Соединение деревянных стропильных конструкций


Вопрос:

Какое более новое соединение деревянных стропильных конструкций (верхний узел) вместо гвоздевых и скобами вы можете предложить?

 

Ответ:

В решетчатой ферме треугольной формы верхний пояс работает на сжатие, а нижний - на растяжение.

Материалом для изготовления решетчатых ферм служат брусья, клееные дощатые массивы, доски или фанерные элементы.

Предварительную сборку фермы производят на бойке - специальном настиле.

В процессе сборки тщательно подгоняют друг к другу отдельные элементы фермы, затем размечают их и в разобранном виде перевозят к месту строительства.

Если фермы имеют небольшой пролет, они могут поставляться на стройплощадку в собранном виде.

Соединения в решетчатых фермах выполняют с помощью гвоздей, нагелей, стальных накладок или стержневых дюбелей, поставляемых в комплекте с конструкцией фермы.

Реже применяется клеевое соединение деталей.

Некоторые фермы раскрепляются в продольном направлении.

Это обеспечивает необходимую жесткость и сопротивляемость ветровым нагрузкам.

Обрешетка также обеспечивает жесткость всей конструкции.

Узлы стропильной системы.

Стропила соединяют между собой, а также с затяжками, стойками, подскосами, бабками, ригелями и т.п. с помощью врубок и накладок.

Отдельные детали стропил для большей прочности дополнительно скрепляют скобами, болтами, хомутами.

Способ выполнения в стропилах врубок зависит, главным образом, от характера действующих на них сил, а именно: будут ли эти соединения работать на растяжение, сжатие или изгиб.

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

Как показывают расчеты, стропила в пролете между мауэрлатной балкой и подстропильной ногой с размерами сечения, подобранными по прочностным характеристикам, часто не проходят расчет на прогиб и приходится увеличивать их высоту.

Изготовить стропильную ногу переменного сечения можно включением в нее дополнительной деревянной балки - подмоги.

Подмогу крепят в пролете между мауэрлатом и подстропильной ногой, ее высотой добирают высоту сечения стропила, чтобы оно проходило по расчету на прогиб.

Крепят подмогу болтовыми хомутами или металлическими зубчатыми пластинами.

Другой опасный узел в неразрезной стропильной ноге - опирание на подкос.

Так вот, в этой расчетной схеме подкос и есть то самое колено, здесь возникает самый большой изгибающий момент, из-за которого приходится увеличивать сечение всей стропильной ноги.

Прогиба в этом узле нет, поэтому можно увеличить не высоту стропила, а его ширину, путем закрепления двусторонних дощатых накладок.

Ширина накладок подбирается при расчете сечения стропила на максимальный изгибающий момент.

Накладки крепятся гвоздевым боем, болтами или, как и в предыдущем случае, болтовыми хомутами.

Если стропило уже усиливается подмогой, то ее нужно сделать длиннее и вывести край за узел опирания на покос.

В этом случае решается сразу две задачи: усиление опорного узла и прогиба в пролете.

При реконструкции кровли под более крутой скат устанавливают новые стропила, сращивая их со старыми (если они не сгнили) дощато-гвоздевой перекрестной стенкой.

Образующаяся при этом ферма обеспечивает не только новый уклон, но и повышенную жесткость стропильной конструкции.

Этот метод позволяет не разбирать старую крышу и ускоряет работы, но и подкрышное пространство не увеличивает.

Если целью изменения уклона скатов было устройство мансарды, то объем чердака останется прежним.

Иногда случается так, что конец стропильной ноги подгнивает, опирание на мауэрлат получается ненадежным, в этом случае к нижнему концу стропильной ноги можно прикрепить дополнительные подкосы, которые упирают в ту же мауэрлатную балку или в дополнительный лежень.

Рекомендуется раздвигать нижние концы дополнительных подкосов - они обеспечивают лучшую устойчивость стропила.

