Содержание

Стропильная ферма ломаной щипцовой крыши: схема, конструкция и специфики монтажа

Есть пару вариантов крыш, под которыми можно расположить удобное помещение для жилья. Для того чтобы обеспечить самый большой объём подкровельного чердачного пространства, необходимо выбрать подходящий наклонный угол скатов и помнить о снеговой и нагрузке ветра на крышу. Мы будем рассматривать одни из самых популярных конструкции мансардной стропильной фермы в условиях средней полосы.

Конструкция стропильной фермы ломаной щипцовой крыши

Ломаная щипцовая крыша предоставляет шанс получить дополнительное полезное пространство при относительно небольших материальных вложениях, благодаря этому такое решение в архитектурном стиле завоевало высокую востребованность. Так что же именуется мансардой?

Манса?рда (от фр. mansarde) — эксплуатируемое пространство чердака (как жилое, так и нежилое помещение), возникаемое на последнем этаже дома, либо последнем этаже части дома, с ломаной щипцовой крышей.

Википедия

https://ru.wikipedia.org/wiki/Мансарда

Мансарда размещается в пределах несущей стены строения и опирается на них через мауэрлат, горизонтальные балки (затяжки) и стропильные ноги. Чем больше пространство чердака, тем больше его практичный объём, который достигается путём увеличения наклонного угла скатов и образуется очень сложной стропильной фермой. Расположение стропильных систем ломаной щипцовой крыши зависит от конструкции, которая может быть различных типов, а конкретно:

Шатровая или пирамидальная конструкция с очень маленьким объёмом пространства между гидроизоляцией и кровельным материалом.

Скаты шатровой конструкции опираются на боковые стропильные ноги и центральную стойку, благодаря этому объём пространства между гидроизоляцией и кровельным материалом тут минимален

Стропильные ноги четырехскатной крыши создают два треугольных и два трапециевидных ската

Многоскатная крыша позволяет оборудовать настоящий мансардный этаж

Щипцовая крыша просит наименьших расходов времени работы и малого расхода материалов для строительства

Ломаная мансардная крыша считается идеальным решением по соотношению стоимости строительства к объёму полезного пространства мансарды

Стропильная ферма должна держать регулярные нагрузки, состоящих из веса конструктивных компонентов, теплоизолятора и покрытия для кровли. По мимо этого, есть переменные нагрузки, зависящие от силы ветра и от веса снега на кровле. Выбор сечения несущих компонентов и способа их соединения должен быть направлен для создания максимально прочной и жёсткой конструкции, одинаково распределяющей нагрузку на стенки строения.

В зависимости от ширины строения используются различные виды мансардных стропильных ферм, которые разделяют на висячие, наслонные и комбинированные.

Висячими называют стропильные ноги, которые опираются на стенки строения через мауэрлат и затяжку, а сверху создают конёк. При таком способе соединения отсутствует переходная опора, а распирающее давление на стенки дома уменьшается при помощи ригелей, стоек и подкосов. Система висячих стропильных систем в большинстве случаев применяется при ширине строения не более шести метров.

Для компенсации распирающих усилий в висячих стропильных конструкциях с длиной пролёта до шести метров применяются затяжки и ригели

Наслонные стропильные ноги имеют одну или несколько опор в середине дома

В конструкции ломаной мансардной крыши верхние стропильные ноги являются висячими, а находящиеся снизу ? наслонными

Схема стропильной фермы ломаной щипцовой крыши

Для строительства крыши нужно иметь проект, в котором указан список и размер конструктивных компонентов, а еще способ их соединения. Чтобы понимать принцип и очередность монтажа, необходимо знать назначение компонентов стропильной группы и способ примыкания крыши к поверхности стен строения. Ломаная щипцовая крыша состоит из таких элементов:

связующим элементом между поверхностью стены строения и стропильной группой считается мауэрлат, который фиксируется на стенки дома шпильками, скобками или анкерными болтами;
на мауэрлат параллельно короткой стене строения фиксируются затяжки, а вдоль длинной стороны монтируются лежни;
на центральном лежне устанавливаются стойки стоящие вертикально;
на стойки опирается коньковый прогон;
стропильные ноги частью вверху опираются на коньковый прогон, а нижней частью соединяются с затяжкой, образовывая свес карниза;
стропила сверху соединяются ригелями;
на четырехскатных крышах применяются накосные стропила и короткие нарожники;
добавочной опорой накосным стропилам служат шпренгели;
для промежуточного крепления стропильных систем применяются стойки и подкосы;
если понадобится стропильные ноги удлиняются кобылками.

