Стропильная система двухскатной крыши деревянного дома: Стропильная система двухскатной крыши, ее конструкция, схема и устройство, фото, видео
Стропильная система деревянного дома — требования, основные элементы, популярные формы крыши
Главной функцией крыши любого здания выступает защита внутренних помещений от воздействия атмосферных факторов в виде холода, ветра и осадков. В значительной степени прочность и надежность этой конструкции зависит от того, насколько правильно выполнена стропильная система деревянного дома. Именно она выступает в качестве несущей основы для теплоизоляционного материала и кровельного покрытия.
Требования к стропильной системе деревянного дома
Возведение крыши всегда предваряется разработкой проекта. Это объясняется тем, что выступающая в качестве основы стропильная система двухскатной крыши деревянного дома, а именно этот вариант конструкции считается самым распространенными, должна соответствовать нескольким важнейшим требованиям:
- Прочность. Все детали и части стропильной системы должны выдерживать нагрузку от расположенных выше материалов и конструкций.
Конечно же, для определения необходимых прочностных характеристик и, как следствие, оптимальных размеров каждого отдельного элемента выполняются соответствующие расчеты; - Жесткость. Действующие в настоящее время строительные нормы предусматривают максимальный размер допустимого прогиба, равный длине пролета, деленной на 200. Превышение этой величины недопустимо и с большой степенью вероятности приведет к разрушению конструкции крыши;
- Малый вес. Стропильная система, утеплитель и кровельное покрытие располагается в верхней части здания, оказывая серьезную нагрузку на все находящиеся снизу несущие конструкции. Поэтому крайне важно обеспечить необходимый уровень прочности и жесткости таким образом, чтобы вес крыши был минимально возможным;
Конечно же, для определения необходимых прочностных характеристик и, как следствие, оптимальных размеров каждого отдельного элемента выполняются соответствующие расчеты;
Добиться одновременного выполнения всех перечисленных требований достаточно сложно. При этом необходимо понимать, что два первых условия являются обязательными. При их несоблюдении попросту потребуется не только замена стропильной системы деревянного дома, но и, что вполне естественно, кровельного покрытия.
Основные части и элементы стропильной системы
Конструкция крыши деревянного дома подразумевает наличие трех основных элементов, в частности:
- конька, то есть верхней части конструкции;
- карнизов, по-другому называющихся свесами, которые располагаются снизу, а их количество зависит от формы крыши;
- скатов, которые размещаются между карнизами и коньком.
Количество используемых деталей и частей стропильной системы заметно больше. К числу наиболее важных элементов относятся такие. Во-первых, мауэрлат. Он изготавливается из бруса и располагается на стенах сруба. Его основная функция – передача нагрузки от стропильных ног на несущие ограждающие конструкции
Во-вторых, стропильные ноги, представляющие собой расположенные под наклоном балки, соединяющие конек и карниз.
Также необходимо обязательно отметить прогоны и стойки, выступающие важными элементами стропильной системы. Из названия очевидно, что первые располагаются горизонтально и монтируются на мауэрлат, а вторые устанавливаются на них вертикально.
Помимо указанных выше основных несущих элементов, стропильная система также включает обрешетку, подкосы и затяжки, а также кобылки. Наличие такого большого количества разнообразных элементов позволяет сделать конструкцию максимально прочной и жесткой, затратив при этом минимально возможное количество древесины и, как следствие, снизив ее массу и стоимость.
На практике выделяют два вида рассматриваемой системы – с наслонными и висячими стропилами. Второй вариант предусматривает их жесткое крепление к мауэрлату, невозможное для деревянных домов. Поэтому в подобных постройках применяется только первый вид стропильных систем.
Наиболее популярные формы крыши
В отечественном частном домостроении применяются самые разнообразные формы крыш, с использованием которых может быть возведен одно- или двухэтажный дом с деревянной стропильной системой.
Еще более простой является односкатная конструкция крыши. Однако, она применяется, главным образом, для небольших хозяйственных построек. Это объясняется тем, что при строительстве деревянного дома серьезных размеров будет заметный перерасход древесины.
Красивый и стильный облик зданию придает использование четырехскатных крыш, особенно ломаных. Основными разновидностями этого типа конструкций являются шатровые и вальмовые. Устройство стропильной системы, как, впрочем, и кровельного покрытия, в подобной ситуации представляет собой сложную с технологической точки зрения работу. Естественно, подобные крыши требуют повышенного расхода материалов и трудозатрат, что ведет к увеличению цены, которое компенсируется привлекательностью постройки.
Как построить стропильную систему для дома самому
Деревянные дома по праву пользуются большой популярностью у населения.