А подкосы, опертые на дополнительный лежень, частично могут уменьшить прогиб стропила в пролете между подстропильной ногой и мауэрлатом. Дополнительные подкосы крепят гвоздевым боем с опиранием в прибоины на стропиле.

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

Также загнивание может наступить при отсутствии или повреждении пароизоляции и воздушных продухов в конструкции утепленной мансардной крыши или закупоривании их концов.

Либо при увлажнении древесины стропильных ног и мауэрлата в крышах любого типа при протечке кровли, либо при отсутствии гидроизоляционного слоя между древесиной и кладкой стены и увлажнении древесины от кладки.

Существует несколько способов восстановления и усиления поврежденных конструкций.

Применение деревянных накладок.

Их используют при одиночном повреждении стропильных ног.

Усиление проводят путем установки усиливающих деревянных накладок с закреплением болтами или гвоздевым боем.

Опирание накладок на мауэрлат должно быть всем торцом с последующей установкой проволочной скрутки.

Использование прутковых протезов.

Их применяют при массовом повреждении стропильных ног.

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

Протез надевают на стропильную ногу и укладывают на мауэрлат.

Спиленный торец стропильной ноги упирают в опорную площадку протеза, которая предотвращает ее сползание.

Жесткость верхнего сжатого пояса протеза обеспечивает подкосная решетка.

Использование накладок, опирающихся на балку.

Этот вариант применяют при необходимости замены сгнившего участка мауэрлата и конца стропильной ноги.

До начала работ стропильную ногу укрепляют временными опорами, вырезают сгнившие участки ноги и мауэрлата, забивают в кладку костыли и укладывают на них балку длиной 1 м. Если конструкция стен и перекрытия позволяет, а чаще всего это именно так, то на стену или перекрытие укладывают метровый кусок лежня.

В эту балку упирают два подкоса, закрепленные на гвоздях по обе стороны стропильной ноги.

Обрешетку поддерживают новой удлиненной кобылкой.

При недостаточном воздухообмене чердачного помещения, а вследствие этого развитии грибковых спор и загнивании древесины деревянных конструкций крыши проводят ряд мероприятий для восстановления вентиляции.

В чердачном помещении следует изучить характер движения воздуха, определить температуру воздуха на верхней границе утеплителя (она не должна превышать 2 °С при любой отрицательной температуре наружного воздуха) и устроить дополнительные продухи и слуховые окна.

Площадь сечения слуховых окон и продухов должна составлять 1/300-1/500 площади чердачного перекрытия.

Ширина продухов должна быть в пределах 2-2,5 см.

Нужно измерить и при необходимости увеличить до расчетной толщину утеплителя.

Слежавшийся утеплитель необходимо разрыхлять примерно один раз в пять лет.

У наружных стен при ширине до 1 м толщина его может быть увеличена до 50% выше расчетной.

Следует проверить и, если необходимо, восстановить пароизоляцию под слоем утеплителя.

Сечение бруса, используемого для изготовления стропил, зависит от длины стропильного элемента, шага установки стропил, расчетной величины нагрузок.

Данные нижепредставленной таблицы не подменяют полноценного расчета несущей способности стропильной конструкции, их можно рассматривать как рекомендательные для не сложных по конструкции кровель.

В таблице даны значения, соответствующие возможным максимальным нагрузкам на стропильную конструкцию, для московского региона.

Также данные таблицы подготовлены с учетом сортамента пиломатериалов, выпускаемого российскими предприятиями, согласно ГОСТ 24454-80 (необработанная древесина).

Длина стропильного элемента (м)/шаг установки стропил (см)

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

60

40х150

40х175

50х150

50х150

50х175

50х200

50х200

90

50х150

50х175

50х200

75х175

75х175

75х200

75х200

110

75х125

75х150

75х175

75х175

75х200

75х200

100х200

140

75х150

75х175

75х200

75х200

75х200

100х200

100х200

175

75х150

75х200

75х200

100х200

100х200

100х250

100х250

215

100х150

100х175

100х200

100х200

100х250

100х250

-

 

Возможные сечения других элементов стропильной группы

Для мауэрлатов используют брус 100х100 мм, 100х150 мм, 150х150 мм.

