Деревянные стропильные фермы – изготовление и установка

Стропильные фермы применяются в гражданском строительстве при обустройстве скатных крыш индивидуальных жилых и подсобных застроек. Конструкция стропильной системы определяется видом скатной крыши, размерами и конфигурацией здания. Качественное изготовление и установка стропильной системы обеспечивает безопасность дома и его надежную защиту от непогоды. Такая работа требует определенной теоретической подготовки и серьезных практических навыков.

Содержание:

1. Определение скатной крыши

2. Особенности скатных крыш

3. Структура стропильных систем

4. Материалы для ферм

5. Видео

Определение скатной крыши

Крышей здания принято называть верхнюю конструкцию возведенного строения, которая выполняет следующие функции:

1. защиту здания от неблагоприятных погодных условий;

2. теплоизоляцию верхней части здания;

3. восприятие нагрузок от выпавших осадков и ветрового воздействия.

Крыши могут быть плоскими или наклонными. В условиях российского климата, которому присущи частые дожди и обильные снегопады, крыши жилых зданий в частном домостроении принято делать наклонными, чтобы воспрепятствовать накоплению воды на крыше и возможному ее протеканию. Наклонные плоскости, формообразующие конструкцию крыши, называют скатами. Соответственно, такие крыши называют скатными.

Особенности скатных крыш

Скаты устанавливаются с уклоном, направленным к внешним стенам здания, чтобы естественным путем направлять в сторону осадочные и талые воды, тем самым выполняя функции водоотводов и снегосбросов. Стекающая с крыши по скатам влага попадает в водоприемные желоба и воронки, от них – в водосточные трубы, далее – в систему ливневой канализации. Наклон ската к условной горизонтальной плоскости называется уклоном крыши. Уклоны крыши могут быть от 5 до 90?, оптимальными с точки зрения равномерности распределения нагрузок по периметру несущих стен считаются уклоны скатов в пределах 35-45?. Форма скатной крыши зависит от конфигурации постройки в архитектурном проекте, при этом необходимо подобрать оптимальный уклон ската, обеспечивающий:

• наиболее быстрое стекание воды;

• минимальное скопление выпадающего снега;

• снижение снеговых и ветровых нагрузок (на крутом скате снег сползает, на малом уклоне его сдувает ветром).

На рис. ниже показаны основные виды скатных конструкций крыш жилых построек.

Дополнительная информация.

В индивидуальном домостроении наиболее популярными являются двускатные крыши, имеющие два ската, опирающиеся на стены одинаковой высоты. Двускатные виды крыш называют также «щипцовыми» из-за образующегося между скатами фронтонного треугольного пространства – щипцов.

Двускатные системы отличаются разнообразием современных дизайнерских вариантов и своеобразной креативностью исполнения.

На скатную крышу здания воздействуют два вида нагрузок:

• внутренние нагрузки постоянного характера, к которым относятся вес материала кровли и вес собственных элементов;

• внешние нагрузки временного характера, к которым относят тяжесть снегового покрова, вес возможных скоплений дождевой или талой воды, давление воздушных потоков ветров.

Наклонная конфигурация скатной крыши предполагает установку ограждающих и несущих конструкций, призванных обеспечить надежную и безопасную эксплуатацию крыши в экстремальных погодных условиях, присущих данному региону. Несущая система скатной крыши состоит из двух групп конструктивных элементов:

1. Обрешетки, на которую непосредственно укладывается кровельное покрытие. Для большинства покрытий обрешетку сооружают из деревянных брусков размерами 40х40 или 50х50 мм и досок 25х100 или 25х150 мм.

2. Стропильной фермы, воспринимающей нагрузки и передающей их на несущие стены и опоры здания. При изготовлении стропильных ферм наиболее часто используют доски сечением 50х150 и 50х200 мм.

На рис. ниже показан каркас строящегося дома с двускатной крышей, на которой ведутся работы по установке стропильной и кровельных систем.

Основное отличие функций обрешеток и стропильных конструкций состоит в следующем:

Функции обрешетки:

• на обрешетке крепятся кровельные и утеплительные материалы, поэтому наиболее подходящий материал для элементов обрешетки – дерево;

• обрешетка скрепляет наклонные стропильные ноги между собой, придавая фермам дополнительную жесткость;

• обрешетка передает тяжесть кровельной системы стропильным ногам, которые перераспределяют нагрузку по стропильным фермам.