Деревянные дома отличаются не только красивым, самобытным внешним видом, они комфортны для проживания, да и дышится там не в пример легче. Сегодня мы рассмотрим, как построить стропильную систему самому.
Какую крышу лучше всего построить?
Крыша – венец дома. От качества материала и выполнения работ, правильного расчета и внешнего вида зависит общий вид дома. Если вы не рассчитываете на свои силы, лучше доверьте работы профессионалам. В принципе можно выбрать любую конструкцию крыши, однако, наиболее простая и экономичная в исполнении двускатная крыша. Итак, ниже вашему вниманию предлагается подробная инструкция по строительству стропильной системы для дома из бруса. Крыша состоит из двух частей:
- стропильной системы;
- кровли.
Из чего состоит система стропил
Стропила дома из бруса являются каркасом крыши. Система стропил состоит из следующих элементов:
- мауэрлат;
- стропила;
- конек;
- обрешетка;
- система подкосов.
Строительство стропильной системы крыш домов из бруса: роль мауэрлата в стропильной системе обычно выполняет верхний венец или выступающие за пределы стены потолочные балки.
Количество стропил определяется с учетом веса кровли, ширины дома, и угла установки ската. Однако расстояние между стропилами должно быть не более 2,5 метра. Стропильная система устанавливается вдоль длинной стены дома, поэтому ширина дома определяет высоту подъема конька, чем шире дом, тем выше конек.
Соединение стропил и обвязки
К соединению бруса обвязки и стропильной ноги нужно подойти со всей ответственностью, потому что именно на этом месте сконцентрированы все нагрузки крыши. Стропила и брус обвязки соединяются на шип. Бывает, что угол ската не позволяет стропилам опереться об обвязку, в таком случае в нем делают гнездо, если и этот вариант не подходит, к стропиле прибивают дополнительную накладку.
Соединение стропил с обвязкой можно делать с помощью пластин, металлических уголков и длинных гвоздей.
Обязательно посмотрите видео по теме статьи:
Собираем стропильные фермы и устанавливаем их на место
После того, как все стропильные ноги были изготовлены, их нужно собрать в стропильные фермы. Стропильные ноги крепятся по предварительно сделанному шаблону в накладку на коньке. Это крепление не сложное, но очень надежное. Как закрепить стропила для дома?
Готовые стропила устанавливаются на место, начиная с любого фронтона, и скрепляются между собой креплением коньковой доски.
Если дом большой (например, стропильная система двухскатной крыши полутораэтажного деревянного дома) с расстоянием более 7 метров — то для увеличения жесткости каркаса крыши монтируются дополнительные крепежные элементы: ригели, стойки, подкосы, распорки.
Настилается обрешетка.
Подробнее смотрите на видео:
Стропильная система дома из дерева 6х6
Для маленького строения 6х6 стропильную систему можно сделать с висячими стропилами. Так называются стропила, имеющие промежуточную опору в районе конька (ригель), но не имеющие средней вертикальной опоры. Висячие стропила упираются друг в друга верхней частью, а нижней в обвязку. Нагрузка на стены снимается с помощью системы ригелей.
Конструкция деревянной фермы крыши [Руководство по конструкции]
Последнее обновление: 6 июня 2023 г.
Проектирование деревянной фермы крыши для нового строительного проекта может быть сложной задачей.
Необходимо не только учитывать все нагрузки, действующие на крышу (снег, ветер, постоянные и временные нагрузки), но и выбирать тип фермы.
Но вы также должны знать, как проектировать деревянные элементы и обеспечивать прочность конструкции.
В этом посте мы шаг за шагом рассмотрим, как рассчитать внутренние силы, такие как момент и осевые силы.
Мы также определим статическую систему и размеры элементов стропильной крыши в соответствии с Еврокодом по древесине EN 1995-1-1:2004.
Не будем долго говорить, давайте углубимся в это.
🙋♀️ Что такое деревянная стропильная крыша?
Ферменная крыша представляет собой конструкционную систему крыши, расположенную между двумя опорами и несущую такие нагрузки, как ветер, снег и динамические нагрузки. По сравнению с другими фермами стропильная крыша обычно наклонена от опор к средней точке. Он состоит из верхнего пояса, нижнего пояса, диагоналей и соединений. Статически говоря, верхний и нижний пояса балок действуют в нормальных силах, поперечных силах и изгибающих моментах, в то время как диагонали, как правило, действуют как стержни и воспринимают только нормальные силы.
Проведя небольшое исследование, я обнаружил, что диагонали также могут называться:
- паутины
- стяжка (при натяжении)
- стойка (при сжатии)
верхний пояс иногда называют
- верхний пояс
и нижний пояс
- нижний пояс
- стяжка
Слышали ли вы другие названия компонентов фермы? Дайте нам всем знать в комментариях ниже, если у вас есть📝
Как уже упоминалось, существуют различные типы стропильной крыши, а это означает, что различные элементы могут быть построены с использованием различных материалов и систем.