Ключевыми несущими элементами ломаной щипцовой крыши являются стропильные поперечные балки, лежни и затяжки, а еще стойки стоящие вертикально и коньковый прогон

На схеме указываются размеры компонентов стропильной фермы, их расположение, наклонные углы и способы врезки в соединительных узлах. В первую очередь также приводится информация о расположении сдвоенных стропильных систем, наличии дополнительных опор, размерах карнизных и наклонных свесов.

Схема считается главным документом для сборки стропильные системы, в ней отображаются все необходимые параметры. Но перед раскроем материала нужно ещё один раз проверить расчёты и создать шаблоны важных деталей. При отсутствии проекта провести расчёты и создать схему необходимо самому.

Шаг стропильных ног ломаной щипцовой крыши

Перед тем как приступить к работам необходимо подобрать шаг стропильных ног ломаной щипцовой крыши. Расстояние между стропильными ногами и нарожниками (в случае четырехскатной крыши) зависит от определенных факторов:

размера строения;
типа стропильной фермы;
постоянной и переменной нагрузки на кровлю;
сечения стропильных систем, стоек и укосов;
вида покрытия для кровли;
типа и шага обрешётки;
размеров теплоизолятора.

Для стропильных систем, обрешётки и контробрешётки подбирают материал хвойных пород в согласии со СНиП II-25, а нагрузку на стропильные ноги рассчитывают по СНиП 2.01.07 и СТ СЭВ 4868. Исходя из изложенного в нормах строительства и правилах, необходимо заявить, что для стропильных систем длиной менее девяти метров применимо сечение бруса от 50Х150 до 100Х250 мм при этапе от 60 до 100 см. Размер строения влияет на конструкцию фермы и наличие стоек, подкосов и ригелей, использование которых увеличивает прочность стропил и дает возможность повысить шаг между стропильными ногами до 120 см и более. Как правило для выбора шага применяют справочные таблицы, которые содержат советы с учитыванием длины стропильных систем и сечения бруса.

Таблица: зависимость шага между стропильными ногами от сечения бруса и длины стропильных систем

Длина стропильных систем, м	Шаг стропильных ног, см	Сечение стропильного бруса, см
до 3	120	8Х10
до 3	180	9Х10
до 4	100	8Х16
до 4	140	8Х18
до 4	180	9Х18
до 6	100	8Х20
до 6	140	10Х20

Вид применяемого покрытия для кровли также оказывает влияние на выбор шага стропильных ног, из-за того что разнообразные материалы имеют различный вес:

черепица все зависит от вида весит от 16 до 65 кг/м 2 , асбестоцементный волнистый кровельный лист ? 13 кг/м 2 . Такие тяжёлые покрытия предполагают уменьшение шага стропил до 60–80 см;
вес покрытий из металла и еврошифера не будет больше 5 кг/м 2 , благодаря этому шаг стропильных ног можно повышать до 80–120 см.

На четырехскатных крышах шаг нарожников при любых обстоятельствах подбирают равным 50–80 см чтобы придать скату большей жёсткости.

По мимо этого, шаг установки стропильных систем зависит от:

частоты расположения затяжек, на которые опираются стропильные ноги, если подобран конкретно данный вариант крепежа стропил;
обрешётки, которая бывает тяжёлой ? непрерывное основание под пергамины или лёгкой, ? разреженной, настилаемой из досок 25Хсто милиметров с шажком 25–45 см. Непрерывная обрешётка имеет значительную прочность, благодаря этому дает возможность повысить расстояние между стропильными ногами;
ширины теплоизолятора, который ложится в межстропильное пространство. Изготовители производят материалы для теплоизоляции шириной 610 и 1220 мм, но уточнить такой параметр нужно у поставщика.

