Треугольная арка – Трехшарнирная треугольная арка | Все о ремонте и строительстве

Трехшарнирная треугольная арка | Все о ремонте и строительстве

Висячие стропила делаются в форме замкнутого треугольника, такую схему часто называют трехшарнирной треугольной аркой (рис. 55). Стропила в ней работают на изгиб, затяжка — на растяжение. Рекомендуемая минимальная высота подъема конька не менее 1/6 пролета арки. По аналогии с наслонными стропильными схемами, каждая стропильная нога рассчитывается как простая изогнуто-сжатая однопролетная балка. Затяжка, не несущая полезной нагрузки, рассчитывается только на растяжение: она может быть заменена на стальной тяж.

рис. 55. Трехшарнирная треугольная арка, расчетная схема висячих стропил

Для уменьшения расчетного изгибающего момента концы стропильных ног можно не просто упирать друг в друга, а делать это с эксцентриситетом относительно их продольных осей (рис. 56). Тогда в стропилах появляется дополнительный изгибающий момент, направленный в противоположную сторону от изгибающего момента, вызванного действием внешней нагрузки (снега, ветра, кровли и собственного веса конструкций). Расчетный момент уменьшается и соответственно уменьшается сечение стропильных ног.

рис. 56. Расчетная схема висячих стропил с эксцентриситетом в коньковом узле

Карнизный узел (место врубки стропила в затяжку) должен быть рассчитан на скол и смятие древесины. Оси стыкуемых элементов должны пересекаться точно над серединой подкладки (рис. 57), причем ось растянутого элемента (затяжки) располагается по центру ослабленного сечения (с учетом глубины врубки) — это требование СНиПа. Иначе в затяжке возникает дополнительный изгибающий момент. При невозможности соблюсти геометрические размеры врубок нужно изменить сечение брусьев или перейти к другой конструкции, например, лобовым упором с двойным зубом.

рис. 57. Варианты решения карнизного узла ортогональными лобовыми врубками, дощатым и пластинчатым креплениями

Как показали многочисленные испытания лобовых врубок карнизного узла, стропильную ногу в месте врубки нужно отторцовать (отпилить под прямым углом) и в таком виде примыкать к врубке затяжки. Эта врубка называется ортогональной, в ней опорная площадка врубки располагается перпендикулярно продольной оси стропила. Есть и другой тип лобовой врубки — биссектрисная врубка, это когда конец стропила отпиливают по биссектрисе внешнего угла примыкания стропил и затяжки. Такая врубка увеличивает площадь опирания стропила к затяжке и, казалось бы, должна лучше работать, так как увеличивает площадку смятия древесины. Однако это не так, биссектрисная врубка под нагрузкой вследствие рассыхания карнизного узла, меняет характер своей работы и становится хуже ортогональной. Поэтому биссектрисное решение лобовой врубки не рекомендуется к применению. Оно может быть оправдано лишь при больших углах примыкания одного элемента к другому.

В лобовых врубках с двумя зубьями обе площадки смятия должны быть расположены перпендикулярно к оси примыкающего элемента (стропила). Площадка второго более глубокого, зуба должна начинаться в точке пересечения оси стропила с верхней кромкой ослабляемого элемента (затяжки), а площадка скалывания этого зуба должна быть расположена не менее чем на 2 см глубже площадки скалывания первого зуба. Применение других типов врубок с двумя зубьями, особенно врубок с равной глубиной врезки обоих зубьев, не допускается.

Стяжные болты, устанавливаемые в карнизном узле, — страховка, необходимая для того, чтобы при скалывании древесины конца затяжки, стропила не раскрылись, как ножницы. Также болты нужны для монтажной сборки, чтобы арка не рассыпалась при установке ее на стены. Диаметр стяжных болтов принимается не менее 1/25 его длины и не тоньше 12–16 мм. В брусьях толщиной менее 10 см вместо болтов ставят хомуты. Хомуты и скобы можно устанавливать взамен болтов и в других случаях. Ослаблять затяжки врубками для шайб стяжных болтов не допускается. Для указанной цели необходимо ставить подбалки с уступом, с помощью которых центрируется опорный узел при установке треугольных арок на стену. Толщина подбалки в тонком конце принимается не менее 5–6 см, а в толстом — не менее 7–10 см, Скрепление подбалки с аркой производится конструктивно гвоздями длиной 125–175 мм.

