Металлическая или деревянная крыша в Спб и Москве

Критерии оценки	Тип стропильной системы
	Деревянная	Металлическая ЛСТК
Конструкция кровельного «пирога»
Стоимость	Стоимость пиломатериалов (брус, доска) для крыши S=230м2 в среднем обойдется в 280000руб, что в 2,4 раза дешевле системы ЛСТК. Т.е. примерно на 390 000руб дешевле для кровли площадью 230м2	Высокая стоимость — основной недостаток данной системы. Стоимость металлического профиля ЛСТК для крыши S=230м2 в среднем обойдется в 670000руб, что в 2,4 раза дороже деревянной системы. Т.е. примерно на 390000руб дороже для кровли площадью 230м 2
Теплопроводность, коэффициент теплопроводности λ=Вт/(м*С)	λсосна =0,15 Вт/(м*С). Примерно такой же коэффициент теплопроводности у стены из газобетона. У сосны теплопроводность ниже стали (в 386 раз!!!), соответственно меньше (в 386 раз!) потери тепла из дома через элементы стропильной системы. Для справки: теплопотери через крышу в загородном доме в среднем составляют около 25%. Для Ленинградской и Московской области рекомендуется утепление кровли минеральными ватами (или другими материалами с соответствующими теплотехническими характеристиками) толщиной не менее 200мм и дополнительное внутреннее контрутепление толщиной не менее 50мм.	λсталь =58 Вт/(м*С). Соответственно у стального профиля теплопотери значительно выше (в 386 раз!!!) по сравнению с пиломатериалами из сосны. Производители ЛСТК предлагают решить данную проблему с помощью специального термопрофиля, в котором в шахматном порядке прорезаны сквозные отверстия для увеличения пути прохождения (зигзагообразного) теплового потока.
Вес	1м3 пиломатериалов (сосна обыкновенная) весит около 400кг. Пиломатериалы для крыши S=230м2 имеют общий вес около 10,4 тонны, что в 1,3 раза (на 30%) тяжелее профиля ЛСТК. Т.е. на 2,4 тонны тяжелее металлической системы для кровли площадью 230м 2	Профиль ЛСТК для крыши S=230м2 имеет общий вес около 8 тонн, что в 1,3 раза (на 30%) легче пиломатериалов. Т.е. на 2,4 тонны легче деревянной системы для кровли площадью 230м2
Пожаробезопасность, молниезащита, биостойкость	Древесину необходимо обрабатывать антисептиками и антипиренами, либо комплексными средствами защиты от огня, от поражения микроорганизмами и насекомыми	Оцинкованный стальной профиль, химически пассивный, не горит, не подвержен воздействию коррозии, устойчив к биоповреждениям
	Устройство молниезащиты рекомендуется для всех типов крыш
Усадка	Древесина естественной влажности дает усадку. Требуется контроль мест соединений элементов стропильной системы и подтягивание крепежа.	Усадка отсутствует

Стропила деревянные – традиционное решение для качественного монтажа крыш

Малоэтажное строительство очень часто затевается людьми, которые до этого не имели ничего общего с возведением домов. Чтобы здание получилось качественное и долговечное, приходится уделять внимание каждой мелочи. Когда с фундаментом и стенами покончено, наступает черед крыши, которая не может существовать без специальной опорной конструкции – стропильной системы. Здесь важно понять, какие элементы должны быть применены, как выбирать строительный материал – деревянные стропила или металлические, и как грамотно подойти к их установке. Однако чтобы разобраться в этом вопросе, стоит начать с азов.

Стропильная система представляет собой несущую конструкцию, на которую осуществляется монтаж кровли. Задача стропил выдержать и перераспределить вес всех нагрузок, которым подвергается крыша: снежный покров, сильный ветер, дождь и иные природные аномалии.

Каждый элемент стропильной системы имеет собственную функцию, и этот фактор стоит учитывать при создании конструкции:

• Стропильные ноги – должны обладать высоким запасом прочности, чтобы выдерживать нагрузку всей кровли.
• Мауэрлат – это брус, уложенный поверх возведенных стен, который равномерно перераспределяет вес от стропил.
• Стойки – деревянные балки, имеющие вертикальное расположение.
• Стяжки – на них ложится вся нагрузка от растягивающих усилий крыши.
• Обрешетка – основа, на которую в дальнейшем укладывают кровлю. Брусья конструкции монтируют перпендикулярно расположению стропильных ног.

Стропильная система – это та основа, на которой базируется крыша всего дома

Классическим решением для стропильной системы является древесина, однако это не единственный возможный вариант. Можно встретить предложения на изготовление стропил из следующих материалов:

• Древесина, как уже говорилось, наиболее востребованный материал.
• Железобетон. Возможны три конфигурации: стропильные системы, фермы или панели.
• Металл.

Выбор материала осуществляется обычно при помощи трех факторов:

• его стоимость;
• сложность монтажа;
• соответствие конструкции возводимого здания.

Кроме того, немаловажную роль играют и параметры кровли. Не зная их, невозможно принять окончательное решение. Из чего будут сделаны стропила зависит от:

• огнестойкости;
• срока службы;
• требуемого размера пролетов;
• угла наклона;
• теплотехнических показателей.

Конструктивные элементы стропильной системы двускатной крыши

И все-таки лидер в возведении данного элемента здания – деревянные стропильные конструкции, которые, благодаря разнообразию технологии, могут соответствовать практически любым проектным требованиям.

Обычно для изготовления стропил используется древесина хвойных пород. К ней весьма серьезны требования по сортности, наличию дефектов и ряду иных показателей, основной из которых влажность (не более 18%). Кроме того, согласно СНиП кровельные конструкции обязаны выдерживать совокупную нагрузку порядка 200 кг на один квадратный метр. Это значит, что толщина и прочностные показатели бруса должны быть высоки.

Важно!
Оптимальным считается сечение стропил, равное 50×150 мм, при этом величина площади поперечного сечения должна быть не менее 50 кв. см.

Иногда случается, что доски для стропильной системы не соответствуют заявленным требованиям. В таком случае их соединяют вместе, наращивая необходимые величины длины или ширины.

К основным недостаткам древесного материала относятся:

• огнеопасность;
• восприимчивость к вредителям;
• недостаточный выбор брусьев по длине при строительстве больших зданий.

Для производства стропил используется брус сечением 50х150 мм

Первые два фактора нейтрализуются при помощи специальных средств, регулярное нанесение которых и пропитка древесины до начала монтажных работ помогают справиться с природными особенностями дерева. Что касается третьего момента, то здесь возможны два решения: наращивание длины при помощи соединения необходимых элементов или выбор иного материала.

Обычно останавливают на первом варианте, несмотря на трудоемкость данного процесса. Причина в преимуществах деревянных стропил перед другими системами:

1. Экологичность материала;
2. Небольшой вес;
3. Возможность проведения монтажа без участия строительных машин;
4. Невысокая стоимость;
5. Возможность корректировки размера на рабочем участке;
6. Многообразие способов крепления элементов системы между собой и к стенам дома.

Таким образом, получается, что древесина – это не только дань традиции, но и действительно удобное решение при разработке и монтаже стропильной системы.

Дерево – материал наиболее часто используемый для стропил

Деревянные стропильные системы представлены тремя типами:

1. Наслонные;
2. Висячие;
3. Стропильные фермы.

Каждая конструкция имеет свои особенности и рекомендации для проведения монтажа.

Наслонные стропила и их характеристики ↑

Считаются самым недорогим и наиболее распространенным решением при строительстве домов. Их основной конструктивной особенностью является то, что упор системы осуществляется не только на периметр внешних стен, но и на внутреннюю несущую стену или заменяющую ее опору. Такой подход позволяет увеличить ширину стропильной системы.

Важно!
Наслонные стропила испытывают только один вид нагрузки – на изгиб, что повышает их прочностные показатели и срок службы.

Наслонные стропила получили распространение в домах со следующими параметрами:

• Для односкатных крыш – при ширине дома до 7 метров;
• Для двухскатных крыш – ширина здания до 18 метров при увеличении числа стоек от 1 до 3;
• Для четырех- и двухскатных крыш – при угле наклона до 40 градусов.

Наслонные стропила – недорогое и надежное решение для формирования крыши здания

Удобство наслонных стропил заключается в том, что они отлично устанавливаются практически в любом здании. Удобная схема, несложный монтаж и классическое решение крыши – все это служит стабилизатором спроса на стропильные системы такого рода.

Основной особенностью монтажа этой стропильной системы является то, что после укладки мауэрлата на него стоит постелить гидроизоляционный слой. И только следующим этапом станет установка стропильных ног.

Важно!

Наслонные стропила помогают создать более легкую крышу, чем при использовании иных конструкций.

Но не всякая конфигурация строящегося дома позволяет произвести в нем установку наслонных стропил. Иногда стоит воспользоваться альтернативным вариантом.

Особенности висячих стропил ↑

О монтаже висячих стропил стоит задуматься, если конструкция здания не предусматривает наличие внутренних несущих стен. Рекомендуемая ширина пролета в данном случае может колебаться от 6 до 12 метров. В редких случаях возможно еще большее расстояние, но требования к конструкции стропильной системы ужесточатся.

Особенность висячих стропил в том, что они всем весом ложатся на внешние несущие стены

Висячие стропила давят всем весом крыши на наружные стены здания. Для обеспечения более жесткой конструкции в системе стропил используется стяжка, которая и обеспечивает оптимальную жесткость конструкции.

Крепление стропил осуществляется в распор, а чердачное перекрытие, если оно есть, крепится непосредственно к стропильным фермам. Чаще всего подобные конструкции находят применение в домах с одно-, двух- или четырехскатными крышами.

Для информации!
Висячие системы монтируются отдельно, и на крышу устанавливается уже готовая конфигурация стропил

Третье решение для монтажа стропильной деревянной системы – это фермы. К сожалению, они практически не встречаются в малоэтажном строительстве. В тех редких случаях, когда они применимы, можно увидеть сложную решетчатую систему, где распределение нагрузки происходит разными методами.

Если раньше деревянные конструкции стропил собирали по факту на территории строящегося объекта, то теперь в этом нет необходимости. Имея на руках проект дома, очень легко заказать необходимую конфигурацию на предприятиях, занимающихся подобным типом работ.

Стропильные системы для крыш сложной конфигурации должны рассчитываться и монтироваться специалистами

Такое решение позволит получить стропила с точно выполненными размерами и надежным креплением. От строителей потребуется только собрать из заготовок необходимую конструкцию и поднять ее для установки на несущие стены дома.

