Двухскатный навес из профильной трубы чертежи

Тема настоящей нашей статьи: Стропила для крыши дома своими руками. Советы и рекомендации.

Проектирование металлической стропильной фермы

Данную работу, проектирование и расчет односкатной фермы 9,0 м,  предложила директор проектной фирмы. Я им когда-то выполнил пару  объектов в период загруженности летом. Эта задача относится к несложным, и обычно проектировщики сами справляются. Видимо большие объёмы изготавливания, а в этом случае Заказчик может и заказать недорогую проверку и на стороне.

Да интересный момент, не знаю зачем им нужны стропильные фермы, когда можно было бы обойтись и прокатной балкой, а ёё расчёт может выполнить рядовой специалист. В пользу этого выбора, видимо, встал вопрос эстетики. Профессионально спроектированная стропильная кровельная система — смотрится весьма привлекательно!

Так вот выполнил этот проект КМ, то есть подготовил рабочий чертёж и оформил соответствующий расчёт. А здесь выкладываю ради образца своих возможностей и для начинающих конструкторов стальных конструкций. Металлоконструкция покрытия кровли выполнена из профильной трубы, так как самый оптимальный вариант. Здесь не привожу проверку узла примыкания раскосов к поясу, ранее изучал и знаю сколько должен быть коэффициент запаса по прочности. Дополнительно можно было привезти проверку опорного фланца, его я интуитивно принимаю, вопросов  ко мне не было.

Стропильная конструкция

Представляет собой систему стропил. Или, как ее еще называют, стропильных ног, опирающихся с одной стороны на мауэрлат, а с другой стороны на коньковую балку. Чтобы стропила были способны выдерживать необходимую нагрузку, их следует связать между собой ригелями. В случае повышенной нагрузки их опирают на стойки, упоры или подкосы.

Главной задачей всех этих составляющих является обеспечение надежности и устойчивости стропильных ног. Если специалист по монтажу определил, что в определенном месте такая нога может не выдержать нагрузку, то добавляют еще несколько опорных элементов для усиления конструкции. Все это приводит к увеличению объемов древесины, крепежных элементов, и как следствие, стоимости всей кровли.

В противовес данному подходу, когда используется лишний материал, проектировщики поставили перед собой цель: максимально снизить материальную составляющую стропильной системы. Но при этом не потерять в прочностных характеристиках. В процессе решения конструкторами были найдены новые, современные подходы, как в проектировании — деревянные стропильные фермы, так и в технологии изготовления стропильных конструкций.

Особенности стропильных и подстропильных металлических ферм, ассортимент

Любые стропильные и подстропильные железные фермы — это решетчатые конструкции, состоящие из верхних и нижних поясов, опорных стоек, обрешетки (раскосов). Все их элементы соединяются сваркой или с помощью фасонных деталей.

Завод металлоконструкций «НФЗМ» принимает заявки на изготовление из черного металлопроката пространственных и плоских конструкций с любым очертанием поясов, системой решетки. Согласно вашим расчетам, представленным чертежам соберем строительные изделия из стального профиля типа:

уголок; тавр, двутавр; профилированная труба с сечением овальной, квадратной, прямоугольной формы (стенка 1,5 — 5 мм).

Изделия собираются поэтапно, из заготовок с точными размерами. Детали из уголка могут фиксироваться спаренными уголками, накладными пластинами. Системы из тавров и труб — полностью сварные. Швы тщательно зачищаются. Готовые изделия обрабатываются защитным составом.

Читайте также:  Крепление для стропил: варианты и способы, инструкции по монтажу

Виды стропильных систем

Наиболее распространённым материалом, из которого изготавливается обрешетка и стропила каркаса кровли, считается древесина. Однако, если вес кровельного материала достаточно велик, а длина ската больше 6 метров, то конструкция получается слишком массивной. Строителям приходится уменьшать шаг между стропильными ногами, увеличивать их сечение, из-за чего узлы кровли приобретают большой вес, увеличивая нагрузку на фундамент. Разгрузить несущие стены и основание постройки можно, используя более прочные, но легкие металлические стропила. По типу использованного материала выделяют следующие типы стропильных систем:

  • Деревянные. Стропила и обрешетка из дерева применяются для возведения крыш, длина ската которых не превышает 7-10 метров. Крепление элементов каркаса между собой происходит с помощью саморезов, гвоздей или подвижных металлических элементов. Шаг между ногами обычно бывает в пределах 50-80 см.
  • Металлические. Металлические кровельные каркасы изготавливают из стального металлопрофиля с цинковым покрытием, который не боится влаги. Стропила и обрешетка из этого материала легкие, прочные, поэтому шаг между ними можно увеличить до 1,5-2 метра. Крепление металлопрофиля выполняют при помощи сварки или крепежных элементов. Металлические узлы крыши применяют при длине ската от 10 метров.
  • Комбинированные. Стропильный каркас, сочетающий металлические и деревянные узлы, называют комбинированным. Сочетание опорных элементов из дерева и оцинкованной стали позволяет сделать более дешевую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью, увеличив шаг между стропилами.