Пример стропильной крыши можно увидеть на следующем рисунке, где в качестве верхнего и нижнего поясов выбраны цельные деревянные балки.
Верхние пояса имеют небольшой выступ.
Стенки/диагонали соединяют верхний и нижний пояса, что приводит к «дополнительной поддержке» этих элементов, поскольку уменьшается пролет.
Для ветровой системы крепления можно использовать либо стальные ветровые связи, либо деревянные доски, либо другое решение.
Однако эта система не смоделирована и не показана на рисунке.
.. а вот и 3D-модель, потому что они представляют собой даже лучшую визуализацию, чем 2D-изображения, не так ли?
Мы еще не рассмотрели ветрозащитные системы, как они работают, зачем они нам нужны, но хотели бы вы узнать больше? Позвольте мне знать в комментариях ниже.
Статическая система стропильной крыши состоит из 2 наклонных деревянных балок , соединенных друг с другом вверху шарниром.
Эти балки опираются на штифт и роликовую опору в самой нижней точке или – в случае консольного выступа кровли – вблизи самой нижней точки.
4 диагонали соединяют верхний и нижний пояса друг с другом. Эти диагонали или перемычки воспринимают только нормальные силы и поэтому моделируются как барные элементы .
Статическая система стропильной крыши представлена на следующем рисунке.
Чтобы не потерять контекст, статическая 2D-система представляет следующие стропила. Но он также может представлять любое другое сечение балок и стержней. Расстояние между стропилами составляет 4 м.
Ферменная крыша | Двухмерная статическая система, представляющая балки и стержни.Ферменная крыша, конечно же, также может иметь различную компоновку с меньшими/более широкими пролетами или более крутым наклоном.
⬇️ Характеристические нагрузки на ферменную крышу
Нагрузки в этой статье не приводятся. Расчет постоянных, временных, ветровых и снеговых нагрузок для скатных крыш мы подробно объясняли в предыдущих статьях.
Определенные значения нагрузки являются оценками из предыдущих расчетов.
| $g_{k}$ | 1,08 кН/м2 | Нормативное значение статической нагрузки | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| $q_{k}$ | 1 .0 кН/м2 | Нормативное значение динамической нагрузки 92$ за обе стропила. Мы разделили ветровую нагрузку из приведенной выше таблицы из-за сложности ветра с его районами и направлениями. В этом расчете мы будем ориентироваться только на внешнее ветровое давление для площадей площадью 10 м2. Направление ветра фронт
На следующем рисунке представлена статическая система стропильной крыши с линейными нагрузками. 92$ применяется к обоим стропилам.
 ➕ Сочетания нагрузок ферменной крышиК счастью, мы уже написали обширную статью о том, что такое сочетания нагрузок и как мы их используем. Если вам нужно освежить это, вы можете прочитать сообщение в блоге здесь. Мы решили включить $w_{k.I.}$ = -0,25 кН/м2 в качестве ветровой нагрузки в комбинации нагрузок, так как это ветровая нагрузка, приложенная к сечению, которое мы рассматриваем, и чтобы расчет был чистым. В принципе, следует учитывать все загружения. Однако, имея немного больше опыта, вы сможете исключить некоторые значения. В современных программах КЭ можно применять несколько значений ветровой нагрузки и автоматически генерировать комбинации нагрузок. Так что компьютер нам очень помогает. Только имейте в виду, что вы должны учитывать все ветровые нагрузки, но для простоты мы рассматриваем только 1 значение в этой статье😁. Сочетания нагрузок ULS Я знаю, что вы можете не понять, что это значит, когда вы делаете сочетания нагрузок в первый раз, но мы написали целую статью о том, что существуют нагрузки и как их применять на скатной крыше 😎.
👉 Определение свойств материала древесины🪵 Материал древесины фермыДля этого поста/учебника мы выбираем конструкционную древесину C24. Дополнительные комментарии о том, какой древесный материал выбрать и где получить свойства, были сделаны здесь. 92}$ |
F}$
35 * 4,32 \frac{кН}{м} + 1,5 * 2,12 \frac{кН}{м} + 0,6 * 1,5 * (-1,0 \frac{кН}{м})$
0 \frac{kN}{m})$⌚ Фактор модификации $k_{mod}$
Если вы не знаете, что такое коэффициент модификации $k_{mod}$, мы написали объяснение к нему в предыдущей статье, с которой вы можете ознакомиться.
Так как мы хотим, чтобы все было как можно короче, мы не будем повторяться в этой статье — мы только определяем значения $k_{mod}$.