Если же все-таки есть желание выполнить самостоятельно все работы, то стоит придерживаться строгой последовательности и соблюдения ряда условий. В инструкции по монтажу можно встретить следующие требования:

• Обработка всех деревянных элементов антисептиком и противопожарными составами. В первую очередь это касается мауэрлатов и опор внутренних несущих стен.
• Стропильные ноги одним концом упираются в мауэрлат, лежащий на наружных стенах здания. В качестве крепления используется врубка и гвозди.
• Для наслонных стропил стоит учитывать ширину здания, так как если ее величина менее 6,5 метров, то использовать опору на внутреннюю стену нет необходимости. Если ширина колеблется до 12 метров, то требуется одна промежуточная опора, если более 12 метров – две.
• Монтаж ведется снизу вверх.
• К высоте мауэрлата выдвинуто особое требование – над высотой чердачного перекрытия он должен возвышаться не менее чем на 400 мм.
• Крепеж вертикальных стоек осуществляется при помощи двух альтернативных методов: врубка потайным шпоном в лежни и дополнительное укрепление гвоздями.
• Стойки выверяются по отвесу и оснащаются парой раскреплений. Это помогает сохранить целостность конструкции при сильном ветре или иных плохих погодных условиях.
• Параллельно коньку укладывается прогон, который допустимо изготавливать путем наращивания досок до необходимого сечения.
• Прогон служит опорой верхних концов стропильных ног.

Традиционно стропила монтируют сразу на строительной площадке, однако можно заказать готовую конструкцию на производстве

Важно!
Некоторые проекты допускают упор стропил сразу в стойки, без участия прогона.

• В коньке стропила соединяются накладками.

Если говорить о последовательности работ, то сначала монтируются согласно проекту две крайние пары, а потом уже и остальные элементы.

Важно!
Верхняя часть первых пар должна иметь строго горизонтальное расположение.

После установки стропильных ног, можно начинать работы по установке обрешетки, а затем продолжить и остальные кровельные работы.

Без стропильной конструкции построить уютный деревянный дом невозможно. Также не будет комфорта в новом здании, если монтаж проведен с ошибками и недочетами. Поэтому стоит выбирать: заказать готовую стропильную систему или же пригласить профессиональных мастеров, чтобы они согласно проекту собрали необходимую конфигурацию.

Важен точный расчет стропильной системы под нагрузки кровли

Самостоятельно браться за такие работы лучше не стоит – слишком уж много нюансов надо учесть при работе с деревянным материалом. Чтобы стропила радовали качеством, как и весь дом, стоит ответственно решать вопросы по их монтажу.

Выбор стропильной системы — на что обратить особое внимание

Для устройства прочной кровли важны все детали, но первостепенное значение имеет качественное строительство стропильной системы. Все разновидности кровель имеют свою специфику, которую необходимо учитывать при монтаже стропил и остальных перекрытий, но есть также общие положения и правила, следование которым гарантирует соответствие создаваемой конструкции требованиям надежности.

Что лучше: дерево или металл?

Дерево

Основным материалом для изготовления стропил является дерево. Его популярность обусловлена легкостью, доступностью в ценовом плане, простотой монтажа.

Для строительства деревянных перекрытий используют брусы из дерева хвойных пород, хотя распространенным вариантом являются также доски. Сказанное относится к строительству жилых частных домов. При возведении многоэтажных зданий и строений промышленного назначения в большинстве случаев предпочтение отдается металлическим конструкциям.

Смотрите на нашем сайте как выглядит алюминиевая фальцевая кровля и читайте всё о технологии её устройства.

Полезную информацию о пластиковых отливах и цены на них вы найдете здесь.

Для увеличения длительности срока службы деревянной стропильной системы до начала работ по монтажу их обрабатывают особыми антибактериальными (для защиты от гниения, поражения насекомыми) и антипиретическими (для предупреждения возгорания) составами. Их наносят обычной малярной кистью.

Преимущества деревянных стропил:

• Легкость конструкции. Обладая достаточной прочностью для эксплуатации, деревянная конструкция получается намного легче металлической и железобетонной. Благодаря этому можно обходиться без устройства несущих стен повышенной прочности, которые могли бы выдерживать значительные нагрузки.
• Экономичность. Дерево намного дешевле, чем металл или бетон. Кроме того, при использовании древесины удается существенно сэкономить на строительных материалах для возведения стен.
• Длительность эксплуатационного срока. Благодаря использованию современных средств для защиты древесины от насекомых, размножения микроорганизмов, грибков и определенным способам механической защиты конструкций от воздействия влаги срок службы материала значительно возрастает.
• Удобство осуществления монтажа. При устройстве деревянных систем стропил нет необходимости в использовании специальной грузоподъемной техники. Монтаж может осуществить бригада, состоящая из 2-4 строителей. Важно и то, что при необходимости корректировки размеров определенных деталей (подрезания, подрубания, наращивания) не нужно высверливать отверстия, осуществлять сварочные работы, благодаря чему заметно сокращается длительность требуемого для проведения монтажных работ времени.

В отличие от металлических и железобетонных систем, деревянные элементы можно с легкостью подогнать к конкретному месту выполнения работ.

• Экологичность. Дерево является абсолютно безопасным, безвредным, чистым в плане экологии материалом.
• Наличие широкого ассортимента современных крепежных элементов делает использование древесины в качестве материала для стропил максимально удобным.

Металл

При устройстве кровель промышленных или многоэтажных строений использование деревянных стропил нецелесообразно. В этом случае оптимальным вариантом являются металлические конструкции. На сегодняшний день самой популярной технологией их устройства является легкий стальной каркас.

Подобные конструкции на основе тонкостенного металлопрофиля с нанесенным на него слоем цинка отличаются надежностью и долговечностью. Длительность срока их службы достигает 100 лет.

Главными преимуществами металлических конструкций являются:

• Пожаробезопасность – материалы, на основе которых изготавливаются такие системы, негорючие. В случае пожара они способны сдерживать распространение огня в течение некоторого времени, благодаря чему зачастую удается предотвратить обрушение кровли.
• Отсутствие необходимости в проведении специальной обработки материалов противопожарными и антисептическими, противогрибковыми составами.
• Длительность срока службы – обусловлена прочностными характеристиками материала и его защищенностью от гнили и коррозии.
• Легкость монтажа – для установки стропил из металла достаточно иметь под рукой обычную дрель и шуруповерт.
• Такие стропила можно возводить независимо от сезона.
• Поскольку металл способен выдерживать большие нагрузки, в качестве кровельного материала можно использовать любое покрытие.
• Металлические конструкции удобно использовать при необходимости создания перекрытий для сооружений значительной высоты и площади.

Недостатками применения металла в качестве материала для стропил являются:

• большой вес конструкции;
• необходимость применения специальной техники для доставки деталей на кровлю;
• подверженность материала деформации при высоких температурах;
• высокая цена.

Металлические системы являются оптимальным вариантом при устройстве кровель многоквартирных домов или строений коммерческого, промышленного, спортивного, хозяйственного назначения.

В области частного строительства применение металлических конструкций нерационально, поскольку из-за высокой теплопроводности материал не только не способствует сохранению тепла, но даже приводит к его утечке. Выбор дерева оказывается более выгодным с экономической точки зрения, поскольку позволяет существенно сократить энергозатраты.

Альтернативный вариант

В некоторых случаях оптимальным решением является усиление деревянных конструкций отдельными металлическими элементами. В этом случае обязательным условием является прокладка слоя изоляционного материала между деревянными и металлическими конструкциями для предупреждения скопления конденсата в древесине и ее последующего гниения. При возведении цельных металлических конструкций посредством сваривания деталей нет угрозы гниения материала под воздействием влаги, поскольку нет участков контакта металла с деревом.

В случае использования металлических частей необходимо проводить утепление кровли, поскольку они образуют мостики холода.

Очень распространено использование конструкций из металла в качестве дополнительных опор. В таких случаях их вставляют под коньковый прогон, так как на этот участок приходится максимальное количество нагрузок.

Выбор сечения стропил

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

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

В постоянные нагрузки входят:

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

Во временные нагрузки входят:

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

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

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

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

Сечение стропильной ноги выбирается в зависимости от ряда факторов:

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

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

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

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

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

Например, при угле уклона больше 45 градусов стропильный шаг будет равняться 1,2-1,4 м. Для областей с обильными осадками в зимнее время расстояние сокращается до 0,6-0,8 м с учетом возможной снеговой нагрузки.

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

Стропила для крыш различных видов

Самым простым типом кровель являются односкатные конструкции, стропила которых опираются на стены дома. Длина таких элементов должна быть не больше 4,5 метров. Однако есть решение проблемы перекрытия значительных площадей. В этих случаях необходимо использовать стойки или подпорки, благодаря которым такая конструкция сможет удерживаться.

Большая часть двускатных кровель внешне очень похожи, но по внутреннему строению они могут существенно отличаться. В настоящее время применяются четыре основных варианта:

1. Первый предполагает применение конькового прогона, служащего опорой для стропильных ног. Усиление скатов осуществляется посредством использования подстропильных ног. Что касается прогона, то он удерживается при помощи стоек. Стойки устанавливают на лежень. По ширине подобные конструкции могут быть до 10 м.
2. При втором варианте применяются подстропильные ноги, нижней частью опирающиеся на стойку конька, а верхней – на затяжку (схватку), посредством которой стропильные ноги соединяются поближе к коньку. При этом ширина кровли увеличивается примерно до 14 м.
3. В третьем варианте конькового прогона нет. Он заменен расположенным под одним из кровельных скатов брусом. Применяют также затяжку, опирающуюся на лежень стойку, подстропильные ноги. Величина углов наклона подстропильных ног колеблется в диапазоне 45-53 градусов. Эта разновидность по сравнению с предыдущей не отличается особой выигрышностью в плане ширины кровли, но прекрасно подойдет в случае расположения опорной стены не в центре, а с некоторым смещением в сторону.
4. При необходимости перекрытия широких построек применяются симметричные конструкции, в которых использованы два прогона. Они располагаются параллельно друг другу под стропильными ногами кровельных скатов. В таких двускатных конструкциях предполагается применение двух затяжек: функцией верхней является соединение стропил, а нижней – стоек и подстропильных ног. При этом максимальная ширина конструкции может составлять 16 м.

Величина расстояния между стропилами определяется длиной их сечения:

• при сечении 40 х 150 мм шаг будет составлять 60 см;
• при параметрах 50 х 150 мм величина достигает 90 см;
• размеры 100 х 150 мм увеличивают шаг до 215 см.

Кровли вальмового типа также очень популярны в современном загородном строительстве. Их отличительной чертой является отсутствие фронтонов, на месте которых располагаются дополнительные скаты, или вальмы. В основном в конструкции предполагается наличие прогона, простых стропил – на основных скатах, вальмовых – на боковых. Опорой для вальмовых стропил являются длинные диагональные элементы. Здесь происходит их стыковка с верхней частью простых стропильных ног. Для подобных конструкций целесообразно использование усиленной обвязки.