При подборе шага между стропильными поперечными балками было бы неплохо иметь в виду размер теплоизолятора, который станет закладываться в пространство между гидроизоляцией и кровельным материалом

Длина стропильных систем и обрешётки ломаной щипцовой крыши

При самостоятельных расчётах размеры некоторых конструктивных компонентов крыши приходится вычислять по имеющимся размерам строения и наклонному углу скатов. Длину стропильных систем порой приходится исправлять для разнообразных видов ломаной щипцовой крыши, выбирая идеальные размеры всей конструкции в общем.

Допустим, что ключевые размеры строения известны и нужно высчитать длину стропильных поперечных балок для нескольких возможных вариантов наклонного угла и типа крыши. Пускай половина ширины строения L составляет 3 м, размер карнизного ската ? 50 см.

Для щипцовой крыши с уклоном в 45 о длина стропильных систем будет равна C = L / sin 45 о = 3,5 / 0,71 = 4,93 м, а высота конька H = L • tg 45 о = 3,5 • 1 = 3,5 м.
Для более пологой щипцовой крыши с наклонным углом в 37,5 о длина стропильной ноги С = 3,5 / sin (90 о -37,5 о ) = 3,5 / cos 37,5 о = 3,5 /0,79 = 4,43 м. Высота конька H = 3,5 • tg 37,5 о = 3,5 • 0,77 = 2,70 м.
Вариант мансардной ломаной крыши предполагает применение стропильных систем с самым разнообразным наклонным углом и разной длиной. Благодаря этому они являются в отдельности. Если видоизменить конструкцию так, что наклонный угол нижних скатов станет равным 60 о , а верхних ? 30 о , то размеры стропильных систем будут следующими:
- длина нижней поперечные балки C₁ = 1,55 / cos 60 o = 1,55 / 0,5 = 3,1 м;
- длина верхней поперечные балки C₂ = 1,95 / cos 30 o = 1,95 / 0,87 = 2,24 м.

Длину стропильных систем нужно исправлять в зависимости от конструкции стропильной фермы и длины карниза крыши

Дополнительные расчёты показывают, что увеличение наклонного угла нижнего ската с 60 до 70 о даст возможность прирастить ширину мансарды на 10%.

Длину обрешётки, объединяющей стропила, формируют, Если учитывать наклонные свесы, которые оберегают стены фасада от осадков. Длина наклонного свеса зависит от высоты строения и подбирается в границах от 40 до 60 см. Благодаря этому вся длина ската будет равна длине дома, увеличенной на удвоенную длину свеса.

Предположим, что длина дома равна 10 м, а наклонный свес составляет 0,6 м. Тогда размеры обрешётки стоит рассчитывать из учёта длины ската, равной 10 + 0,6 • 2 = 11,2 м.

Рассчитывать параметры обрешётки следует с учитыванием длины фронтонных и карнизов крыши

Любая корректировка проекта просит щепетильного пересчёта показателей стропильной фермы с учитыванием возникших изменений.

Видео: расчёт ломаной щипцовой крыши

Узлы стропильной фермы ломаной щипцовой крыши

Узлы стропильной фермы крыши собой представляют место соединения индивидуальных элементов в общую систему, которая дает возможность одинаково распределять нагрузку на стенки строения. Соединение выполняется гвоздиками, шурупами или болтами при помощи накладных элементов из дерева или железных угольников и пластин, а еще путём соединения в паз. Для строительства щипцовой крыши применяют следующие ключевые узлы:

Коньковый узел, обеспечивающий соединение стропил между собой и коньковым прогоном.
Места, в которых ригель связует стропильные ноги чтобы придать хорошую прочность и жёсткости стропильным системам.
Крепежные точки подкосов и стоек, которые придают дополнительную опору стропильным системам.
Карнизный узел, в котором стропильные ноги фиксируются к затяжке или мауэрлату, образовывая свес карниза.