Если карнизный узел будет сделан с креплением досок-коротышей гвоздевым боем, то для определения количества гвоздей нужно провести расчет на срез гвоздей.

 

ostroykevse.com

Трехшарнирная треугольная арка

Схема 1

Висячие стропила делаются в форме замкнутого треугольника, такую схему часто называют трехшарнирной треугольной аркой (рис. 55). Стропила в ней работают на изгиб, затяжка — на растяжение. Рекомендуемая минимальная высота подъема конька не менее 1/6 пролета арки. По аналогии с наслонными стропильными схемами, каждая стропильная нога рассчитывается как простая изогнуто-сжатая однопролетная балка. Затяжка, не несущая полезной нагрузки, рассчитывается только на растяжение: она может быть заменена на стальной тяж.

рис. 55. Трехшарнирная треугольная арка, расчетная схема висячих стропил

Для уменьшения расчетного изгибающего момента концы стропильных ног можно не просто упирать друг в друга, а делать это с эксцентриситетом относительно их продольных осей (рис. 56). Тогда в стропилах появляется дополнительный изгибающий момент, направленный в противоположную сторону от изгибающего момента, вызванного действием внешней нагрузки (снега, ветра, кровли и собственного веса конструкций). Расчетный момент уменьшается и соответственно уменьшается сечение стропильных ног.

рис. 56. Расчетная схема висячих стропил с эксцентриситетом в коньковом узле

Карнизный узел (место врубки стропила в затяжку) должен быть рассчитан на скол и смятие древесины. Оси стыкуемых элементов должны пересекаться точно над серединой подкладки (рис. 57), причем ось растянутого элемента (затяжки) располагается по центру ослабленного сечения (с учетом глубины врубки) — это требование СНиПа. Иначе в затяжке возникает дополнительный изгибающий момент. При невозможности соблюсти геометрические размеры врубок нужно изменить сечение брусьев или перейти к другой конструкции, например, лобовым упором с двойным зубом.

рис. 57. Варианты решения карнизного узла ортогональными лобовыми врубками, дощатым и пластинчатым креплениями

Как показали многочисленные испытания лобовых врубок карнизного узла, стропильную ногу в месте врубки нужно отторцовать (отпилить под прямым углом) и в таком виде примыкать к врубке затяжки. Эта врубка называется ортогональной, в ней опорная площадка врубки располагается перпендикулярно продольной оси стропила. Есть и другой тип лобовой врубки — биссектрисная врубка, это когда конец стропила отпиливают по биссектрисе внешнего угла примыкания стропил и затяжки. Такая врубка увеличивает площадь опирания стропила к затяжке и, казалось бы, должна лучше работать, так как увеличивает площадку смятия древесины. Однако это не так, биссектрисная врубка под нагрузкой вследствие рассыхания карнизного узла, меняет характер своей работы и становится хуже ортогональной. Поэтому биссектрисное решение лобовой врубки не рекомендуется к применению. Оно может быть оправдано лишь при больших углах примыкания одного элемента к другому.

В лобовых врубках с двумя зубьями обе площадки смятия должны быть расположены перпендикулярно к оси примыкающего элемента (стропила). Площадка второго более глубокого, зуба должна начинаться в точке пересечения оси стропила с верхней кромкой ослабляемого элемента (затяжки), а площадка скалывания этого зуба должна быть расположена не менее чем на 2 см глубже площадки скалывания первого зуба. Применение других типов врубок с двумя зубьями, особенно врубок с равной глубиной врезки обоих зубьев, не допускается.

Стяжные болты, устанавливаемые в карнизном узле, — страховка, необходимая для того, чтобы при скалывании древесины конца затяжки, стропила не раскрылись, как ножницы. Также болты нужны для монтажной сборки, чтобы арка не рассыпалась при установке ее на стены. Диаметр стяжных болтов принимается не менее 1/25 его длины и не тоньше 12–16 мм. В брусьях толщиной менее 10 см вместо болтов ставят хомуты. Хомуты и скобы можно устанавливать взамен болтов и в других случаях. Ослаблять затяжки врубками для шайб стяжных болтов не допускается. Для указанной цели необходимо ставить подбалки с уступом, с помощью которых центрируется опорный узел при установке треугольных арок на стену. Толщина подбалки в тонком конце принимается не менее 5–6 см, а в толстом — не менее 7–10 см, Скрепление подбалки с аркой производится конструктивно гвоздями длиной 125–175 мм.