Для диагональных ног и ендов чаще всего применяют брус сечением 100х200 мм.

Прогоны выполняют из бруса 100х100 мм, 100х150 мм, 100х200 мм.

Затяжки могут быть выполнены из бруса 50х150 мм.

Для ригелей, выступающих опорой для стоек, применяют брус сечением 100х150 мм, 100х200 мм.

Материалом стоек чаще всего выступает брус 100х100 мм или 150х150 мм.

Кобылки, доски карнизного короба, подкосы обычно выполняют из бруса 50х150 мм.

Лобовые доски, подшивочные доски имеют сечения 22-25 х 100-150 мм.

Любая стропильная конструкция, для того чтобы иметь конструктивную "жесткость", должна состоять из сопряженных друг с другом треугольников - геометрических фигур, не имеющих “свободы”.

Стропильные конструкции разделяют на два типа: наслонные, опирающиеся концами и средней частью (в одной или нескольких точках) на стены здания или опоры, и висячие, опирающиеся только концами на затяжку, а она - на стены здания, без промежуточных опор либо на опорный брус (мауэрлат).

Наслонные стропильные конструкции устраивают тогда, когда расстояние между опорами (пролет) не превышает 6 м.

Добавление в конструкцию затяжки, бруса, горизонтально врезаемого между двумя стропилами ниже конька, позволяет увеличить максимальное расстояние между опорами до 8 м.

При наличии одной дополнительной опоры ширина, перекрываемая наслонной стропильной конструкцией, может быть увеличена до 10-12 м, а при двух опорах - до 16 м.

Нижние концы стропильных ног опираются, в деревянных рубленых или брусчатых зданиях - на верхние венцы, в деревянных каркасных зданиях - на верхнюю обвязку, в каменных - на опорный брус (мауэрлат).

Расположение стропил зависит от размеров контура здания в плане и наличия в нем внутренних опор в виде стен или колонн.

Висячие стропильные конструкции представляют собой две стропильные ноги, соединенные снизу затяжкой, не давая "разъехаться" основаниям стропильных ног.

Для уменьшения прогиба стропильных ног при пролетах до 8 м параллельно затяжке, работающей на растяжение, врезают дополнительную затяжку (между затяжкой и вершиной стропил), работающую на сжатие, а при пролетах более 8 м устанавливают бабку (стойку) с подкосами.

Элементы стропильной конструкции, соприкасающиеся с кирпичной кладкой, необходимо защитить от гниения прокладкой из двух слоев рубероида и тщательно антисептировать.

Все сопряжения элементов деревянных стропил выполняют в виде врубок с применением накладок, скоб диаметром 10 мм, болтов диаметром 12 и 16 мм и гвоздей 4,0х100 мм, 5,0х150 мм, 5,0х200 мм.

Как правило, врубки при изготовлении стропильной конструкции приходится делать под острым углом, для получения качественного результата рекомендуется использовать шаблоны.

Брус мауэрлат крепят к кладке при помощи штырей диаметром 10 мм длиной 400 мм.

Стропило упирается в мауэрлат и жестко притягивается при помощи скрутки из проволоки диаметром 4-6 мм.

При монтаже стропил сначала устанавливают крайние пары стропильных ног, проверяют параллельность их граней.

Для этого соединяют с помощью двух натянутых шнуров верхний угол одной стропильной пары с нижним углом другой пары и наоборот.

В месте пересечения, в середине плоскости крыши, шнуры должны лишь слегка коснуться друг друга.

В любом другом случае единая плоскость между установленными парами отсутствует и требуется устранение причины.

Натягивается шнур и по коньку стропильной конструкции, по нему устанавливают промежуточные пары стропильных ног, тщательно выравнивая каждую из них.

