коньковая балка стропильной системы

Plotnik / Апр.13.2020. / Нет комментариев

Содержание статьи

Калькулятор расчёта двухскатной стропильной системы с несущим коньком

Калькулятор расчёта двухскатной стропильной системы с несущим коньком выполняет расчёт прочности и прогиба стропил под действием снеговых, ветровых нагрузок и их сочетаний; позволяя подобрать оптимальные сечение и шаг стропил.

Двухскатная стропильная система с несущим коньком

Стропильная система с несущим коньком является одной из самых простых и распространённых схем наслонных стропильных систем для реализации двускатной кровли. При правильном исполнении площадок опирания стропил и конька одним из огромных её преимуществ является фактически полное отсутствие горизонтального распора стропил.

В стропилах должны быть выполнены специальные опорные площадки (запилы) для опирания на мауэрлат (верхнюю обвязку) и конёк. Глубина запилов не должна превышать 1/4 ширины используемой доски, а получившаяся площадка опирания должна быть не менее 38 мм.

Конёк может быть выполнен самыми различными способами. Основное требование к нему — отсутствие значимого прогиба под действием вертикальных нагрузок, в противном случае появляется горизональный распор стропил.

Несущая стена

При наличии несущей стены по центру дома она может использоваться для восприятия и передачи нагрузок от конька. Коньком может являться смонтированный поверх стены мауэрлат (верхняя обвязка), либо же уложенная горизонтально доска сечением не менее 38×140 уложенная на вертикальные стойки сечением не менее 38×89, установленные с шагом не более 1.2 м.

Коньковые балки

В качестве несущего конька можно использовать коньковые балки выполненные из различных материалов и имеющие различные конструкции. При этом необходимо учитывать, что просадка конька под вертакальной нагрузкой в рассматриваемой стропильной системе неминуемо приводит к возникновению горизонтальных распорных сил на концах стропил. В то же время предельная величина перемещения концов стропил ограничена и линейно зависит от просадки конька, что позволяет учесть её при проектировании.

Наиболее просты в исполнении и расчёте коньковые балки, выполненные из трёх и более сплочённых досок. Для исполнения коньковых балок под большие пролёты возможно использование LVL балок и плоских ферм.

Самостоятельное крепление конькового бруса для крыши дома

Стропильная конструкция является основой любой кровли. Поэтому к ее созданию необходимо отнестись с особым вниманием. При монтаже крыши большинство людей обращается к профессионалам, боясь того, что не справится с задачей самостоятельно.

Стропильная конструкция — это основа для скатной крыши.

Но если общая площадь здания не превышает 100 м 2 , то каркас кровли можно изготовить самостоятельно.

Основная трудность, с которой сталкиваются начинающие мастера, заключается в креплении стропил и конькового прогона. Но если правильно выбрать коньковый брус и заранее спланировать все этапы работ, то никаких сложностей при монтаже обычно не возникает.

Подготовительный этап работ

Виды стропильных систем.

Коньковым прогоном называют горизонтальную балку, которая располагается в верхней части кровли на стыке 2 скатов. Обычно в качестве балки используют брус коньковый. Этот вид пиломатериалов специально предназначен для больших нагрузок. Но прежде, чем закупать материал, необходимо рассчитать углы наклона кровельных скатов. Принято считать, что чем меньше этот угол, тем дешевле обойдется возведение крыши. В основе расчетов должна лежать не экономическая выгода, а технические характеристики. Необходимо учесть нагрузку на стропила и предположительный вес осадков (особенно зимой). Именно поэтому в средней полосе России крепление стропил располагают так, чтобы скаты располагались под углом в 45°. Именно такая кровля считается оптимальной.

Далее следует выбрать необходимый строительный материал. Действительно надежную кровлю может обеспечить только легкая, но достаточно прочная конструкция. Поэтому разумнее остановить свой выбор на пиломатериале, изготовленном из сосны. Для каркаса кровли обычно используют доску, размеры которой не превышают 20х5х600 см. Кроме того, необходимо приобрести брус коньковый сечением 20х20 см.

Рисунок 1. Схема конька крыши.

Выбирая материалы, необходимо учитывать не только их размер. Нужно обратить внимание и на качество. Ни в коем случае не покупайте непросушенные пиломатериалы. Через какое-то время крепление стропил, собранное из таких досок, непременно поведет. Соответственно, деформируется вся крыша. Помните, что идеальной считается древесина, в которой содержание влаги не превышает 20%.