Если карнизный узел будет сделан с креплением досок-коротышей гвоздевым боем, то для определения количества гвоздей нужно провести расчет на срез гвоздей.

« назад           далее »

Источник:  «Конструкции крыш. Стропильные системы» Савельев А.А.

mainstro.ru

расчет треугольной арки с затяжкой

 
Стропильная система для дома является достаточно сложной и ответственной конструкцией, поэтому крайне желательно, чтобы проект ее был выполнен профессиональным архитектором. К сожалению, не единичны случаи, когда хозяева пренебрегают здравым смыслом и доверяют это дело обычным работникам-строителям, которые «проектируют» наслонные и висячие стропила для дома буквально «на коленке», основываясь на своем – богатом и не очень —  опыте.

Такое отношение к дорогостоящей кровле со стороны хозяина дома напоминает игру в русскую рулетку – повезет — не повезет, и очень часто приводит к возникновению деформаций и выходу из строя стропил и кровельного покрытия.

Рекомендуем вам не экономить на проектировании стропильной системы вашего дома. Это отдельный вид работ, который должен делать профессионал-проектировщик с соответствующим образованием. На основе ваших пожеланий о желаемой форме крыши, виде кровельного покрытия и внешнего вида самого дома, специалист правильно подберет необходимое сечение и шаг стропил, угол наклона скатов, спроектирует все инженерные узлы и детали соединений стропильных элементов.

Схема двух видов стропильных систем

Висячие стропила

 
В зданиях, достаточно больших по площади, но не имеющих несущих внутренних перегородок или опор, обычно применяют висячие стропила – ширина пролета при этом может достигать 7-12 метров.

Висячие и наслонные стропила: характеристики и особенности монтажа

Такая конструкция стропильной системы кровли предполагает опору только по периметру – на внешние стены или мауэрлаты, и применяется для перекрытия производственных помещений и цехов, торговых зданий, выставочных комплексов.

Висячие стропила имеют очень серьезный недостаток — большое распирающее усилие на стены дома, для компенсации которого обычно применяют горизонтальные затяжки (или ригели), соединяющие между собой стропильные ноги. При этом затяжки могут монтироваться как у самых нижних концов стропил (при этом они будут служить лагами будущего пола чердака или мансарды), так и выше.

Типы висячих стропил

Совет: при монтаже затяжек помните – чем выше она расположена, тем серьезнее нагрузки на растяжение испытывает, поэтому требует большего сечения бруса (если используется деревянный брус) и более надежного выполнения соединительных узлов.

Монтаж висячих стропил

 
Висячая стропильная система, в случае изготовления из дерева, обычно требует деревянный брус сечением не менее 50х200 мм, однако при изготовлении нужно ориентироваться исключительно на проект кровли, выполненный специалистом.

1. После монтажа мауэрлатов по периметру внешних стен, берем два бруса запроектированного сечения и поднимаем наверх. Стропильные ноги обрезаем по размерам.
2. Для устойчивой опоры на мауэрлате в обеих стропильных ногах делаем одинаковые выемки. Верхние части стропильных ног прирезаем таким образом, чтобы они упирались друг в друга — соединение внахлест в этом случае не подойдет из-за меньшей надежности.
3. Очень важно тщательно подогнать между собой эту первую пару стропильных ног. После того, как убедитесь в идеальности всех соединений и узлов, опускаем обе детали на землю и по ним делаем шаблоны для всех остальных стропильных ног – отдельно для правых и левых. Это значительно упростит изготовление всех остальных стропил и ускорит монтаж стропильной системы.
4. Последовательно и попарно поднимаем стропильные ноги наверх и крепим их между собой и на мауэрлат; первую пару – с одного края кровли, вторую – с противоположного. Между ними необходимо натянуть шнур, который будет служить уровнем для всех остальных деталей кровли.
5. После монтажа всех стропильных пар их необходимо связать между собой в верхней части, обязательно соблюдая расстояние между соседними, которое должно быть таким же, как и в нижней части – на мауэрлате.
6. Монтируем затяжки, которые будут соединять нижние части стропильных пар между собой. Монтировать их можно внахлест или встык.
7. Вначале, до установки всех основных элементов стропильной системы, монтаж целесообразно с помощью гвоздей. После монтажа все узлы и соединения необходимо скрепить с помощью стальных пластин и болтов – это обеспечит конструкции необходимую надежность.