Утепление ломаной крыши изнутри: технология, материалы и полезные советы.

Чертежи конструкции мансардной полувальмовой крыши вы найдете в статье на нашем сайте.

Как выполнить гидроизоляцию кровли жидкой резиной вы узнаете по адресу https://rooffs.ru/krovelnye-materialy/zhidkaya-rezina/pravila-gidroizolyatsii-krovli.html

Список завершает ломаная кровля с довольно сложной конструкцией. При ее возведении применяют способ, включающий в себя устройство каркаса для стропильных ног. Каркас состоит из вертикальных стоек и горизонтального бруса. После завершения его монтажа приступают к установке остальных деталей. Роль перекрытия мансарды выполняет верхняя перекладина каркаса в форме буквы “П”. Она служит опорой и для стойки конька. В этом случае расстояние между стропилами выбирается с учетом действующей на кровлю нагрузки, величины угла наклона скатов и толщины выбранного бруса.

Что влияет на выбор угла уклона?

Основными факторами, оказывающими влияние на величину угла уклона, являются:

1. Факторы окружающей среды. При выборе угла наклона учитываются климатические особенности региона, в котором ведется строительство.

Большое влияние на кровельную конструкцию в целом и стропильную в частности оказывает ветер. Даже небольшое увеличение угла уклона (до 30 градусов) приводит к почти пятикратному возрастанию ветровой нагрузки. Однако и слишком маленькая величина может оказать негативное влияние на сохранность кровельной конструкции, поскольку в этом случае ветер с легкостью проникает в стыки на покрытии. При сильных порывах он способен сорвать крышу.

Атмосферные осадки тоже неблагоприятно сказываются на эксплуатационных характеристиках крыши. Скапливаясь на ней, они значительно увеличивают общую нагрузку. Кроме того, при недостаточной герметичности кровельного покрытия дождевая и талая вода легко проникает в кровельный пирог, способствует гниению деревянных частей и со временем может привести к разрушению конструкции.

Грамотный подбор угла поможет избежать этих нежелательных явлений.

Снеговая нагрузка на кровлю достигает максимума при 30-градусной величине угла уклона. При увеличении показателя до 45 градусов дождь и снег совершенно не задерживаются на поверхности.

2. Тип кровельного покрытия. Строительные нормы определяют минимальные величины наклона для всех кровельных материалов. При их разработке были учтены снеговые, ветровые нагрузки и их воздействие на кровли с разным наклоном. К примеру, для черепичной крыши минимальным показателем является величина 22 градуса, в случае шифера она возрастает до 30 градусов и т.д.

При строительстве дома в регионе с большим количеством осадков логичным является выбор 45-градусного наклона ската. При небольшом количестве осадков, но сильных ветрах оптимальным вариантом считается устройство кровли с наклоном в 30 градусов.

Чем больше угол наклона, тем больше требуется финансовых расходов на строительство.

Для определения величины угла параметры конька делятся на половину ширины здания, а полученная цифра умножается на 100. Многие специалисты для проведения расчетов пользуются особыми графиками и матрицами. Некоторые из них доступны на строительных ресурсах интернета.

ВЫВОДЫ:

• Для устройства прочной кровли первостепенное значение имеет строительство качественной стропильной системы.
• Для изготовления стропил используются дерево и металл. Каждый из материалов имеет свои плюсы и минусы.
• В некоторых случаях оптимальным решением является усиление деревянных конструкций отдельными металлическими элементами.
• Расчет стропил на прочность основывается на учете нагрузок временного и постоянного характера, которые будут влиять на кровлю.
• Сечение стропильной ноги выбирается в зависимости от постоянных и временных нагрузок, конкретного вида кровельного материала, типа кровельной конструкции, размеров строения и ряда других факторов.
• Выбор стропил определяется также в зависимости от конкретного типа кровли.
• При выборе величины угла уклона кровли необходимо учитывать особенности региона строительства и используемый кровельный материал.

Подробнее о том, как выполняется монтаж стропильной системы крыши вы узнаете из видеосюжета.

Расчет деревянных стропил крыши

Обычно в частном строительстве для устройства крыши дома используется деревянная стропильная система, которая обычно состоит из стропил (верхний пояс стропильной системы), обрешетки, подкосов, затяжек, стоек и прогонов. Основным элементом из них являются стропила. Именно от их надежности зависит «сложится» ли ваша крыша или нет. Поэтому для того, чтобы этого не случилось данные конструкции необходимо рассчитывать — делать подбор минимально допустимого сечения по прочности и прогибу.

Содержание:

1. Калькулятор

2. Инструкция к калькулятору

Сделать это Вы можете на данной странице, где Вам предлагается произвести расчет деревянных стропил крыши (расчет обрешетки см. другой калькулятор) для восьми типов стропильной системы:

• Тип 1 — односкатная крыша, в которой стропила опираются на две опоры.

• Тип 2 — в основе стропильной системы лежит треугольник, стропилины которого опираются по двум точкам.

• Тип 3 — двухскатная крыша, состоящая из треугольной стропильной системы, в которой используются подкосы.

• Тип 4 — треугольная арка с затяжкой на опорах.

• Тип 5 — стропила крыши с шарнирным опиранием по концам и жестким защемлением в области конька.

• Тип 6 — в стропильной системе каждая стропилина опирается на три опоры.

• Тип 7 — стропильная система, в которой стропилины соединены приподнятой затяжкой.

• Тип 8 — стропильная система мансардной крыши, которая опирается на четыре опоры и имеет затяжку в области верхних опор.

Примечание: Данный список можно было еще долго и долго продолжать. Но даже если Ваша крыша точно не соответствуют перечисленным типам, благодаря данному калькулятору Вы все равно сможете ее рассчитать. Просто нужно подобрать наиболее подходящий из предложенных.

Калькулятор

Инструкция к калькулятру

Исходные данные

Условия эксплуатации:

Срок службы — здесь указывается срок, на протяжении которого конструкции должны исправно работать.

Про остальные параметры (длины (L и L0), шаг стропил (K), высоты крыши (Н, Н1 и Н2)) и так все понятно. Здесь просто нужно смотреть на рисунок.

Характеристики стропилин:

Для справки, стропилина — это одна из досок стропил.

Материал — здесь выбирается порода дерева, из которой будут изготовлены стропилины, а впоследствии и стропила.

Ширина (B) и высота (D) — размеры сечения стропилины.

Сорт древесины — здесь выбирается сорт древесины, из которого будут изготовлены стропилины.

Пропитка — ставится «Да», если древесина будут подвержена глубокой пропитке антипиренами под давлением.

Нагрузка:

По СНиП «Нагрузки и воздействия» нагрузка на стропила может быть неравномерной. Другими словами, стропилина слева может быть нагружена больше, чем стропилина справа (подробнее об этом в статье: сбор нагрузок на кровлю и стропила). Поэтому, если рассчитывается лишь одна стропилина, то нормативные (q_н)  и расчетные (q_р) нагрузки берутся максимальные (в нашем случае слева). А если расчет стропил крыши производится так, как в случае с затяжками (когда рассчитывается стропило целиком), то нужно указывать и нагрузки слева (q_н1, q_r1) и нагрузки справа (q_н2, q_r2).

Результат

Длины (L1 и L2) — расчетные длины стропилин.

Углы наклона (P, P1 и P2) — углы наклона стропил и подкоса. В случае с подкосом угол наклона Р2 желательно делать в пределах 45-53°.

Реакции (V_A, V_B и V_C) — реакции, возникающие на опорах.

Усилия (N_A, N_C, N_D и N_E) — усилия, возникающие в затяжке.

Гибкость стропилины — параметр необходимый для расчета стропил на сжатие.

Расчет по прочности:

G_{стропил.} — напряжение, возникающее в стропилах.

R_треб — требуемое расчетное сопротивление древесины. Если возникающее напряжение превышает его, то стропилы по прочности не проходят. В этом случае нужно, либо уменьшать шаг стропил, либо увеличивать их сечение.

Запас — в случае, если G_{стропил.}>R_треб, то здесь показывается на сколько превышено напряжение в стропилах; в противном случае (G_{стропил.<}R_треб) в данной графе отображается запас прочности.

Примечание: в случае, если стропилина имеет три опоры, то расчет по прочности производится в двух вариантах:

• Вариант 1 — на усилия и момент, возникающие на средней опоре.

• Вариант 2 — на усилия и момент, возникающие в большем пролете (L1 или L2).

Расчет по прогибу:

В принципе, если Вы строите дом себе, то на него можно не обращать внимания при условии, что стропила по прочности проходят.

F_{стропил.} — прогиб, который возникает под действием нагрузок.

F_max — максимально допустимый прогиб для стропил.

Запас — здесь отображается, либо процент запаса (положительная цифра), либо на сколько действительный погиб стропил крыши превышает максимально допустимый (отрицательная цифра).

Стропильные фермы из клееного бруса

Стропильная система – основа скатных крыш, именно она отвечает за конфигурацию крыши, удерживает покрытие, кровельный пирог, обеспечивает необходимые условия для нормального функционирования утепленных или неутепленных кровельных конструкций. Также стропильные системы – основа миниатюрных мостиков, навесов до большепролетных конструкций, куполов. ООО «Стройтрест» осуществляет изготовление стропильной системы по вашим индивидуальным потребностям и пожеланиям.

Виды стропильных систем

1. Односкатные. Обычно устанавливаются на хозяйственных объектах, пристройках, верандах. Стропильные ноги такой системы опираются на два ряда стоек или две стенки, при этом один ряд опор или одна из стенок должны быть выше противоположной стороны, чтобы с плоскости свободно стекала вода. Стоимость стропильной системы крыши данного типа одна из самых доступных за счет простоты производства и монтажа.
2. Двускатные. Крыша, образованная двумя прямоугольными скатами – самый популярный вариант для частных домов. Площадь обоих скатов может быть одинаковой (классический вариант) или отличаться, в зависимости от архитектурного проекта, инженерных расчетов. Цена стропильной системы крыши из клееного ЛВЛ бруса будет зависеть от сложности проекта, размера конструкции.
3. Вальмовые или четырехскатные. Включают в себя два трапециевидных и два треугольных ската: они выглядят эффектно и широко применяются в местности с высокой ветровой нагрузкой.
4. Шатровые. Представляют собой сходящиеся в одной вершине треугольные скаты. Их количество – от четырех до бесконечности. Шатровые стропильные системы используются при строительстве беседок, веранд.
5. Ломаные или мансардные. Позволяют создать максимально просторные чердачные помещения.

Цена клееной ЛВЛ стропилы заводского изготовления на крышу зависит от ряда факторов. К ним относятся размеры, сложность проекта, сроки выполнения работ.