Узловые соединения стропильной фермы обязаны производится таким образом, чтобы обспечивалось максимально жёсткое крепление компонентов между собой

Для двускатной ломаной мансардной крыши отличительным считается узел, где соединяются нижняя и верхняя стропильные поперечные балки, вертикальная стойка, ригель и прогон. Такое не простое соединение просит использования врезок, болтов, стальных пластин и строительных скоб.

В самом сложном узле ломаной крыши соединяются пять стропильных компонентов

Самым не простым узлом четырехскатной ломаной щипцовой крыши считается место соединения боковых или диагональных стропил с мауэрлатом. Боковое стропило снизу опирается на угловой брус мауэрлата и на врезанную балку, в ином варианте между врезанной балкой и стропильной ногой ставится вертикальная стойка или шпренгель. Верхняя часть четырехскатных стропильных систем фиксируется к коньковому прогону при помощи болтов или гвоздей.

Накосные стропила четырехскатной крыши несут на себе самую большую нагрузку, благодаря этому узел их соединения с мауэрлатом необходимо обдумывать очень внимательно

Описанные узлы используются очень часто при установке стропильных ферм различных конструкций и дают возможность выполнить монтаж несущих компонентов собственными силами. Для эффектной и хорошей сборки нужны чертежи и изготовление шаблонов с выверенными углами стыков и врезок.

Видео: узлы стропильной фермы

Расчёт стропильной фермы ломаной щипцовой крыши

Стропильная ферма служит основой крыши, благодаря этому важно подобрать ту конструкцию, которая лучше подходит условиям климата региона и имеющимся требованиям к габаритам мансарды жилого типа. После выбора конструкции выполняется расчёт наклонного угла скатов и высоты конька для необходимого размера помещения мансардного этажа. Вычисления изготавливаются с учётом размера карниза по следующим формулам:

L_bc = L_a_c • tg A, где L_bc ? высота конька, L_ac ? половина ширины дома с учитыванием карниза крыши, A ? наклонный угол ската.
L_c = L_bc /sin A, где L_c ? длина стропильной ноги.

Расчёт стропильной группы ломаной щипцовой крыши выполняется при помощи несложных тригонометрических формул

Значение тригонометрических функций можно найти в справочных таблицах.

Таблица: значения тригонометрических функций для самых разных наклонных углов ската

Наклонный угол ската A, град.	Значение tg A	Значение sin A
20	0,36	0,34
25	0,47	0,42
30	0,58	0,5
35	0,7	0,57
40	0,84	0,64
45	1	0,71
50	1,19	0,77
55	1,43	0,82
60	1,73	0,87

Очень сложным во время проектирования ломаных щипцовых крыш считается подсчёт пиломатериала. Высчитать кол-во нужных стропильных систем и увязать их с обычной длиной в 6 м порой случается не легко. Допустим, что мы подобрали очень сложную в расчётах крышу с четырьмя скатами размером 10Х13 м с учитыванием карнизов крыши длиной 80 см и наклонным углом скатов 45 о . Тогда боковые стропильные ноги будут иметь длину 5 / sin 45 о = 7,04 м. Благодаря этому типовый шестиметровый брус нужно будет удлинять. Как правило для стропильных систем длиной немножко побольше 6 м применяют брус 100Хдвести миллиметров или доску 50Х250 мм.

Если здание имеет внушительные размеры, то для него нужны стропильные ноги длиннее классического размера в 6 м, благодаря этому брус приходится удлинять

Что же касается горизонтального бруса перекрытия, то потому как ширина строения равна 10 м, затяжки должны состоять из 2-ух частей, которые либо опираются на межкомнатную перегородку строения, либо состыковываются между собой усиливающими элементами и опираются на прогон. Для затяжек и прогонов применяют брус у которого сечение не менее, чем 50Хдвести миллиметров. Вдоль периметра строения проходит мауэрлат, для которого применяется брус 150Хсто пятьдесят миллиметров или 200Хдвести миллиметров. По избанной нами схеме периметр строения составляет 39,6 м, благодаря этому для установки мауэрлата потребуется семь шестиметровых брусьев. Размеры всех других компонентов стропильной фермы не будут превосходить 6 м.