Учтите, что металлические и деревянные элементы каркаса нельзя соединять между собой без прокладки из гидроизоляционного материала или обработки антисептическим препаратом. Так как металл обладает высокой теплопроводностью, его соседство с деревом приводит к образованию конденсата и загниванию стропил.

Виды конструкций

Фермы из древесины ранее использовали в строительстве при возведении мостов. Но дерево восприимчиво к воздействию атмосферных осадков, и его повреждают насекомые, невзирая на многочисленные пропитки. На сегодняшний день активное использование деревянных ферм продолжается только для формирования основания крыши. В некоторых случаях индивидуальной жилой застройки применяют фермы из дерева в качестве перекрытий между этажами.

Классификация по назначению:

  1. С наслонными стропилами. Это распорные конструкции, которые имеют незначительные параметры. Применяют для формирования перекрытий длинной не более 18 метров.
  2. С висячими стропилами. Это система, которая состоит из нескольких стропил и соединяющих узлов. Ферму такого вида можно выполнять в различных вариантах, даже с асимметрией. Этот вид предпочтительнее для формирования основания для крыши. При большой длине этой фермы требуется установка дополнительных распорок, чтобы усилить конструкцию.

Конструкции различаются не только типом стропил, но и по своей форме. Отличия заключаются в очертаниях поясов. Что такое ферма в строительстве — это пространственная конструкция, которая служит основанием для закрепления вспомогательных элементов.

Классификация по форме:

  1. Параллельные пояса. Применяют для формирования перекрытий между этажами. Однако конструкцию можно использовать на крышах с малым углом ската.
  2. Треугольные. Используется в небольших индивидуальных домах. Каркас выполняют из нескольких треугольников, которые соединяют при помощи нескольких деревянных брусков.
  3. Прямоугольные. Используют на крышах с небольшим уклоном.
  4. Существуют варианты соединений с трапециевидным очертанием, а также искривлённым верхним поясом. Широкое распространение они не получили по причине сложности изготовления.

Форма элементов обусловлена запасом прочности, который формируется исходя из длины крыши. Для короткой крыши достаточно простой треугольной конструкции. Длинную же ферму требуется оснащать дополнительными элементами или выбирать более сложный вариант — например, трапециевидный. Часто приходится импровизировать в процессе изготовления из-за несимметричных крыш.

Читайте также:  Подробная инструкция по монтажу гибкой черепицы

Признаки нулевого стержня

Нулевым называют стержень, в котором усилие равно нулю. Выделяют ряд частных случаев, в которых гарантированно встречается нулевой стержень.

  • Равновесие ненагруженного узла, состоящего из двух стержней, возможно только в том случае, если оба стержня нулевые.
  • В ненагруженном узле из трёх стержней одиночный (не лежащий на одной прямой с остальными двумя) стержень будет нулевым.

Рисунок 7

  • В трехстержневом узле без нагрузки усилие в одиночном стержне будет равно по модулю и обратно по направлению приложенной нагрузке. При этом усилия в стержнях, лежащих на одной прямой, будут равны друг другу, и определятся расчётом N(3) = -P, N(1) = N(2).
  • Трехстержневой узел с одиночным стержнем и нагрузкой, приложенной в произвольном направлении. Нагрузка P раскладывается на составляющие P’ и P» по правилу треугольника параллельно осям элементов. Тогда N(1) = N(2) + P’, N(3) = -P».

Рисунок 8​

  • В ненагруженном узле из четырёх стержней, оси которых направлены по двум прямым, усилия будут попарно равны N(1) = N(2), N(3) = N(4).

Пользуясь методом вырезания узлов и зная правила нулевого стержня, можно проводить проверку расчётов, проведённых другими методами.

Формы крыш и стропильных систем

  • Односкатная крыша

Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °. Если дом маленький, а пролет его не превышает 5 м, то нужна система стропил наслонного типа. Опирается она на внешние стены, а также на стену внутри здания (если она есть). Когда пролет более 5 м, нужно использовать стропильные фермы.

Устройство стропил односкатной крыши

  • Двускатная крыша

Крыша с двумя скатами также несложная, под ней располагается мансарда или чердак. Уклон ее от 14 до 60 °. Если внешние стены отстоят друг от друга менее чем на 6 метров, делают висячую стропильную систему. Наслонные стропила нужно использовать тогда, когда пролет велик и есть внутренние опоры.

Контекст: Кровля из профнастила

Устройство висячих и наслонных стропил двускатной крыши

  • Четырехскатная крыша

Крыша с четырьмя скатами называется вальмовой или полувальмовой. Ее уклон бывает от 20 до 60 °, а пролет может составлять – до 12 м. При этом должны иметься внутренние опоры. Фронтонные стены в данном случае отсутствуют, что экономит материалы. Однако монтаж подобной крыши сложнее, чем двухскатной. Для такой конструкции крыш стропильные системы делаются либо наслонного типа, либо с применением стропильных ферм.