Наши предложения и преимущества

Изготовление стропильной системы в нашей компании осуществляется из ЛВЛ бруса. Купить деревянные стропильные фермы из клееного бруса стоит из-за того, что они имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с аналогичными изделиями из металла. Все больше владельцев частных домов предпочитают использовать природные «дышащие» материалы.

Деревянные конструкции, изготовленные по технологии LVL, отличаются небольшим весом, простотой в монтаже, долговечностью. Такой материал не деформируется со временем, экологичен, безопасен для человека и природы. К тому же дерево эстетически всегда выглядит лучше металлических конструкций, особенно в загородном строительстве.

Заказать стропильную систему в СПб по выгодной цене можно на сайте нашей компании. Мы возьмем на себя проектировку, производство и монтаж нужной вам системы. Наши мастера работают круглый год, всегда готовы воплотить любые ваши проекты в сжатые сроки. На все выполненные работы дается гарантия. Мы уверены в качестве и долговечности наших конструкций.

El-mat — Стропильная система

Стропильная система — невозможное возможно

Как и любая область производства, строительство находится в процессе непрерывного совершенствования, цель которого: увеличение производительности труда, сокращение трудозатрат, повышение качества и надёжности всех элементов здания или сооружения, при экономии стоимости. Давайте рассмотрим этот процесс применительно к кровельным системам или просто Крышам.

 

Крыша – элемент здания, представляющий собой несущую конструкцию, которая принимает все внешние нагрузки, передает нагрузки от обрешетки с лежащим на ней кровельным материалом на стены дома и внутренние опоры. Ни для кого не секрет, что кровельная система состоит из множества взаимосвязанных частей. Основой надёжности всей кровли является её несущая часть.

 

Несущая часть крыши — это система стропил (стропильные ноги). Стропила служат основой несущей части конструкции крыши. Они призваны выдерживать не только вес кровли, но и давление снега и ветра. Для обеспечения несущей способности системы, она построена по принципу «треугольника» — самой жёсткой геометрической фигуры.

Как правило стропильная система изготавливается из дерева, а точнее бруса сечением 50х150 или 50х200, устанавливаемого с определённым шагом (около 1000 мм). Принимая во внимание относительно малую толщину отдельных ферм, неотъемлемой составляющей конструкции является пространственное усиление жесткости, которое обеспечивает пространственную стабильность отдельных ферм и целой конструкции.

 

Выбор дерева как материала для изготовления стропил, не случаен. Во-первых, оно обладает достаточной прочностью для выполнения несущих функций стропильной системы, во-вторых, обладает низким коэффициентом теплопроводности, что позволяет проводить утепление мансарды укладывая утеплитель в межстропильное пространство, сохраняя при этом пространство внутри помещения; в-третьих, естественная экологичность применяемого материала.

 

Казалось бы выбор сделан, но современные архитектурные решения зачастую диктуют другие стандарты. Например, конструктивное решение Вашего дома не позволяет сделать дополнительные опоры для стропильных ног и требуется большее безопорное пространство , а так хочется сохранить все преимущества настоящего живого дерева… Как быть?

 

До последнего времени единственным вариантом решения (не учитывая перепланировку Вашего дома) являлось использование металлических ферм. Решение хорошее, но… это сразу значительно удорожает стоимость конструкции. Необходимо изначально закладывать более прочный фундамент, так как вес стропильных конструкций значителен. Совершенно по другому организовывать контур утепления, уменьшая Ваше жизненное пространство, иначе возникнут тепловые мосты, связанные с высокой теплопроводностью металла. Стоимость металлических конструкций на порядок выше деревянных. И, если задуматься, метал одно, дерево совсем другое…

 

Закономерно, что ведущие технологи и строительные компании давно искали способ возведения таких конструкций из дерева. И знаете, они нашли выход.

 

 

Как известно из опыта и практики: прочность цепи – это прочность самого слабого звена. В деревянных конструкциях это звено – способ их соединения. Другими словами именно недостаточная прочность соединения элементов стропильной фермы из дерева не позволяла их применять в безопорных конструкциях. Сейчас не только в США, Европе, нои в России, всё больше строительных компаний используют для производства стропильных ферм технологию коннекторной сборки. Данная технология позволяет получить деревянные несущие конструкции с пролётами до 30 (!) метров.

Технология соединения деревянных конструкций металлическими зубчатыми пластинами была разработана в конце 19 столетия в США. Интенсивное развитие этой технологии началось позже, во второй половине 20 столетия, в связи с появлением новых возможностей расчета конструкций.
Стальные зубчатые пластины являются современными деталями для проведения соединений элементов деревянных конструкций одинаковой толщины. Каждое соединение обеспечивается двумя пластинами, размещаемыми с обеих сторон соединения одна напротив другой. Эти соединения обладают самой высокой сопротивляемостью нагрузкам из всех механических соединительных деталей. Фермы доставляются на место монтажа целиком или, в случае, если конструкция слишком велика для перевозки, разделенными на несколько частей.

 

Учитывая простой монтаж при использовании данной технологии, сокращается время, проводимое на строительной площадке.

Давайте рассмотрим преимущество данных конструкций.

 

Часть из них мы уже называли: высокая несущая способность такой системы, малый (в сравнении с металлическими аналогами) вес, возможность классического утепления с сохранением жизненного пространства, невысокая стоимость, естественная экология. Но и это не всё!

 

Универсальность 
Благодаря использованию коннекторной сборки появляется возможность проектирования деревянных стропильных систем на кровли любой сложности.

 

Экономия материала
Использование для соединения металлических зубчатых пластин (коннекторов), позволяют до 30% сократить объём древесины необходимой для стропильной конструкции Вашего дома, за счёт отсутствия влияния пластин на размеры деревянных заготовок.

 

Быстрый и простой монтаж конструкции
Полный комплект несущих конструкций крыши, состоящий из готовых стропильных ферм и их элементов, может быть изготовлен непосредственно на строительной площадке или доставляется на объект, где производится его монтаж. Бригада из 4-5 человек с помощью автокрана может осуществить монтаж несущих стропильных конструкций крыши или мансардного этажа в течение нескольких часов. Это особенно важно при реконструкции кровель.

 

Преимущество использования соединительных пластин с точки зрения статики
Металлические зубчатые пластины имеют наименьшую степень скольжения из всех существующих соединительных деталей, в результате чего конструкция подвергается меньшим деформациям.

Компания Элмат уже более двух лет работает со стропильными системами собранными по технологи конекторной сборки. В активе компании собственное проектное бюро и гидравлическое оборудование для производства стропильных ферм. Благодаря этому в кратчайшие сроки на Ваш дом будут доставлены готовые стропильные фермы и стропильная система будет собрана в течении нескольких дней. Представьте как важно это при реконструкции кровли, ведь Ваш дом не будет открыт атмосферным осадкам! 

А ещё, помните провалы и неровные скаты, кривые коньки, хребты и ендовы? Это исключено, при применении данной технологии Вы не зависите от мастерства конкретного кровельщика.

Проект фермы крыши

— Боб Вила

Фото: istockphoto.com

После ураганов, разрушивших Флориду в последние годы, строительные нормы и правила были усилены, чтобы свести к минимуму будущий ущерб. Чиновники и строители узнали, что держать дом крышкой означает создавать прочную связь между парусной крышей и стенами под ней. Эта работа ложится на спроектированную стропильную систему крыши, которая удерживает все вместе.

Фермы превосходят традиционный каркас
Плотники использовали двухслойные пиломатериалы для создания косоуров и стропил.Инженеры и архитекторы теперь проектируют фермы крыши, построенные из 2×4 в треугольной конфигурации, которые соединяются вместе металлическими соединительными пластинами. В результате получается сплоченная ферма крыши, отвечающая государственным, местным и национальным строительным нормам. Фермы работают настолько хорошо, потому что пиломатериалы имеют одинаковый размер, плотность и качество, а металлические соединительные пластины обеспечивают жесткость в местах стыков.

Инженерные фермы используются в строительстве уже 35 лет, и этот послужной список впечатляет многих строителей и домовладельцев.Кирк Грундаль, исполнительный директор Совета Америки по деревянным фермам (WTCA), в Мэдисоне, штат Висконсин, говорит, что домовладельцы могут быть уверены, что их кровельные фермы спроектированы в соответствии со строгими стандартами проектирования по всей стране, поскольку производители должны соответствовать стандартам, установленным WTCA и Институтом решетчатых пластин. (TPI).

Шон О’Коннор из Robbins Engineering, Тампа, Флорида — проектировщики, изготовители плит и инженеры по стропильным системам — объясняет, что стропильные фермы создают более прочную конструкцию крыши, потому что они спроектированы с использованием методов проектирования САПР (автоматизированного проектирования) и компьютера. анализ наихудших сценариев.

«Поскольку каждая из ферм крыши спроектирована, она буквально учитывает все силы, действующие на ферму, от гравитационных до ветровых, сейсмических и подъемных», — говорит О’Коннор.

Фермы крыши позволяют открывать планы перекрытий
Фермы имеют много плюсов, в том числе их общая прочность, возможность быстрого монтажа и возможность перекрытия. Поскольку они построены из бревен меньшей длины, стропильные системы крыши обычно дешевле в строительстве, чем крыши с обычным каркасом.

Фермы спроектированы так, чтобы перекрывать большие расстояния, чем крыши с традиционным каркасом. Поскольку они передают вес с крыши на внешние стены, ни одна из внутренних стен не должна быть несущей. Это открывает внутреннее пространство и открывает множество вариантов дизайна интерьера.

Дерево, сталь и инженерные породы
Фермы крыши, которые исторически состояли из дерева с металлическими соединительными пластинами, теперь имеют конкуренцию. Как дома со стальным каркасом, так и стальные фермы крыши.О’Коннор говорит, что на сегодняшний день стальные стропильные фермы обычно предназначены для легких коммерческих и промышленных рынков, а деревянные фермы по-прежнему преобладают в жилищном строительстве.

Инженерные изделия из дерева, такие как двутавровые балки, также вызвали большой скачок на рынке. «Их можно использовать почти как пиломатериалы, но, в отличие от обычных пиломатериалов, они будут иметь длину до 60 футов», — говорит О’Коннор.

Деревянные кровельные фермы с металлическими соединителями также могут быть обработаны антипиреном и имеют «отличную огнестойкость», по словам О’Коннора, «а с точки зрения бюджета и качества являются победителями в ценовой категории. «Когда они правильно спроектированы и собраны вместе, деревянная ферма крыши с недорогими соединительными пластинами будет соответствовать параметрам спроектированной древесины. «Таким образом, они представляют собой прекрасное и недорогое решение проблем, связанных с рамками», — говорит О’Коннор.

По словам О’Коннора, вместе с ураганными ремнями для крепления ферм к стенам кровельная система обычно лучше, чем любая палочная крыша.