Вес пиломатериала стропильной фермы рассчитывается путём суммирования длин всех компонентов с определённым сечением и пересчёта их количества в кубические метры. Это нужно для определения массы всей крыши, а еще бывает необходимым при закупке и перевозке материала. Подсчёт выполняется по таблице, а потом полученные значения умножаются на вес 1 м 3 пиломатериала.

Таблица: расчёт количества пиломатериала в 1 м 3 и объём одной единицы материала

Сечение пиломатериала, мм	Кол-во единиц в 1 м 3 при длине 6 м	Объём единицы длиной 6м, м 3
25Х200	33,3	0,03
50Х200	16,6	0,06
50Х250	13,3	0,075
150Х150	7,4	0,135
100Х200	8,3	0,12
200Х200	4,1	0,24

Сосновый пиломатериал при 12% влаги весит 505 кг/м 3 , при транспортной влаги 25% ? 540 кг/м 3 . Вот некоторые варианты расчётов:

Если в 1 м 3 материала сечением 50Хдвести миллиметров содержится 16,6 досок, то вес одной доски будет равным 540 / 16,6 = 32,5 кг.
Если покупается 25 м 3 пиломатериала, то весить он будет 25 • 540 = 13 500 кг.
Если требуется 100 досок 25Х200, то нужно приобрести 100 / 33,3 = 3 м 3 древесины, которая будет весить 3 * 540 = 1 620 кг.

Нужно отметить, что обрезной пиломатериал было бы неплохо покупать с наименьшей влажностью, чтобы после того как провели монтажные работы он не коробился и не растрескивался, тем более это касается бруса большого сечения. Для строительства стропильной фермы влага дерева не должна быть больше 18%.

Монтаж мансардной стропильной фермы

Монтаж стропильной фермы с жилым пространством между гидроизоляцией и кровельным материалом просит правильной подготовки. Следует смонтировать комфортные леса, настилы и лестницы, а еще снабдить места для работы страховочными верёвками. Рабочие обязаны быть снабжены специальной одеждой, защитными средствами и исправным оборудованием. На земля нужно подобрать ровное место для подготовительной сборки ферм, маркировки углов и изготовления шаблонов. Все элементы из дерева обязаны быть обработаны дезинфицирующими и противопожарными составами.

После чего можно приступить к работам, которые проходят в следующей очередности:

Если например дом строится из шлакоблоков, то мауэрлат комфортнее всего ложить на резьбовые шпильки, замурованные в стенку в процессе её кладки

Стойки стоящие вертикально, верхние затяжки и горизональные прогоны создают каркас помещения мансардного этажа

После того как произошла установка всех стропильных поперечных балок остаётся положить обрешётку и прибить лобовую доску

Мы посмотрели сборку стропильной фермы на примере ломаной крыши. Сооружение прочих конструкций состоит из подобных операций и по большей части заключается в выполнении работ по проектной схеме крепления, где показаны способы соединения компонентов стропильной фермы. Если есть наличие тщательно рассчитаные чертежей бригада из четырёх человек в состоянии собрать крышу со стропильной фермой разной сложности.

Видео: монтаж ломаной щипцовой крыши

Мы посмотрели стропильную группу ломаной щипцовой крыши, её конструкцию, расчёт, а еще схему и описание ключевых узлов. Предоставили вариант пошагового монтажа конструкций несущего типа мансарды, приложили иллюстрации и видео, которые поясняют порядок сборки конструктивных компонентов ломаной щипцовой крыши. Теперь её удачное строительство зависит исключительно от тщательности выполнения требований руководств и технологий и наличия у исполнителей особых навыков проведения строительных работ. Хотим Вам пожелать успехов.

Стропильная система мансардной крыши, в том числе ее схема и конструкция, а также особенности