Контекст: Укладка фальцевой кровли: главные особенности процесса

Формы крыш и стропильных систем

Особенности конструкции четырехскатной крыши

  • Ломанная крыша

Крыша ломаная, или мансардная, внизу может иметь уклон до 60 °. А вот вверху она обычно более пологая. За счет этого площадь мансарды увеличивается. Такая крыша хороша для домов, где ширина не достигает 10 м. Как и в предыдущих случаях, можно применять наслонную систему стропил. Однако фермы использовать предпочтительнее.

Устройство ломанной крыши

Формы крыш и стропильных систем
  • Выше перечислены наиболее распространенные, но далеко не все формы крыш

Конструктивные особенности металлических ферм

Обрешетка и стропильные фермы являются главными несущими элементами в конструкции крыши. И в зависимости от ее особенностей выделяют следующие типы металлических ферм:

С висячей конструкцией для однопролетного здания; Со стойками и подкосами; Наклонная стропильная; Для мансардных крыш.

Читайте также:  Кровля из ондулина: как произвести монтаж

Также фермы перекрытия металлические разделяют по количеству поясов:

Компоненты опор, расположенных в единой плоскости; Двухпоясные конструкции (верх и низ) висящего типа.

По форме выделяют:

Арочные фермы; Прямого типа; Двухскатные или односкатные металлические фермы.

По контуру выделяют такие виды металлических ферм:

С параллельным поясом. Наилучший вариант для создания плоской кровли. Эта конструкция собирается быстро, так как ее составляющими являются идентичные детали, а параметры решетки аналогичны размерам стержней пояса. Односкатные фермы. Характеризующиеся неподвижными узлами, способными выдерживать большие механические нагрузки. На сооружение такой конструкции уходит мало материала, поэтому они считаются экономичными. Полигональные конструкции. Они вполне выдерживают значительные нагрузки, но сложность заключаются в трудности монтажа. Треугольные фермы. Они являются оптимальным вариантом при обустройстве крыши с большим углом наклона. Единственный минус заключается в большом количестве отходов.

По углу наклона выделяют:

22-30 градусов. Длина и высота конструкции относится к типу один к пяти. Это наилучший вариант для сооружения пролета в бытовом строительстве. Главным плюсом является низкий вес, а по типу конструкции наиболее подходит треугольный вариант. 15-22 градуса. Высота и длина в соотношении один к семи. Допустимая длина находится на уровне 20 метров. Если по условиям использования стропильной фермы металлической длину нужно увеличить, тогда нижний пояс изготавливают ломаным. меньше 15 градусов. Рекомендуется применять конструкции трапециевидной формы. А присутствие в них стоек увеличивает противодействие продольному изгибу.

Резюмируем материал

Стропильная система представляет собой основу всей конструкции крыши. Ее состояние определяет внешний вид дома, безопасность пребывания в нем и продолжительность эксплуатации кровли без необходимости серьезного ремонта. Поэтому так важно выполнить все работы на этапе возведения стропильной системы максимально точно и качественно.

При желании, можно сделать стропила для крыши своими руками. Они выполняются из дерева или металла, чаще всего можно встретить элементы из сосны. Используются разнообразные методы соединения, обеспечивающие наибольшую жесткость конструкции.

Заключение

Сложность работы зависит от типа крыши. Стропила двухскатной крыши отличаются достаточной простотой и удобством в работе, не уступают им и стропила односкатной. Некоторые конструкции – шатровая или ломаная – требуют большего внимания к деталям. Так или иначе, справиться с работой вполне под силу начинающему строителю – главное, заранее разобраться, что же представляет собой конструкция стропил крыши, и рассчитать количество строительных материалов, необходимое для строительства.

ВЫВОДЫ:

  • Использование стропильных ферм на основе дерева или металла обеспечивает защиту здания от внешних воздействий.
  • Основными требованиями к выбираемому материалу и конструкции стропильной фермы являются прочность, устойчивость и надежность.
  • Задачей ферм является передача общей нагрузки, которая оказывается на крышу, на стены здания.
  • Фермы классифицируются по очертанию поясов, конструктивному оформлению, статической схеме, типу решетки.
  • Различают фермы с параллельными поясами, трапециевидные, треугольные.
  • Стропильные фермы выполняются из дерева или металла. Возможны также комбинированные варианты.
  • Устойчивость ферм повышается посредством устройства дополнительных связок для верхнего и нижнего поясов на основе досок.
  • При возведении системы стропил важным моментом является корректный расчет возможных нагрузок.

Подробнее о стропильной системе вальмовой крыши смотрите в видеосюжете.