Фермы — Недорогие чудеса для крыши над большинством больших пространств

Мартин Харрис
Выпуск № 23 • Сентябрь / октябрь 1993 г.

Если отбросить все излишества, строительство зданий — это не что иное, как замкнутое пространство для создания микроклимата для человеческой деятельности.Вы можете называть это архитектурой, если хотите, таким образом привлекая некоторые представления об эстетическом превосходстве, но это не меняет основной функции. Вы можете решить эту проблему, утверждая, что некоторые здания почти твердые (например, пирамиды) и не имеют внутреннего пространства, или вы можете утверждать, что монументальные ворота и колоннады, не создающие микроклимата, являются архитектурой; а может они и есть. Но тогда, поскольку между черным и белым нет резкой границы, вы можете возразить, что этих двух цветов тоже не существует.

Рис. 1. Важнейшим элементом современной конструкции деревянных ферм является соединительный элемент. Здесь мы видим, как размещается типичный соединитель для соединения двух частей каркаса фермы. На переднем плане размещен второй соединитель, чтобы показать, как зубья выбиты из основного металла.

Лучший способ накрыть крышу

Я упоминаю все это, потому что эта колонка посвящена тому, что строительная индустрия (или архитектура, если хотите) не могла делать очень часто за последние 10 000 лет — придумать новый и лучший способ покрытия кровли. Строителям потребовались тысячи лет, чтобы перебросить стволы деревьев через две стены на арки и купола. Потребовались еще тысячи, прежде чем сталь и бетон стали использоваться для создания более крупных и качественных стволов деревьев. Только в последние несколько сотен лет в отрасли появилась ферма крыши (набор маленьких частей, собранных таким образом, чтобы охватить большое пространство), и только в последние несколько лет фермы стали доступны на массовом рынке по чрезвычайно низкой цене. Стоимость. Все это немного примечательно с исторической точки зрения, но сейчас это настолько банально, что мы принимаем это как должное.

Деревянные стропильные фермы для перекрытия от 30 до 60 футов (и даже больше, со специальными конструкциями) теперь можно купить на лесных складах по цене от 1 до 2 долларов за линейный фут. Это довольно хорошо, учитывая, что 30-футовые балки для крыши старого образца в наши дни трудно найти, и, если они доступны, стоят больше, чем можно себе позволить, и весят больше, чем можно поднять.

Широко используется

Рис. 2. На этой фотографии соединителя на месте показано, как его несколько зубцов плотно захватывают обе части каркаса фермы.

Эти чудеса деревянного машиностроения настолько рентабельны, что они довольно хорошо заявили о себе на рынке кровли недорогого жилья, сельскохозяйственных построек и коммерческих / промышленных зданий, где огнестойкость не является требованием строительных норм. Возможно, деревянные фермы не используются в каждой новой конструкции одной из этих категорий, но они определенно рассматриваются. Если они не используются, то только потому, что другие соображения перевешивают рентабельность, такие как эстетика, нормы пожарной безопасности, необычно короткие пролеты и тому подобное.

И это моя точка зрения в этой статье. Деревянные фермы могут быть инженерной инновацией, которая появляется только раз в несколько тысяч лет, но у них все же есть свои недостатки и предостережения. Вот краткий обзор того, что хорошо, а что нет в деревянных фермах.

Чрезвычайно прочный

Начнем с краткого описания, что такое современная легкая деревянная ферма. Он бывает разных форм — скатная или плоская крыша, наклонные или плоские внутренние потолочные профили.Он может простираться между несущими стенами или выступать за их пределы. Он почти всегда изготавливается из обычной мягкой древесины 2 × 4 и 2 × 6, скрепленных в стыках различными деревянными и / или металлическими креплениями. Он очень хрупкий, когда находится не в предполагаемом вертикальном положении, и его легко испортить неуклюжее монтажом в полевых условиях. Важность соединений такова, что они почти никогда не собираются на месте, а скорее на заводе-изготовителе, а затем доставляются грузовиком к месту назначения. Они удивительно легкие, хрупкие на вид, но спроектированы с такой изысканностью, что после установки становятся необычайно прочными.

Рис. 3. Вот ферма, построенная на месте. Швы заделывают короткими деревянными струпьями и гвоздями. Это правильно спроектировано? Возможно нет. Это выдержит? Наверное, да, пока не будет сильная метель.

В этом отношении можно сказать, что они — продукт компьютерной эры. Да, инженеры знали, как рассчитывать расчетные напряжения в течение ста лет или около того, а в крупных строительных проектах в течение нескольких сотен лет использовались нестандартные конструкции ферм, начиная с того времени, когда опытные мастера-строители интуитивно проектировали огромные деревянные каркасные фермы.Загородные районы Англии и Новой Англии полны примеров. Но индивидуальное проектирование стоит дорого — слишком дорого для большинства бюджетных жилых или легких коммерческих зданий. Компьютер все изменил.

Компьютер разработан

Сегодня почти во всех частях страны можно пойти на местный лесной склад с изображением здания на обратной стороне конверта, посмотреть на клавиатуру техника все критические размеры — пролеты, снеговые нагрузки, уклон крыши и т. Д. формула программного обеспечения — и, через несколько секунд, наблюдайте, как принтер выплевывает полную конструкцию стропильной фермы крыши с каждым куском пиломатериала, определенным по размеру, каждым соединением, определенным по прочности, и полной сметой затрат.

Если вы не можете выбрать один из двух альтернативных дизайнов, попросите компьютер сделать оба. Обычно это бесплатно. Лесной склад или завод по сборке ферм предоставляют эту услугу в ожидании продажи ферм, которые не были бы проданы, если бы потенциальному покупателю пришлось пойти и купить дорогостоящие инженерные услуги для их проектирования.

Рис. 4. Этот набор ферм был спасен из снесенного здания и использован повторно. К сожалению, они не подходят для нового, более узкого здания.Двухпластинчатая балка в верхней части стены воспринимает нагрузку на крышу не на угловом стыке фермы, а там, где есть только нижний пояс для передачи нагрузки. Если хозяину повезет, эта ошибка сойдет ему с рук.

Если легкодоступная программа компьютерного проектирования является ключом к недавнему замечательному успеху индустрии деревянных ферм, это только часть истории. Это часть, наиболее заметная для типичного покупателя фермы (например, домовладельца или строительного подрядчика), но есть еще одна часть, которая почти так же важна и не так заметна.Это закулисное проектирование и тестирование, которые вошли в конструкцию соединительных креплений.

Экономит дерево и деньги

Деревянные фермы являются экономическим успехом именно потому, что они тщательно спроектированы, чтобы получить все до последней капли прочности от каждого деревянного компонента, что снижает количество древесины, общий вес и цену. Успех в этом конце инженерной задачи создает проблему на другом конце — соединение частей вместе. Растягивающие и сжимающие нагрузки на конце каждой рукояти намного больше, чем можно справиться с помощью нескольких гвоздей или болтов. Пришлось изобретать специальные крепления.

После экспериментов с фанерными вставками и различными комбинациями клея и гвоздей или шурупов промышленность обратилась к новому изобретению — металлической пластине, штампованной для создания сотен маленьких мини-гвоздей.

Используя гидравлический пресс, строитель фермы просто собирает деревянные компоненты в приспособление, помещает крепеж нужного размера на стык между несколькими частями и опускает гидравлический пресс, чтобы вдавить крошечные стальные пальцы в несколько деревянных частей. .

Используя эту систему, строитель фермы удовлетворяет требованиям прочности соединения. Эквивалентное количество гвоздей или болтов превратило бы дерево в зубочистки.

Рис. 5. Эта ферма (с рис. 4) крепится к каркасу здания всего четырьмя гвоздями (два показаны на этой фотографии). Недостаточно! Следует использовать зажимы для ураганов.

.

. . но это не все розы

Теперь давайте посмотрим на возможные недостатки легкой деревянной стропильной системы, начнем с этой же системы креплений, потому что система креплений также, если хотите, является недостатком.

Поскольку эти многозубые крепежные детали должны вдавливаться в деревянные элементы фермы с использованием тяжелого гидравлического оборудования, изготовление фермы не может осуществляться на месте. Другой выбор для строителя — это привезти на стройплощадку высокопроизводительные прессы или применить другую, потенциально более трудоемкую и, возможно, менее надежную систему соединений, такую ​​как фанерные вставки, строительный клей и болты.

Транспорт

Необходимость заводского изготовления порождает следующий недостаток.В собранном виде эти фермы становятся большими. Иногда они даже слишком велики для перевозки грузов. Возьмем, например, 30-футовую ферму с двойным уклоном крыши 8:12. В собранном виде эта ферма будет иметь длину 10 футов от основания до гребня. Она слишком широка, чтобы лежать на прицепе с плоской платформой, и слишком высока, чтобы устоять на чем-либо, кроме низкорамной платформы.

Эти размеры, в свою очередь, объясняют, почему самосвалы для ферм используют специальные прицепы, в которых фермы укладываются гребнем вниз так, что их концы почти касаются земли. Некоторые фермы слишком велики для успешного использования даже такого подхода.В таких случаях производители строят ферму с плоским верхом и поставляют вместе с ней небольшую треугольную ферму, которая собирается на месте.

Рис. 6. Хозяин попытался укрепить соединение этой фермы большим количеством гвоздей. Ему удалось только еще больше повредить его.

Блокирует чердачное помещение

Эта идея создания каждой фермы из нескольких компонентов в некотором роде подводит нас к следующему недостатку — традиционная конструкция фермы создает большой объем непригодного для использования чердачного пространства. Вместо традиционного стропильного каркаса, чердака с прозрачным пролетом, фермы (обычно расположенные на расстоянии двух футов от центра) создают бесполезную деревянную конструкцию в джунглях.

Это не такая уж сложная проблема. Если потенциальное пространство под крышей второго этажа достаточно велико, чтобы его можно было использовать, оно достаточно велико, чтобы его можно было обрамить наборами из трех ферм: под прямым углом слева, под прямым углом, в зеркальном отражении, справа, и ферменная конструкция, которая соединяет эти два моста и, таким образом, создает полезное пространство.Если за это и есть цена, то это скорее дизайн, чем денежная сумма — необходимость поддерживать прямоугольные стороны двух «базовых» ферм с помощью системы колонн этажом ниже.

Использование пары дополнительных внутренних колонн имеет преимущество по сравнению с другим недостатком конструкции фермы. При длинных пролетах и ​​больших снеговых нагрузках на крышу структурные нагрузки, создаваемые таким образом в опорных точках фермы (обычно на двух внешних концах), могут легко превысить допустимую прочность на раздавливание древесных волокон в несущем каркасе. Если нет внутренних колонн, проектировщику необходимо предусмотреть несущие блоки или стальные пластины, чтобы помочь распределить нагрузки, которые концентрируют длинные фермы.