Для жилого дома, который классифицируется как класс эксплуатации 1 в соответствии с EN 1995-1-1 2.3.1.3, мы получаем следующие значения продолжительности нагрузки для различных нагрузок.
| Собственная/собственная нагрузка | Постоянная |
| Постоянная нагрузка, снеговая нагрузка | Среднесрочная |
| Ветровая нагрузка 90 094 | Мгновенная |
Из таблицы 3.
1 стандарта EN 1995-1-1 мы получаем значения $k_{mod}$ для продолжительности нагрузки и конструкционной древесины C24 (Цельная древесина).
| $k_{mod}$ | |||
|---|---|---|---|
| Собственный вес/собственный вес | Постоянное действие | Класс эксплуатации 1 | 0,6 |
| Постоянная нагрузка, снеговая нагрузка | Среднесрочное действие | Класс эксплуатации 1 | 0,8 |
| Ветровая нагрузка | Мгновенное действие | Класс эксплуатации 1 | 1.1 |
🦺 Частный коэффициент для свойств материала $\gamma_{M}$
Согласно EN 1995-1-1, таблица 2.3, частный коэффициент $\gamma_{M}$ определяется как
$\gamma_{M} = 1,3$
📏 Допущение ширины и высоты ферменных балок и диагоналей
Определяем ширину w и высоту h конструкционного дерева С24 Верхний пояс балки Сечение 90 003
Ширина w = 120 мм
Высота h = 220 мм
.
. значения для диагонали сжатия определяются как
Ширина w = 60 мм
Высота h = 120 мм ал размеры натяжной диагонали определяются как
Ширина w = 60 мм
Высота h = 100 мм
.. и, наконец, размеры натяжного нижнего пояса равны
Ширина w = 100 мм
Высота h = 160 мм 90 003
💡 Любой расчет настоятельно рекомендуем делать в программе, где всегда можно обновить значения, а не от руки на бумажке! Я сделал эту ошибку, будучи бакалавром.
На любом курсе и даже в бакалаврской работе я все рассчитывал кроме сил (программа FE) на листе бумаги. 94 $
В проекте ULS (предельное предельное состояние) мы проверяем напряжения в деревянных элементах из-за изгиба, сдвига и нормальных усилий.
Чтобы рассчитать напряжения стропил, нам необходимо рассчитать изгибающие моменты, нормальные и поперечные усилия, вызванные различными нагрузками. Для выполнения этой задачи используется программа КЭ или балки.
🧮 Расчет изгибающего момента, нормальных и поперечных сил
Мы используем программу КЭ для расчета изгибающих моментов, нормальных и поперечных сил. Комбинация нагрузки 3 с динамической нагрузкой в качестве ведущей и снеговой нагрузкой в качестве уменьшенной нагрузки приводит к самым высоким результатам, которые мы визуализируем.
Комбинация нагрузок 3
Комбинация нагрузок 3 | Статическая нагрузка, Временная нагрузка, Снеговая нагрузка | Ферменная крышаКомбинация нагрузок 3 – Изгибающие моменты
Изгибающие моменты | Комбинация нагрузок 3 | Стропильная крышаРаспределение моментов верхних поясов вам что-то напоминает…?🤔
Может из сплошного бруса?😀
Комбинация нагрузок 3 – поперечные силы
поперечные силы | Комбинация нагрузок 3 | Ферменная крышаКомбинация нагрузок 3 – Нормальные силы
Нормальные силы | Комбинация нагрузок 3 | Ферменная крыша🔎 Проверка на изгиб и сжатие
Верхние пояса От макс.
изгибающий момент в пролете ( 7,25 кНм ) и усилие сжатия ( 117,2 кН ) в одной и той же точке можно рассчитать напряжение в наиболее критическом сечении. 9{-4}} \cdot \frac{0,22м}{2} = 7,49 МПа$
Напряжение сжатия:
$\sigma_{c} = \frac{N_{d}}{w \cdot h} = \frac{117,2 кН}{0,12м \cdot 0,22м} = 4,44 МПа$ 9 0003
Напряжения сопротивления деревянного материала:
$ f_{d} = k_{mod} \cdot \frac{f_{k}}{\gamma_{m}} $
От макс. усилие сжатия ( 37,04 кН ) по диагонали, мы можем рассчитать наиболее критическое напряжение.
21))
21))
M} \c dot \frac{f_{t.k}}{\gamma_{m}} $
Эти деревянные каркасы крыши известны как двойные фермы и должны быть собраны на стройплощадке. Они такие же прочные, как цельные стандартные фермы!
Платы 38 x 235 мм и 38 x 286 мм (2 x 10 и 2 x 12).
Это связано с тем, что для его изготовления потребуется больше материалов и времени.