Функции стропильных конструкций:

• формирование кровельной конфигурации и крутизны скатов в соответствии с архитектурным и художественным экстерьером здания;

• крепление финишного покрытия и компонентов кровельного «пирога»;

• восприятие и распределение нагрузок по несущим стенам и опорам здания;

• обеспечение прочности и жесткости верхней части всей строительной конструкции дома.

На рис. ниже отображены задачи, которые возложены строителями на стропильные системы.

Структура стропильных систем

Стропильные фермы представляют собой пространственные стержневые системы, геометрическая неизменяемость которых обеспечивается разбивкой основной конструкции на составляющие ее треугольники (треугольник является наиболее жесткой геометрической фигурой). На рис. ниже показан классический структурный треугольник стропильной фермы двускатной крыши с основными элементами, ее составляющими.

Базовыми элементами структурного треугольника, сообщающего жесткость всей конструкции, являются:

1. Стропильные ноги, нередко называемые стропилами, образующие две стороны структурного треугольника. При установке стропильной системы стропильные ноги укладывают вдоль ската крыши. На стропильных ногах фиксируется обрешетка кровли.

2. Затяжка является третьей стороной формообразующего структурного треугольника. Укладывать затяжку требуется строго горизонтально.

Дополнительную жесткость ферме придают вспомогательные элементы (рис. выше):

• подмоги;

• подкосы;

• вертикальные стойки.

Важно: Стропильные фермы являются стержневыми конструкциями. Поэтому в элементах фермы возникают только усилия растяжения-сжатия. Отсутствие напряжений изгиба позволяет вести расчеты стропильных балок на прочность по напряжениям растяжения-сжатия, что существенно уменьшает размеры сечения элементов фермы.

Для обустройства стропильной системы скатной крыши базовые треугольники стропильных ферм соединяются между собой при помощи следующих конструктивных элементов (рис. ниже, элементы выделены красным цветом):

• мауэрлат, предназначенный для равномерной передачи нагрузок от стропильных ног на несущие стены здания;

• прогоны, представляющие собой продольные балки для соединения стропил между собой. Выделяют коньковые прогоны, устанавливаемые на коньке крыши, и боковые прогоны;

• лежень, распределяющий нагрузку от кровельных стоек на внутреннюю несущую стену.

Материалы для ферм

Материалы для изготовления стропильных систем выбираются с учетом назначения постройки и нагрузок, которые должна выдержать установленная ферма. На скатной крыше может устанавливаться оборудование типа солнечных батарей, водяных баков или вентиляционных камер, поэтому обеспечение прочности элементов фермы достигается правильным выбором материалов для их изготовления.

В общем случае элементы конструкции фермы могут быть изготовлены из дерева, металлопроката, железобетона. В частном домостроении используются деревянные стропильные фермы, изготавливаемые из кругляка, брусьев различного сечения, из досок. Деревянные стропила импонируют простотой изготовления и монтажа, элементы из дерева удобно подгонять по месту, их несложно подтесать или укоротить и даже нарастить.

Важно: В целях увеличения срока службы всей кровельной системы древесину стропильных ферм необходимо обработать антисептиками для биологической защиты от гниения, грибка, плесени, насекомых и антипиренами для огнезащиты от возможных возгораний.

Размеры сечения пиломатериалов для стропил зависят от вида стропильной фермы и от шага установки стропил – при увеличении шага удельная нагрузка на стропила возрастает, что требует соответствующего увеличения сечения досок и брусьев. Для элементов двускатной фермы рекомендуются следующие типоразмеры сечений пиломатериалов:

• стропильная нога и затяжка – доска 50х150, 50х200 мм, иногда используется брус 100х150 или 100х200 мм;

• мауэрлат – квадратное сечение 100х100 или 150х150 мм;

• лежень – 50х100 или 50х150 мм (зависит от ширины стойки);

• стойки – 100х100 или 100х150 мм;

• прогоны и подкосы – 50х150 и 50х200 мм (зависит от ширины стропильной ноги);

• обрешетка – 25х100 или 25х150 мм. В зависимости от вида кровельного материала допускается 20х100 мм.

Монтаж стропильных ферм при возведении частного дома проводится на высоте 5 и более метров с огромными трудозатратами. Сборка фермы из тяжелых деревянных брусьев на высоте сопряжена с повышенной вероятностью травматизма, поэтому от исполнителей требуется строгое соблюдение всех регламентированных норм безопасного ведения подобных работ.

Видео