Рис. 7. Современные фермы слишком тонкие, чтобы хорошо выглядеть, если оставить их открытыми.

Это не совсем ракетостроение, но оно необходимо, и удивительно, сколько зданий ферменного типа возводится без того, чтобы проектировщики беспокоились об этой особенности конструкции. (Это то же самое, что строители столбов-амбаров, которые невольно допускают, чтобы нагрузка на столб превышала несущую способность подпочвы, в которой он находится.)

Не очень хорошо выглядит?

В этом кратком списке мы исчерпали реальные недостатки конструкции деревянных ферм и можем продолжить только перечислением недостатков, которые являются эстетическими или воображаемыми, а не инженерными или финансовыми.

Во-первых, это довольно веский аргумент о том, что деревянные фермы не очень красивы. Это правда. Из-за того, что деревянные фермы очень тщательно спроектированы, они выглядят тонкими, почти хлипкими. Если, когда вы попросите своего строителя использовать фермы, вы ожидаете чего-то от английской усадьбы, вы будете неприятно удивлены.Вы увидите не тяжелую древесину и массивные металлические стыковые соединения, а тощие куски объемной древесины с штампованными металлическими пластинами кое-где.

Внешний вид

Рис. 8. Старожилы, напротив, строят фермы из массивных бревен ручной работы. Этому примеру из Вермонта 150 лет.

Но не беспокойтесь. Если вы хотите, чтобы открытые подвесные фермы были вашим дизайнерским желанием, вы можете получить это изображение, просто соединив вместе два или более тонких стандартных типа, возможно, покрывая их деревянной отделкой, чтобы добавить объем и скрыть их истинную природу.

Объединение двух элементов дает более тяжелую двойную ферму через каждые четыре фута (обычно расстояние составляет два фута). Вам придется забыть о фанерном настиле 5/8 ″ и вместо этого перейти к продукту 11/8 ″, чтобы безопасно перекрыть созданный вами четырехфутовый зазор. Если вы соедините три или четыре фермы вместе, расстояние увеличится до шести или восьми футов, и вам придется использовать поперечные прогоны, чтобы фанерный настил оставался вверху. Это хорошо. Это больше структурные накладные расходы, которыми можно восхищаться.

Пожарный сейф

Если эстетическая неадекватность — это одна проблема, которую предъявляют к обычным деревянным фермам, по крайней мере, это отчасти верно.Другое обвинение без всякого основания — в том, что эти фермы более уязвимы для огня, чем сталь. Не так.

Эти легкие фермы необязательно должны быть деревянными. Они могут быть сделаны из легкого стального каркаса, который все чаще используется в жилищном строительстве, и доступны в размерах, которые дублируют обычные шпильки и балки традиционных столярных изделий. И, конечно же, сталь намного прочнее дерева: элементы фермы могут быть легче, а соединения легче собирать.Но такая легкая сталь далеко не пожаробезопасна; оно размягчается и разрушается из-за тепла задолго до того, как дерево воспламенится и загорится настолько, что потеряет сопоставимое количество прочности. Поэтому такие здания со стальным каркасом не считаются пожаробезопасными. Они называются негорючими, и для достижения некоторой степени огнестойкости, которая может требоваться строительными нормами, они должны быть покрыты защитной изоляцией. Вот и все о мифологии пожарной безопасности, связанной со стальными конструкциями.

Но у стали есть то преимущество, что ее рекомендуют строителям своими руками.Поскольку основной материал намного прочнее дерева, соединения выполнять гораздо проще. Фактически, фермы могут изготавливаться под инженерным контролем, детали должны быть надлежащего размера и перфорированы для разъемов, демонтированы, отправлены в виде компактной связки и повторно собраны владельцем, используя немногим больше, чем монтажные инструменты. Это не то, что вы можете сделать с деревянными фермами, и это имеет большое значение с точки зрения полезности продукта.

Все эти варианты делают базовую концепцию легкой фермы такой, которую строителям трудно игнорировать.В зависимости от ваших предпочтений вы можете выбрать недорогую конструкцию, окончательный внешний вид, изготовление на заводе или на месте, нестандартные внешние откосы и внутреннее расположение поперечин. Этого должно быть достаточно, чтобы рекомендовать его даже самым разборчивым строителям, занимающимся коммерцией или строительством своими руками.

KA Компоненты — Фермы крыши и пола

От простейших навесов на заднем дворе до самых сложных архитектурных конструкций, фермы обеспечивают максимальное покрытие и защиту по самой разумной цене.По сравнению с традиционными подходами к обрамлению, фермы:

• Увеличьте расстояние между опорами и используйте меньше пиломатериалов.
• Устранение ненужных или ненужных точек опоры.
• Сократите объемы труда, площади и отходов на месте.
• Обеспечивает большую гибкость профилей потолка и линии крыши.
• Лучше использовать методы строительства точно в срок (JIT).
• Допуск для / может быть спроектирован с усилением или отверстиями, которые будут работать в сочетании с системами отопления, вентиляции и кондиционирования, водопроводными и электрическими системами.
• Спроектированные компоненты с особыми проектными значениями, которые соответствуют целям, связанным с «полным проектированием конструкции»

Чтобы получить желаемое качество конструкции с контуром горизонта и / или потолка, очевидным выбором являются кровельные фермы.

KA строит деревянные фермы из материалов высочайшего качества с пролетами до 80 футов. Они могут быть разработаны специально для использования в сельскохозяйственных, коммерческих, муниципальных или жилых помещениях.

Для полного охвата преимуществ структурных компонентов, пожалуйста, ознакомьтесь со следующей записью, составленной SBCA, и их выводами при сравнении структурных компонентов с традиционным каркасом: Обрамление американской мечты — SBCA

Фермы крыши

• Кровельные стропильные системы обеспечивают архитектурную универсальность, предоставляя практически неограниченные возможности эстетического и функционального дизайна. Очистить промежутки. Обеспечивает полную внутреннюю перегородку и гибкость в организации помещения. Обычные пролеты до 80 футов. Экономика. Экономия трудозатрат за счет легкого веса, простоты установки и трудозатрат на стройплощадке, отсутствия резки или обрезки полей, открытого полотна, быстрого закрывания, в результате приводит к снижению общих затрат на месте.

Напольные фермы

• Стропильная система пола 4×2 обеспечивает более длинные и прочные прозрачные пролеты и большую гибкость конструкции при размещении несущих стен и перегородок.Поскольку стропильная система пола может располагаться на большем расстоянии друг от друга, их требуется меньше. Легкие жесткие фермы перекрытий, доставляемые на строительную площадку в готовом виде, поднимаются легко и быстро, часто без использования крана.

  Широкие (3 1/2 дюйма), скрепляемые гвоздями верхние и нижние пояса ускоряют укладку настила и потолочного материала без необходимости использования специальных креплений или зажимов. Механические элементы устанавливаются быстро через проем между полотнами без выемок или обрешетки. работа выполняется быстрее, что приводит к более ранним срокам завершения и снижению затрат на рабочую силу.

Краткое видео о фермах пола можно посмотреть на http://www.hgtvremodels.com/video/wood-floor-truss-systems-video/index.html

История фермы (статья) — Ферма Alliance

Деревянные фермы, которые мы так часто видим сегодня, представляют собой рамы из треугольной древесины, соединенные вместе с помощью соединительных пластин из оцинкованной стали, обычно называемых пластинами фермы. Форма кровельных ферм не изменилась с годами, но изменились состав, возможные пролеты и безопасность.

Форма фермы использовалась с тех пор, как человек использовал куски бревен, а затем, столетия спустя, пиломатериалы. В наше время первые каркасные фермы из легкого дерева были построены на строительной площадке с использованием в стыках прибитых досок или фанерных вставок. Использование этих ранних деревянных ферм предлагало более длинные пролеты и более дешевую технику из несвязанных пиломатериалов, но на строительство на строительной площадке требовалось много времени.

В 1952 году в Помпано-Бич, штат Флорида, после экспериментов с фанерными вставками и различными смесями и комбинациями клея, скоб, гвоздей и шурупов была изобретена и запатентована металлическая пластина, соединяющая конструктивную деревянную ферму.Изобретатель, А. Кэрролл Сэнфорд, основатель компании Sanford Industries, положил начало индустрии ферм, которая до сих пор меняет строительство домов, квартир и коммерческих зданий во всем мире.

Современные фермы крыши и пола, проходящие между стенами по периметру, позволяют создавать более открытые помещения большего размера, особенно в районах с большими снеговыми нагрузками. Эта кровельная система оказалась более быстрой и более рентабельной, чем предыдущая практика, с гораздо меньшим количеством материалов и меньшими трудозатратами на резку и подгонку материалов на месте.

Деревянные стропильные фермы и фермы перекрытий сегодня

Деревянные фермы широко используются в одно- и многоквартирном жилом, институциональном, сельскохозяйственном и коммерческом строительстве. Их высокое отношение прочности к весу позволяет использовать большие пролеты, что обеспечивает большую гибкость при планировке этажей. Они могут иметь практически любую форму и размер, ограниченные только производственными возможностями, ограничениями при транспортировке и особенностями обращения.

Проектирование и изготовление деревянных ферм, соединенных металлическими пластинами, в современных операциях с фермами осуществляется с помощью компьютера.В дизайне первое решение, которое необходимо принять, — это общий вид системы крыши или пола, которая будет производиться, а затем решение в отношении общего пролета. Затем наступает компьютеризация процесса. Принимаются во внимание общие стандартные инженерные принципы, а также требуемые строительные нормы, кровля, кровельный материал, потолок, ветровые и снеговые нагрузки, нагрузка на верхний этаж, а также любые чрезвычайные нагрузки или стрессовые условия. Эти и некоторые другие технические данные затем вводятся в компьютер.

На компьютере создается инженерный чертеж с подробным описанием сил, которые развиваются в каждом поясе и стенке при заданных расчетных нагрузках. Технические спецификации также включают размеры и шаг деревянных ферм, размеры пиломатериалов, породы, размер / размер и сорт древесины для каждого пояса и стенки. Калибр, размер и ориентация каждой металлической соединительной пластины точно указаны, а также размер, прочность и расположение постоянных связей.

Полученные в результате инженерные чертежи предоставляются проектировщиком / производителем каркаса фермы архитектору, инженеру и строительному подрядчику.Столярный подрядчик, ответственный за установку деревянных ферм на место, также должен получить копию этих чертежей, чтобы убедиться в соблюдении проектных условий.

Прочность и целостность стропильной фермы зависит от целостности соединительных элементов металлических пластин. Штампованные из легкой (16,18, 20) конструкционной стали, покрытой цинком, большинство соединительных пластин деревянных ферм имеют множество встроенных зубцов длиной от 5/16 до 9/16 дюймов. Обычно на квадратный дюйм приходится восемь зубов.Эти плиты имеют размер в соответствии с уровнем напряжения, которое они должны передавать между элементами деревянной фермы.