Перед строительством кровли все материалы необходимо тщательно подготовить. Их проверяют, для того чтобы исключить наличие гнили или паразитов, и обрабатывают антисептиками. Это обеспечит долговечность стропил. Если вы не собираетесь проводить монтаж крепления немедленно, то подготовьте материалы к хранению. Для этого выделите сухое и хорошо проветриваемое помещение. Не кладите доски и брус на пол. Подложите под них рейки. Такое же основание должно быть между каждым рядом досок. Расстояние между ними должно быть не меньше 1,5-2 см. Только так вы обеспечите свободную циркуляцию воздуха. В противном случае в древесине может накапливаться влага и начнут размножаться плесневые грибы.

Монтаж кровельного конька

Перед началом работ составьте схему крепления всех элементов кровли. Пример такой схемы приведен на рис. 1.

Стропила для крыши.

Только с помощью подобного чертежа вы сможете правильно определить необходимые размеры и продумаете крепление стропил, которое будет наиболее эффективно для выбранного кровельного материала.

Брус коньковый обычно представляет собой перекладину, располагающуюся вверху кровельной конструкции. Он необходим для того, чтобы равномерно перераспределять давление крыши на стены дома. Самостоятельная установка такого бруса — не самая простая работа. И к ней необходимо подойти со всей ответственностью.

Прежде всего нужно рассчитать длину бруса, который вам понадобится. Обычно при строительстве традиционных для России домов с боков кровли имеются небольшие выступы. Как правило, их ширина не превышает 1,5 м. Всю конструкцию необходимо рассчитать так, чтобы крепление бруса конькового приходилось на всю длину козырьков.

На основание кровли укладывают гидроизоляцию (обычно для нее используют рубероид) и края изоляции загибают вокруг бруса. Далее конструкция укрепляется с помощью арматуры. Для этого берут 2 прута по 40 см и фиксируют по бокам балки. Сам брус разумнее не рассверливать, иначе на нем могут возникнуть трещины.

Удлинение конькового бруса

Для проведения дальнейшей работы вам потребуются следующие инструменты:

  • пила (если выбранный вами пиломатериал имеет значительную толщину, то разумнее пользоваться электро- или бензоинструментом);
  • электрорубанок;
  • перфоратор;
  • молоток;
  • строительный уровень и отвес.

Монтаж кровельного мауэрлата производится на анкерные болты.

Иногда брус необходимо нарастить, так как коньку крыши стандартных 6 м не хватает. Эту процедуру удобнее проводить непосредственно на строительной площадке, потому что наращенную конструкцию бывает достаточно сложно транспортировать на крышу.

Место, в котором будет проходить шов крепления бруса, нужно подобрать так, чтобы он лежал на перекрытии (например, простенке). Помните, что длинной балке необходима дополнительная поддержка.

Для обеспечения опоры по вертикали берется достаточно толстая доска, к которой с боков крепятся 2 отреза бруса. В итоге у вас должна получиться незакрытая рама, в которой бруски послужат вертикальными подпорками для балки. Место стыка 2 брусьев на коньке должно приходиться на эту рамку.

Отрезки бруса, которые будут формировать конек, скрепляют между собой достаточно длинными (не менее 2 м) досками. Для этого концы балки укладывают на предусмотренное для них место, проверяют правильность их расположения с помощью уровня и сшивают досками по бокам. При таком способе крепления размеры коньковой балки неважны. Вся конструкция получается достаточно надежной.

Монтаж кровельного мауэрлата

Схема подготовки стропильной конструкции и контробрешетка.

Мауэрлатом называют элемент кровли, который необходим для соединения стропил с несущей стеной здания и правильного перераспределения общей нагрузки. Для формирования такой конструкции необходимо выбрать ровные доски, так как они должны плотно прилегать к поверхности стены. Поэтому все выпуклости на пиломатериале нужно удалить заранее.

Установка мауэрлата начинается с гидроизолирующей прослойки. Все узлы закрепляют с помощью анкерных болтов длиной не менее 20 см. Гнезда под них нужно сформировать заранее, просчитав их месторасположение так, чтобы шляпки болтов находились между элементами крепления стропил и не мешали дальнейшему монтажу. Иногда стандартной длины досок для мауэрлата не хватает. Но их тоже можно нарастить.

Далее переходят к монтажу стропил. Но сначала нужно определить необходимое количество ребер каркаса. Для этого рассчитывают общую длину кровли и делят ее на 1,3 (приблизительное расстояние между стропилами). Длину крыши делят на полученное число и определяют количество стропил. Например:

При расчете дробное число необходимо округлить в большую сторону. Таким образом, понадобится 12 ребер (по 6 с каждой стороны). После того как необходимое количество стропил определено, можно получить точный размер между ними:

Крепление стропил должно происходить на 2 уровнях: на коньковой балке и мауэрлате.

Монтаж кровельных стропил

Утепление крыши и монтаж черепицы.