Крепление стропил

Совет: перед монтажом висячих стропил из дерева не забудьте обработать все детали антисептиками, предотвращающими поражение древесины насекомыми и защищающими от гниения, и антипиренами, обеспечивающими необходимую пожаробезопасность.

Выше была описана технология монтажа основных элементов конструкции висячих стропил. При широких пролетах здания для дополнительно жесткости и надежности используют дополнительные подпорки – бабки и подкосы.
 

Наслонные стропила

 

Обычно жилые дома имеют внутренние стены, которые создают дополнительную опору для конструкции стропильной системы. В таких случаях целесообразнее применять наслонные стропила – конструкция и узлы их намного проще в исполнении и требуют намного меньше материала, что делают всю кровельную систему более легкой и экономически выгодной. Конструктивной точкой опоры в этом случае является коньковый прогон, к которому крепятся стропильные ноги, и который обеспечивает всей конструкции необходимую жесткость.

Наслонная стропильная система

Наслонная стропильная система безраспорного типа может быть смонтирована тремя разными вариантами:

1. При первом варианте верхняя часть стропильной ноги укладывается на конек и крепится так называемой скользящей опорой; ее нижняя часть крепится к мауэрлату с помощью врубки зубом, с дополнительным креплением проволокой к стене для страховки.
2. Второй вариант предполагает крепление верхней части стропил друг к другу болтами, гвоздями или металлическими пластинами; нижняя часть стропильной ноги с мауэрлатом закрепляют подвижным соединением (типа ползун).
3. Третий вариант объединяет верхнюю часть стропил с коньковым прогоном в единый коньковый узел с помощью жесткого закрепления их с помощью горизонтальных брусков и досок. Для крепления нижних частей стропильных ног при этом используется такое же плавающее соединение, как и во втором варианте.

 
Благодаря не жесткому, плавающему креплению нижних частей стропильных ног, наслонные стропила не передают распирающую, деструктивную нагрузку на стены дома, поэтому за их целостность можно быть спокойным.

Такое крепление узлов наслонных стропил и является одним из главных отличий от висячих стропил. Впрочем, в некоторых случаях, при необходимости применяется и распорная система наслонных стропил, когда нижняя их часть жестко крепится к мауэрлатам и стенам. В этом случае возникает необходимость в использовании дополнительных элементов – затяжках и подкосах, снижающих эту нагрузку. По сути, распорная система наслонных стропил является переходным (или промежуточным) вариантом между наслонными и висячими стропилами.

Крыша с висячими стропилами — что необходимо знать при строительстве

Конструирование и расчет треугольных арок с приподнятой затяжкой.

Деревянные арки широко используют в качестве основных несущих конструкций зданий различного назначения. Их применя­ют в покрытиях промышленных, сельскохозяйственных и общест­венных зданий пролетом от 12 до 70 м. В практике зарубежного строительства с успехом применяют деревянные арки пролетом до 100 м и более.

Треугольные арки имеют трехшарнирную схе­му и применяются без затяжек при высоте до 1/2пролета и с затяж­ками при высоте от 1/8до 1/6пролета в покрытиях пролетом до 24 м. Пояса таких арок имеют сечение шириной не более 17 см, что поз­воляет склеивать их из цельных по ширине досок. Затяжки этих арок состоят в большинстве случаев из арматурной или профиль­ной стали. Применение деревянных клееных затяжек позволяет повысить монтажную жесткость арок, их стойкость против корро­зии и степень их огнестойкости. При склеивании таких затяжек стыкование досок по длине позволяет исключить значительные пороки и обеспечить надежность их работы на растяжение.

Расчет.

Распор арки при воздействии на нее сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q определяют по формуле

где – стрела подъема (высота) арки.

Сечения балок, образующих верхние пояса арок, проверяют на максимальный изгибающий момент и продольную силу, действующую в том же сечении, по формуле

где – коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы при деформации стержня, определяемый по формуле

Максимальный изгибающий момент в верхнем поясе арки под влиянием непосредственно приложенной к нему местной равномерно распределенной нагрузки равен

В случае необходимости использования габарита под аркой, затяжку (ригель) устраивают приподнятой относительно уровней пят. При этом уменьшается и, как следует из формулы , увеличивается усилие H. Также возрастает изгибающий момент в верхнем поясе, который вычисляют по формуле

где а – расстояние от оси до точки пересечения осей верхнего пояса и ригеля.