Деревянные фермы чаще всего изготавливают из бруса южной сосны. Мы предпочитаем южную желтую сосну (SYP), однако в некоторых регионах используется пихта Дугласа и леса группы елово-сосново-пихтовые (SPF).

Обычно процесс изготовления каркаса фермы начинается с аккуратной резки элементов номинальной толщины 2 дюйма (фактически 1-1 / 2 дюйма), чтобы они имели точно заданную длину и имели точно правильные углы на концах.Многие производители кровельных ферм используют пилы с компьютерным приводом, которые быстро и точно выполняют несколько разрезов. Породы, размер и сорт пиломатериалов для каждой детали в списке резки компонентов (листы) основаны на величине силы, которой каждая из них должна выдержать при максимальной потенциальной расчетной нагрузке. Сильно нагруженные, верхние и нижние пояса обычно изготавливаются из пиломатериалов, которые были подвергнуты оценке нагрузок визуально или машинным способом в соответствии с правилами, установленными кодексом и отраслевой ассоциацией для обеспечения заданных характеристик. Стенки деревянной фермы, поскольку они обычно подвергаются меньшим нагрузкам, чаще изготавливаются из пиломатериалов меньшего сорта, например марок №2, №3.

Хранение и обращение с сырьевыми компонентами деревянной фермы является важным фактором общего качества конечного продукта. Пиломатериалы до и во время производственного процесса должны храниться вдали от дождя и / или снега, и во многих случаях необходимо контролировать влажность воздуха в складских помещениях.

Неправильное обращение во время доставки и во время монтажа — наиболее часто упоминаемые причины выхода из строя деревянного пола или стропильной системы крыши.

Правильный монтаж стропильных систем крыши

Строитель может вложить много денег в страховочные стропы, ограждения и каски, чтобы обеспечить безопасность рабочих, но нельзя упускать из виду еще один элемент уравнения: правильные методы установки. В частности, одной из областей, где образование может помочь сократить потери людей и имущества, является стропильная система крыши.

Шон Шилдс, который занимается защитой от падения в Ассоциации строительных компонентов (ранее известной как Совет Америки по деревянным фермам), считает, что правильная установка деревянных ферм — это простой вопрос понимания и соблюдения основ физики.

SBCA фото

«Несмотря на то, что ферма представляет собой трехмерный объект, полезно думать о ней в двухмерном представлении, поскольку она спроектирована таким образом, чтобы выдерживать нагрузки в одном направлении — вниз», — объясняет Шилдс.

«Кроме того, фермы предназначены для конечного использования», — добавляет он. «Они предназначены для поддержки крыши и, как часть кровельной системы, противостоят всем действующим и статическим нагрузкам, которые будут применяться к ним, будь то ветер, снег или дождь или случайные люди, идущие по крыше и удерживать обшивку и кровельные материалы.Вся кровельная система предназначена для передачи всех этих нагрузок вертикально вниз на стены и, в конечном итоге, на фундамент ».

Правильно установленная ферма, входящая в законченную систему, является исключительно прочной. Однако во время строительства перед обшивкой существует критический период времени, когда фермы уязвимы для нестабильности и возможных повреждений. Строители должны уделять особое внимание правильному обращению с фермами после их доставки на строительную площадку.

Избегайте бокового изгиба ферм:
«Часто, когда фермы доставляются на строительную площадку, они лежат плоско, как колода карт», — говорит Шилдс.«Это очень просто, когда вы поднимаете отдельные связки из этой колоды карт, чтобы выгнуть их из плоскости. Если вы держите ферму так, как она ориентирована на крыше, в этом треугольном узоре с вершиной, направленной прямо к небу, эта ферма обладает огромной силой, но каждый раз, когда вы наклоняете этот пик в сторону горизонтали, ферма теряет большую часть его стабильность и прочность ».

Повреждение может быть быстрым, особенно на длиннопролетных фермах, и его не всегда легко заметить. «Когда ферма изгибается из плоскости, вы создаете большую нагрузку на пластины фермы, которые скрепляют деревянные элементы в местах соединения.Вы можете согнуть пластины, оторвать их от дерева и даже заставить зубцы разорвать древесное волокно и ослабить соединения. Такие повреждения влияют на общую прочность и устойчивость фермы даже после того, как она является частью законченной кровельной системы », — отмечает Шилдс.

После установки ферм на место возникают дополнительные проблемы.

Обеспечьте надлежащую фиксацию и распорки:
«Что необычного в процессе возведения, — отмечает Шилдс, — у вас есть ситуация, потому что на крыше нет обшивки, где ветровая нагрузка может быть приложена к фермам со всех сторон и одиночные фермы для этого не предназначены.”

К счастью, ответ не в ракетостроении. «Если бы строители не сделали ничего другого, если бы они могли установить полную и надлежащую фиксацию и распорки на фермы во время их установки, включая верхние диагональные распорки, это устранило бы большую часть возможности повреждения или обрушения», — предлагает Шилдс. «Эти распорки обеспечивают необходимое сопротивление боковым силам, таким как порывистый ветер».

Конкретные инструкции предоставляются большинством поставщиков ферм и могут включать в себя пакет руководств по установке, называемый «Информация о безопасности строительных компонентов», выпущенный SBCA и Институтом решетных ферм.Сельским строителям особенно нужны документы BCSI-B1, -B2 и -B3.

Дополнительные инструкции по установке стойки представлены в документе BCSI-B10.

SBCA работает в основном с подрядчиками в сфере жилищного строительства, но логика ферм в основном одинакова для коммерческих и сельскохозяйственных. Фактически, поскольку коммерческие и сельскохозяйственные постройки часто требуют более длинных пролетов, соблюдение правил становится еще более важным.

«Многие из обрушений крыш, которые мы наблюдали во время процесса возведения, можно отнести к стропильным системам, которые не были должным образом закреплены, — говорит Шилдс, — это особенно верно в сельском хозяйстве.Как и в коммерческих приложениях, у вас более длинные пролеты, поэтому с ними сложнее работать и их легче вывернуть из плоскости. Даже легкий ветер, ветер, который не кажется таким важным, когда вы говорите об этих фермах с большим пролетом, может очень быстро сделать их нестабильными ».

В SBCA есть поговорка: «Наложить ножны рано, а ножны чаще». Шилдс объясняет, что не существует жесткого правила, когда нужно обшивать ножны, но он предлагает следующее предложение: «Как можно скорее начните накладывать оболочку и расположите ее так, чтобы она могла перекрываться.При таком подходе вы получите гораздо большую боковую сдержанность. Это может немного отличаться от того, как они делали это раньше. Если они предпочитают сначала установить всю систему крыши перед обшивкой, им необходимо убедиться, что они постоянно применяют соответствующие распорки и боковые ограничения по всей системе во время ее установки ».

Используйте надлежащие методы защиты от падения:
Даже при правильной установке существуют опасности, связанные с работой на высоте более восьми футов над землей.Даже самый стойкий фреймер может упасть в неподходящий момент. Вот почему очень важно хорошее оборудование для защиты от падения, и не менее важно знать, где его закрепить. Шилдс предупреждает, что привязка к самой простой и удобной точке — вершине единственной фермы — это ошибка, которая может обернуться катастрофой.

«Мы пытаемся применить этот подход в большей степени в жилых районах, где застройщики жилых домов хотят установить одну или две фермы, затем привязать их и использовать в качестве точки крепления для защиты от падения.Но наличие всего нескольких ферм недостаточно для того, чтобы выдержать боковую нагрузку, связанную с этими падениями. Если кто-то действительно упадет, он дернет эту ферму в поперечном направлении, а не в вертикальном. Фермы не рассчитаны на такую ​​боковую нагрузку, поэтому они могут потянуть стропильную систему вниз при падении каркаса ».

OSHA ввело новое правило для рынка жилищного строительства, которое делает использование оборудования защиты от падения обязательным.Несмотря на то, что в принципе это хорошо, SBCA опасается, что новое правило может иметь непредвиденные последствия. «Мы много раз обсуждали это с OSHA, — объясняет Шилд. «В прошлом опытные разработчики знали, что они делают, и они вообще не связывали друг друга… Теперь приходит OSHA и требует, чтобы разработчики имели какой-то способ остановить их падение. Итак, строители говорят: «Хорошо, я привяжу к фермам». Итак, мы видели несколько отдельных случаев, когда они были привязаны к фермам, и когда они падали, они срывали крышу вместе с ними.Мы опасаемся, что это может стать более частым инцидентом без надлежащего образования ».

В итоге, SBCA рекомендует: иметь хорошую боковую фиксацию системы, и как только более жесткая система будет установлена, закрепите ее. РБ

Похожие сообщения:

Наиболее распространенные типы кровельных ферм

Фронтальные фермы

Разнообразные фермы, показанные выше, входят в категорию общих или двускатных ферм, включая фермы King Post, Queen Post, Howe и Double Howe.Все четыре фермы используются для образования двускатной крыши, также известной как скатная или остроконечная крыша, и одного из наиболее распространенных вариантов кровли в США. Разница в каждой из этих ферм связана с ремнями в самой ферме. Как вы можете себе представить, фермы, подобные Howe, предлагают больше поддержки, чем King Post, и поэтому могут использоваться для больших зданий, которым требуется больше поддержки.

Ферма для бедра

Другой очень распространенный тип крыши, вальмовая ферма, используется для создания вальмовой крыши, у которой есть скаты со всех четырех сторон, которые сходятся в точке в центре крыши.Вальмовые фермы особенно полезны для сильных ветров и заснеженных территорий, поскольку они более устойчивы, чем двускатные крыши. Как и в категории ферм для фронтона, существует ряд уникальных вариаций вальмовых ферм, используемых для создания различных архитектурных стилей.

Ножничная ферма крыши

Этот тип фермы известен своими сводчатыми потолками, которые так нравятся современным домовладельцам. Вместо горизонтальных нижних поясов у фермы с ножничной крышей есть нижние пояса, которые наклонены вверх, создавая пик для сводчатого потолка.

Ферма мансарды

Удобно для таких зданий, как гаражи и навесы, которым требуется дополнительное пространство для хранения, фермы чердака, также известные как фермы «комната-чердак», образуют как потолок, так и ферму пола для комнаты на чердаке здания. Эти кровельные фермы поставляются с опорными перемычками, предназначенными для обрамления стен помещения. Хотя они чаще всего используются для конструкций с местом для хранения вещей, их также можно изготавливать для дома.

Моно ферма

Моно ферма — это, по сути, лишь половина полной фермы.Они очень универсальны и могут использоваться для создания крыши, которая обеспечивает больше солнечного света и визуального пространства. Их часто используют в навесах и гаражах, а также для создания дополнительных ярусов и пристроек к существующей крыше.