Разметку под ребра необходимо сделать заранее. Причем метки должны стоять как на коньке, так и на месте крепления у фронтона. На эти линии будет приходиться середина ребра, образованного 2 досками. Расстояние между ними должно быть не более 0,5 см.

Основанием крепления стропил на балке конька должны служить обрезки бруса диной 25-35 см. С помощью саморезов их закрепляют на коньке так, чтобы опоры стропил располагались точно перпендикулярно балке. Такие же основания формируют на мауэрлате. Но в этом случае длина бруска не должна превышать 20-22 см.

Стропила укладывают, прихватывая их с каждой стороны на 1 гвоздь, и проверяют точность их месторасположения, а затем фиксируют жестко. Сначала устанавливают ребра каркаса с 1 стороны ската, потом с другой. Первыми монтируют стропила с краев кровли. По полученным треугольникам сверяют правильность установки других стяжек. Для этого между ними натягивают шнур вдоль всей конструкции. Он послужит направляющей для монтажа оставшихся стропил.

После того как крепление стропил, расположенных с краю, завершено, нужно зафиксировать центральные ребра. Далее опору, которая располагается на месте стыка коньковой балки, можно удалить. Необходимая жесткость и устойчивость всей стропильной конструкции уже обеспечена, и в дополнительной поддержке она не нуждается.

Оставшиеся ребра устанавливаются попарно. То есть сначала монтируют пару ребер с торца дома, потом переходят к его фронтону. Такой способ монтажа обеспечит правильное перераспределение нагрузки.

Завершающий этап монтажа

Верхний край стропил необходимо дополнительно зафиксировать. Для этого противоположные ребра стягивают с помощью металлических пластин, крепя их саморезами. После того как вся стропильная конструкция установлена и надежно закреплена, выступающие части досок необходимо опилить. Для этой работы удобнее использовать ручную ножовку. Особое внимание необходимо уделить углам ребер, которые расположены на коньковом брусе. Если вы оставите выступающие части ребер, то правильно уложить покрытие кровли будет затруднительно.

В последнюю очередь необходимо смонтировать банты. Бантами называют доски, расположенные примерно посередине треугольника, образованного стропилами. Такая перемычка необходима для того, чтобы снять лишнюю нагрузку со скатов кровли. Банты же уменьшают прогиб покрытия крыши и всей стропильной конструкции под тяжестью снега зимой или их деформацию при сильном ветре.

Место фиксирования бантов зависит от высоты расположения конькового бруса. При возведении одноэтажных домов конек поднимают на высоту 3,8-4,3 м. В таком случае бант необходимо закрепить точно посередине стропильного треугольника. Подобное расположение поможет снять с кровли нагрузку, но при этом чердачное пространство будет достаточно просторным для того, чтобы в нем мог свободно перемещаться человек среднего роста. На весь монтаж каркаса крыши требуется примерно 2 рабочих дня.

Виды стропильной системы двухскатной крыши: для маленьких и больших домов

В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые все вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов ее организации накопилось немало, и каждая имеет свои особенности в построении узлов и врубок. Подробнее о том, какой может быть стропильная система двухскатной крыши и как при этом должны крепиться стропила и другие элементы системы поговорим подробнее.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).

Схема двускатной крыши

Теперь о составляющих системы и их назначении:

  • Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
  • Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
  • Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
  • Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
  • Лежни — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
  • Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
  • Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.

В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».

Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.

Разница в конструкции наслонных и висячих стропил

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

С наслонными стропилами

В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.

Простейший вариант наслонных стропил

Безраспорные схемы и узлы врубок

Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.

Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.

Простая безраспорная система двускатной крыши с наслонными стропилами

Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом — не более сечения балки. Глубина врубки — не более 0,25 ее высоты.

Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.

Такую схему без наличия опыта делать не рекомендуется: при малейшей неточности выполнения появляются распорные силы и конструкция становится нестабильной.

Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.

Вариант крепления стропил без распора на стены

Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.

Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.

Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках

Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.

Варианты стропильных систем со схватками

Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.

Схемы стропильных систем двускатных крыш со схватками

К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.

Крепление схватки к стропильным ногам и коньковому брусу

Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.

Системы наслонных стропил с подкосами

В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).

Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.

Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса

Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.

Система стропил со смещенным относительно центра вертикальным прогоном

Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.

Система для домов с двумя внутренними несущими стенами

Если в доме есть две несущие стены, устанавливают две подстропильные балки, которые расположены над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются лежни , нагрузка от подстропильных балок передается на лежни через стойки.

Системы с подстропильными балками

В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.

В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.

Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.

Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона

Для крепления стоек используются гвозди дляной 150 мм и болты 12 мм. Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.

Оставить комментарий


Adblock
detector