Если , то

Собственный вес несущих конструкций приближенно определяют по формуле

где – соответственно нормативные постоянная и временная нагрузки

l – пролет в м

– коэффициент собственного веса

Ориентировочно значение для треугольных арок может быть принято равным 5.

Стропильная система двухскатной крыши своими руками: обзор конструкций висячего и наслонного типа

Висячие стропила: сечение, пролет, способы монтажа

Устройство висячих стропил
Треугольная шарнирная арка
Шарнирная арка с бабкой
Конструкция с приподнятой затяжкой
Шарнирная арка с ригелем
Арка с подвеской и подкосами
Виды соединений отдельных элементов и узлов
Расчет висячей стропильной системы
Монтаж висячих стропил

Перед тем, как строить крышу дома, необходимо изучить возможные варианты стропильных систем и подобрать оптимальную схему в зависимости от индивидуальных особенностей постройки. Среди наиболее распространенных схем стропильного каркаса выделяются наслонные системы, подходящие для зданий, имеющих внутреннюю несущую стену, и висячие системы, в которых стропила могут опираться только на внешние стены кровли. В данной статье будут рассматриваться узлы и конструкция висячих стропил.

Устройство висячих стропил

Висячие стропила называются именно так неспроста – по сути, они постоянно находятся в подвешенном состоянии и не имеют под собой иной опоры, кроме внешних стен здания. Несмотря на кажущуюся ненадежность, висячие стропильные системы достаточно эффективные и способны в полной мере выполняться свои функции в пролетах длиной до 17 м.

Разумеется, сами по себе навесные стропила стоили бы немногого, но ведь они используются в связке с цельной системой, включающей в себя массу дополнительных элементов, позволяющих формировать крупные узлы вроде ферм или арок.

Примером простой фермы может выступить конструкция, состоящая из двух стропильных балок, которые соединены в верхней точке, за счет чего обеспечивается треугольная форма такой фермы. В горизонтальной плоскости устанавливается стропильная затяжка, представленная обычной деревянной балкой. Конечно, она может быть выполнена из металла, но тогда ее нужно называть тяжем.

Роль затяжной балки нельзя недооценивать – стропила, находящиеся под нагрузкой, постоянно пытаются нарушить треугольную форму фермы, а затяжка стропил предотвращает данный эффект. Кроме того, появляющаяся распирающая сила не передается стенам постройки, а приходится на саму затяжку, благодаря чему здание испытывает только усилия вертикальной направленности.

Затяжку можно устанавливать на любом вертикальном уровне, но для этого нужно точно знать, какие функции на нее возлагаются. Например, при расположении затяжки в нижней части стропил ее можно использовать еще и как балку перекрытия этажа, находящегося ниже. Если же под крышей будет располагаться жилое помещение, то затяжку стоит устанавливать выше, чтобы она мешала при обустройстве мансарды.  

При обустройстве больших пролетов узлы висячих стропил придется дополнительно усиливать. В том случае, если пролет между стенами превышает 6 м, то стропила укрепляются раскосами и подвесами, а затяжку стоит сделать из двух балок, соединенных между собой.

Устройство висячих стропил может выполняться по нескольким схемам, и их стоит рассмотреть подробнее.

Треугольная шарнирная арка

Рассматриваемый вид конструкции по праву считается одним из самых простых. Конструктивно такая схема предполагает создание простой фермы в форме треугольника, которая включает в себя две стропильных балки, направленных в сторону конька. Внизу стропила опираются на горизонтальную балку, кроме того, на нижнем уровне осуществляется крепление затяжек к стропилам. Для нормального функционирования такой конструкции высота конька должна быть больше, чем 1/6 пролета фермы.

Стропильная система двухскатной крыши своими руками: обзор конструкций висячего и наслонного типа

В такой схеме, считающейся традиционной, основная нагрузка приходится на стропила, изгибая их так, чтобы они расходились в разные стороны. Это усилие компенсируется затяжкой, которая, работая на растяжение, позволяет разгрузить стропильную систему. Затяжка в данном случае не относится к числу несущих элементов, поэтому вместо деревянной детали вполне можно использовать металлическую.

Чтобы снизить изгибающую нагрузку, которую испытывают стропильные ноги, коньковые элементы в данном случае устанавливаются с небольшим отклонением от центральной оси. Такая схема становится причиной появления дополнительного усилия с противоположно направленным вектором. Помимо снижения нагрузки на стропильный каркас, это также позволяет использовать балки меньшей толщины – а это прямой путь к оправданной экономии.