В том случае, если на место монтажа мансардного окна или выхода дымохода попадает стропило, допускается вырезка части стропила, с установкой поперечных распорок из бруса того же сечения.

Расстояние от стропильных ног и обрешетки до дымохода, согласно СНиП, не должно быть менее 13 см.

Плотничные замки используют с давних времен, придавая местам соединения деревянных элементов прочность, а всей конструкции каркаса - необходимую жесткость.

В каркасах зданий чаще всего используют замки внакладку и замки в сковородень.

Замок угловой внакладку может быть первого, второго и третьего рода.

Это самый простой вид замка, когда в каждой детали делается прямоугольная выборка на половину толщины заготовки.

Отсюда и название замков (вполдерева), которое часто используется в обиходе.

Замок первого рода применяется тогда, когда заготовки соединяют концами под прямым углом друг к другу.

Для изготовления такого замка отступают от торца заготовки на ширину торца другой заготовки и делают вырубку до половины толщины древесины.

Точно так же поступают и с концом другой заготовки.

Детали соединяют между собой и скрепляют на клею, гвоздями или нагелями в зависимости от эксплуатационных нагрузок, в которых будет находиться сопрягаемое место.

Замок второго рода используется при сопряжении деталей между собой под прямым углом, образуя Т-образное соединение.

Соответственно, замок третьего рода образует крестообразное соединение деталей под прямым углом друг к другу.

Замки угловые в сковородень более сложны в исполнении, однако они способны нести большую эксплуатационную нагрузку.

Простой сковородень (позиция А) применяется для угловых соединений деталей одинаковой толщины.

Для этого на торце одной заготовки вырезают трапецию, а на второй вырубают гнездо той же формы и размеров.

Простой сковородень с прирезкой (позиция Б) применяют, когда соединяемые детали имеют разную толщину.

В этом случае на конце одной детали вырезают трапецию, а на второй - вырубают гнездо, глубина которого равна толщине первой детали.

Соединения на лобовых врубках не требуют специального оборудования, они просты в изготовлении и надежны в эксплуатации.

Для передачи монтажных нагрузок в лобовых врубках часто используют вспомогательные металлические крепления: скобы, болты, штыри и т.п.

Стропильная нога, врубленная в балку (затяжку), под действием внешних сил давит на конец затяжки, что может вызвать откол крайнего верхнего куска древесины.

Чтобы этого не случилось, стропильную ногу врубают зубом, шипом или одновременно и тем, и другим Концы затяжки не скалывают, если врубка выполняется на расстоянии не менее 250-300 мм от края.

Для получения шипового стропильного замка нижний конец стропильной ноги причерчивают к затяжному брусу или к балке по уклону и прирубают с боков по 1/3 ширине бруса, а оставшаяся средняя часть будет составлять основу шипа, острый конец которого обрубается по наугольнику.

Соответственно шипу для него вырубают гнездо в балке. Двойной шип получают точно так же, с той лишь разницей, что вместо одного рубят два, а иногда и три шипа

Узел врубки необходимо обязательно стянуть болтом, устанавливаемым перпендикулярно верхнему поясу, либо скобами с двух сторон.

Болт называется аварийным.

Он должен воспринимать усилие верхнего пояса.

Кроме того, плоскость соприкосновения должна быть расположена так, чтобы ось примыкающего сжатого элемента проходила через середину плоскости смятия.

Глубина врубок должна быть не менее 2 см, а длина плоскости скалывания не должна быть менее 1,5 ширины бруска.

В коньке стропильные ноги сращивают между собой вполдерева.

Часто для усиления этого крепления используют деревянные или металлические треугольные косынки (накладки).

При этом косынки могут быть как накладными, так и врубаться в стропила в виде вставного шипа.


Удаление страницы

Вы уверены, что хотите удалить страницу "Соединение деревянных стропильных конструкций"?