Ферма крыши North Light

Подобно двойной ферме Howe, ферма North Light Roof Roof имеет широкий набор перемычек, образующих треугольники внутри самой большой фермы. Фермы North Light — это популярный выбор для домов с открытой планировкой. Это старый и экономичный тип фермы, который может охватывать очень большие пространства, такие как промышленные здания и дома открытой планировки.

Плоская ферма

Как и следовало ожидать, плоская ферма предназначена для плоских крыш. Они построены так же, как фермы перекрытий, с хорошей опорой, так как у них нет наклона, чтобы сбрасывать осадки или помогать выдерживать нагрузку. Фермы для плоских крыш в основном используются в коммерческих целях.

Ферма Gambrel

Ферма Gambrel чаще всего ассоциируется с амбарами, но она также используется в различных домах, особенно сейчас, когда популярность фермерского стиля растет.Ферма проема предназначена для поддержки широкого пролета и может увеличить вертикальное пространство в здании из-за своей уникальной высокой конструкции.

Ферма с приподнятым каблуком

Последняя ферма, которую мы рассмотрим сегодня, называется фермой с приподнятым каблуком. Поскольку эти кровельные фермы приподняты немного выше, чем другие типы кровельных ферм, они обеспечивают упрощенную вентиляцию и много места для изоляции. Это делает ферму с приподнятой пяткой идеальным выбором для энергоэффективных зданий.

Тип стропильной фермы, которую вы используете для своих строительных проектов, может повлиять не только на дизайн ваших зданий, но также на стоимость и время строительства.Если вы ищете нестандартные решения, например, изготовленные стропильные фермы, которые подходят вашему проекту и доставляются на место работы, свяжитесь с нами. Zeeland Lumber & Supply предлагает изготовленные стропильные фермы различных стилей, чтобы ваш строительный проект реализовывался быстро и без проблем. Позвоните нам или свяжитесь с нами через Интернет для получения дополнительной информации.

Отказ деревянных ферм — в экспертной статье обсуждаются типичные режимы отказа

В этой статье инженер-строитель Энтони Волоннино, П.E. дает обзор деревянных стропильных систем с акцентом на то, как и почему эти системы обычно выходят из строя.

Неисправности деревянных стропильных систем — статья эксперта

Инженеры-строители / конструкторы в Robson Forensic часто привлекаются для расследования претензий и травм, связанных с деревянными стропильными системами. Эта статья посвящена современным системам деревянных стропильных ферм и является первой из серии, состоящей из двух частей. Вторая статья будет более подробно посвящена деревянным фермам для тетивы, которые стали известны своей склонностью к отказу.

История и обоснование

Деревянные фермы использовались в проектах жилищного и коммерческого строительства с момента изобретения металлической анкерной плиты в 1950-х годах. По сравнению с обычным каркасом из стержней, инженерные деревянные фермы могут обеспечить больший контроль качества, сократить время строительства и снизить затраты на строительство.

Деревянные фермы используются в самых разных областях, включая кровельные и половые системы. Они также могут быть соединены вместе (многослойными), чтобы действовать как балочная ферма для передачи нагрузок.Разнообразие применений деревянных ферм в сочетании с их различными преимуществами по сравнению с традиционными каркасами сделало их все более популярным выбором среди профессионалов в области дизайна и строительства.

Анатомия деревянной фермы

На изображении ниже изображена гипотетическая деревянная ферма. В реальных приложениях деревянные фермы используются как часть спроектированной системы и стабильны только как часть этой системы. Важно понимать, что для связывания каждой фермы в более крупную систему параллельных ферм требуются раскосы, расположенные вне плоскости.На двухмерной иллюстрации ниже непрерывные боковые распорки показаны перпендикулярно ферме и являются позицией «G». Связи должны присутствовать все время и должны переходить от временных во время строительства к постоянным, когда конструкция будет завершена. За все постоянные связи отвечает инженер записи. Подрядчик несет ответственность за все временные крепления.

• A. Пролет — расстояние от подшипника до подшипника без опоры (от внешней стены или других опор).
• B. Плиты фермы — стальные пластины с несколькими гвоздями, которые соединяют деревянные элементы фермы.
• C. Верхний пояс — элемент, расположенный наверху деревянной фермы, формирующий форму крыши. Верхний пояс также может быть плоским при использовании в качестве фермы деревянного пола или деревянной фермы плоской крыши.
• D. Нижний пояс — элемент, расположенный внизу деревянной фермы.
• E. Ленточные элементы — диагональные или вертикальные элементы, проходящие между верхними и нижними поясами деревянной фермы.
• F. Длина панели — расстояние между точками, где элементы перемычки пересекают верхнюю и нижнюю пояса.
• G. Непрерывная постоянная поперечная распорка — диагональ из плоских элементов (т.е. перпендикулярна плоскости деревянной фермы), которые обеспечивают поперечную устойчивость деревянной фермы.
• H. Подшипник — точка контакта, в которой поддерживается деревянная ферма.

Ошибки и режимы отказов деревянной фермы

Деревянная ферма — это отдельный компонент, который должен работать вместе в деревянной стропильной системе.Большинство претензий и травм, связанных с деревянными фермами, происходит во время их манипуляции, подъема или установки. Соответственно, в отрасли деревянных ферм существуют стандарты, касающиеся правильной установки и временной стабилизации для предотвращения катастрофических отказов. Кроме того, отраслевые стандарты также требуют, чтобы инженер-профессионал проектировал временную систему удержания / распорок для любой деревянной фермы, пролет которой превышает 60 футов.

Ниже описаны несколько условий, которые обычно приводят к отказу.

Погрузка и подъем деревянных ферм

Отдельная деревянная ферма как единое целое по своей природе нестабильна и очень восприимчива к продольному изгибу, что может привести к обрушению. В результате при их перемещении или подъеме на место требуется надлежащий уход и внимание. Если деревянная ферма не поднимается должным образом, существует вероятность того, что она будет скручиваться и сгибаться (т. Е. Сгибаться), потенциально повреждая деревянную ферму и приводя к небезопасному состоянию.

Деревянные фермы можно поднимать краном по отдельности, но они более устойчивы, когда поднимаются связками. Отраслевые нормы допускают наличие одной точки подъема для пучков пролетов 45 футов или меньше, но для пролетов деревянных ферм более 45 футов требуются 2 точки подъема. Деревянные фермы длиной 60 футов и более требуют использования трех точек подъема. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не перегрузить опорный элемент из-за сосредоточенной нагрузки, создаваемой пучком деревянных ферм. Отказ опорного элемента может привести к поднятым деревянным стропилам упасть или качаться непредсказуемо.

• Сосредоточенные нагрузки — Например, деревянная ферма длиной 60 футов может весить 1000 фунтов и 500 фунтов. на каждом конце. Если были связаны 10 деревянных ферм, 5,000 фунтов. нагрузка будет передаваться на опорную конструкцию с каждого конца.

Для одинарных деревянных ферм использование одной точки захвата (т. Е. На пике) по отраслевым стандартам не допускается. Для деревянных ферм длиной до 30 футов требуются 2 точки захвата в точках верхней поясной панели, расположенные на расстоянии до ½ длины деревянной фермы.Для деревянных ферм от 30 футов до 60 футов требуется распорка с 3 точками захвата, которая составляет от ½ до ⅔ длины деревянной фермы, а концевые линии должны «заходить внутрь», как показано на Рисунке 2.

Деревянная ферма Установка / Крепление

Подрядчик играет жизненно важную роль в обеспечении надлежащего возведения деревянных ферм в соответствии с проектными спецификациями и применимыми стандартами. Даже при правильном проектировании система временных связей деревянной фермы может стать опасно нестабильной и небезопасной, если есть какие-либо недостатки в методах временных связей.

Первые несколько деревянных ферм устанавливают приоритет всех последующих деревянных ферм. Следовательно, очень важно, чтобы первая деревянная ферма была прикреплена к земле, как показано на Рисунке 3, а первые три деревянные фермы были должным образом скреплены вместе, прежде чем приступить к установке оставшихся деревянных ферм. Выход из строя одной деревянной фермы на ранних стадиях из-за перегрузки или неправильной боковой распорки может вызвать эффект домино из строя во всей системе.

При установке стропильных деревянных ферм необходимо строго соблюдать монтажные допуски, чтобы не допустить изгиба (деформации вне плоскости), превышающего допустимые допуски.Превышение допусков является основным механизмом разрушения при продольном изгибе. Изгибание или искривление снижает способность деревянной фермы работать должным образом и является предвестником обрушения.

Требования к временным распоркам

Правильные временные распорки требуются на протяжении всего процесса строительства, чтобы предотвратить выход из строя деревянной стропильной системы. Согласно отраслевым стандартам, деревянные фермы нельзя снимать с подъемного стропа до тех пор, пока не будут установлены временные боковые ограничители.Временные связи должны быть установлены на верхнем поясе и элементах перемычки до того, как на систему могут быть приложены какие-либо нагрузки или до того, как рабочим будет разрешено пересекать и / или взбираться на фермы в целях строительства. Пример крепления верхнего пояса показан на Рисунке 4.

Постоянная обшивка крыши приемлема для бокового крепления верхнего пояса вместо временного бокового ограничения верхнего пояса (TCTLR). Критерии для временных распорок в отношении требований к расстоянию и деталям четко установлены в отраслевых стандартах.Отклонение от изложенных критериев, вероятно, приведет к очень нестабильному и небезопасному состоянию, которое может привести к частичному или полному разрушению деревянных ферм.

Расследование повреждений деревянных ферм

Системы деревянных ферм являются эффективным и экономичным методом строительства жилых и коммерческих зданий; однако мы видели много примеров из первых рук, когда невнимательность, незнание или явная небрежность приводили к катастрофическим последствиям.

Расследование этих инцидентов обычно включает рассмотрение планов проекта и рабочих чертежей, а также средств и методов подрядчика.В дополнение к определению последовательности, креплению, транспортировке, временному креплению и установке, судебно-медицинский анализ также должен учитывать требования безопасности на рабочем месте.

Для получения дополнительной информации о том, как мы можем помочь в вашем случае, отправьте запрос через наш веб-сайт или свяжитесь с автором этой статьи для получения дополнительной информации.

Избранные эксперты

Энтони Волоннино, P.E.

Инженер-строитель и эксперт по строительству

Энтони Волоннино — инженер-строитель с более чем 30-летним опытом работы с зданиями, деревянными каркасами, модульными конструкциями, мостами, опорами электропередачи, дорожными сооружениями и другими конструктивными системами.Он обладает специальными знаниями в области динамики конструкций, включая анализ ветра, сейсмических и вибрационных воздействий, поскольку он связан с требованиями проектирования конструкций и анализа отказов.