Чаще всего треугольные шарнирные арки используются для создания мансард, а находящиеся в нижней части конструкции затяжки отлично служат в качестве балок перекрытия. Все описанные дальше схемы висячих стропил представляют собой вариации описанной трехшарнирной арки, в которых дополнительные элементы всего лишь повышают жесткость стропил.

Шарнирная арка с бабкой

Данная конструкция сложнее предыдущей, зато ее вполне можно использовать для перекрытия пролетов длиной более 6 м. Основной проблемой длинных конструкций является длинная затяжка – на нее приходятся существенные нагрузки, поэтому она изгибается под собственным весом. Для компенсации этих нагрузок используется бабка – деревянный брусок, при помощи которого подвешивается затяжка. При необходимости в качестве бабки можно использовать и металлические пруты, которые имеют достаточную прочность на растяжение.

Используя такой подвес, можно устанавливать висячие стропила с затяжкой большой длины, ведь ее изгиб будет компенсирован. Основной момент при монтаже такой конструкции – бабка не должна подвергаться сжатию, то есть ее нельзя использовать как вертикальную стойку. Конечно, конструктивно стойка и подвес очень похожи, но эти элементы выполняют совершенно разную работу.

Главное отличие бабки заключается в том, что она подвешивается к карнизному узлу, а затяжка крепится к ней посредством хомутов. Для создания затяжки нужной длины используются составные элементы, которые подгоняются посредством прирубов и фиксируются болтами. Перед сборкой стоит провести расчет затяжки стропил, чтобы конструкция была оптимальной.

Такая конструкция на сегодняшний день применяется редко по причине морального устаревания. Впрочем, заложенные в ней идеи и принципы все же находят применение в других, более современных стропильных системах.

Конструкция с приподнятой затяжкой

Такая схема преимущественно используется при создании жилых помещений под кровлей. Высота расположения затяжки в данном случае определяет высоту потолка будущей мансарды. Затяжка в такой конструкции поднимается к коньковой части крыши, и чем выше она установлена, тем большие нагрузки ей приходится испытывать.

Стропильный каркас в качестве опоры использует мауэрлат, а не затяжку. Чтобы кровля могла самостоятельно изменять свои размеры в зависимости от внешних факторов, стропила крепятся подвижным образом к специальным устройствам, обеспечивающим необходимую свободу перемещения конструкции.

При воздействии на кровлю уравновешенных нагрузок конструкция будет устойчивой, но если силы, находящиеся с одной стороны, будут превалировать, то крыша будет слегка завалена. Для предотвращения такой ситуации стропила необходимо выносить за пределы стен с обеих сторон здания.

В арке с приподнятой затяжкой последняя не выполняет функции опоры. На нее оказывают влияние только растягивающие нагрузки, если под крышей обустраивается чердак, или растягивающе-изгибающие, при создании мансарды. В последнем случае затяжку можно использовать для монтажа потолков или изоляционных материалов.

Для защиты затяжки от провисаний устанавливается подвеска. Здесь тоже есть нюансы: при небольших нагрузках и небольшой длине затяжку можно попросту прибить к ригелю и коньку, а вот для длинной затяжки с большими нагрузками потребуется несколько подвесок и дополнительная фиксация хомутами.

Шарнирная арка с ригелем

Данная схема конструктивно схожа с предыдущей, но есть и одно отличие – вместо подвижных опорных элементов для шарнирной арки с ригелем используется жесткое крепление. Стропила врубаются в мауэрлат или крепятся к неподвижным опорным брусам. Благодаря изменению конструкции опоры меняются и возникающие в системе напряжения – основной нагрузкой становится распирающая, приходящаяся на мауэрлат и стены.

Затяжка фиксируется в верхней части арки, но вместо растяжения она теперь испытывает сжатие. Вместе с изменением характера нагрузок меняется и название затяжки – теперь она именуется ригелем. Такая арка с приподнятым ригелем может работать только при условии небольшой распирающей нагрузки, а при ее увеличении ригель нужно дополнительно усилить затяжкой. В результате получатся висячие стропила, аналогичные традиционной арке с тремя шарнирами, и мауэрлат в данном случае уже не понадобится.

Арка с подвеской и подкосами

Такая схема является логическим продолжением темы арок с бабками. Арка с подвеской и подкосами используется для перекрытия пролетов длиной до 14 м – в подобных конструкциях нагрузка настолько велика, что стропила прогибаются из-за собственного веса. Для компенсации этих нагрузок используются подкосы.

Как правило, подкосы упираются на внутренние стены постройки, но висячие стропила используются только при их отсутствии. Решить эту проблему помогает бабка, являющаяся единственной доступной опорой.

Собранная таким образом конструкция работает по следующему принципу:

• На стропила приходится внешняя нагрузка;
• Подкосы принимают на себя часть этой нагрузки;
• Подвеска растягивается и натягивает коньковый брус;
• Стропила захватываются за верхнюю часть и тянутся вниз, за счет чего прижимаются подкосы.

Для длинных стропильных ног, свойственных такой конструкции, используется длинная же затяжка. Лучше всего использовать брус из двух жестко соединенных балок. Затяжка крепится к бабке посредством хомута.

Виды соединений отдельных элементов и узлов

Чтобы конструкция висячих стропил получилась достаточно качественной и надежной, необходимо позаботиться о качественном соединении ее элементов, для чего могут использоваться следующие способы:

1. Стыковое соединение. Такой метод используется для соединения верхних частей стропил, то есть конькового узла. Балки стропил срезаются под углом, совмещаются и фиксируются посредством деревянных или металлических накладок.
2. Соединение внахлест. Для реализации данного способа верхние края стропильных ног схлестываются и крепятся болтом с гайкой или шпилькой.
3. Соединение врубкой. Перед соединением стропила выпиливаются на половину своей толщины. Подготовленные детали сводятся и фиксируются через высверленное сквозное отверстие болтовым соединением. Такой же метод активно используется для монтажа карнизных узлов – в нижней части стропил вырубается зуб, который подводится к опорам и крепится болтами или пластинами.
4. Скользящее соединение. Такой метод соединения нижних частей стропил используется в системах с подвижной опорой. Для соединения используются специальные металлические элементы.

Расчет висячей стропильной системы

Крыша с висячими стропилами должна рассчитываться еще на этапе проектирования – это позволяет избежать дальнейших проблем. Лучше всего будет заказать расчет у специалистов или воспользоваться готовым проектом, но при желании можно сделать всю работу самостоятельно, воспользовавшись онлайн-калькулятором или более традиционными методами проведения расчетов.

В любом случае, для расчетов потребуется знать:

• Площадь и размеры подкровельного пространства;
• Наличие мансарды;
• Ожидаемую нагрузку на кровельную систему;
• Угол наклона скатов;
• Вид стропильной системы;
• Материал изготовления стен здания;
• Материал кровельного покрытия.

Расчет висячих стропил нужен для того, чтобы определить толщину стропил, шаг их установки и форму необходимых ферм.

Монтаж висячих стропил

Когда все предварительные этапы завершены, можно приступать непосредственно к монтажу стропильной системы, который выполняется по следующему алгоритму:

• Сначала нужно разметить центр крыши и высоту конька, после чего на фронтонах выставляются две доски с отметками;
• Далее нужно сделать шаблон монтажа стропильных ног, для чего нужно взять обрезок доски и прислонить ее одним концом к мауэрлату, а другим – к отметке высоты конька, и сделать на этой доске запилы;
• При помощи шаблона изготавливаются стропильные балки в необходимом количестве;
• Подготовленные и обработанные стропила раскладываются попарно;
• Сначала монтируется первая ферма, которую после сборки нужно установить на фронтоне здания, используя для крепежа саморезы или уголки с гвоздями;
• На другой стороне здания устанавливается вторая ферма;
• Между двумя установленными арками натягивается шнурок, от которого нужно будет отталкиваться при монтаже остальных ферм;
• Все остальные фермы устанавливаются последовательно, с соблюдением рассчитанного шага и уровня.

Завершив установку висячей стропильной системы, можно приступать к следующим этапам монтажа кровли.

Заключение

Деревянные висячие стропила достаточно удобны и подходят для решения множества задач. Монтаж висячей системы достаточно прост – необходимо лишь грамотно спланировать будущую конструкцию и тщательно провести каждый этап ее сборки. 

astgift.ru

Треугольная трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой

В мансардных крышах часто применяют висячие стропильные системы с приподнятой затяжкой (рис. 59). Эта система повторяет первую расчетную схему, только затяжка в ней устанавливается не по низу стропильных ног, а сдвигается вверх и чем выше будет расположена затяжка, тем большее растягивающее напряжение она воспринимает. В целом, такая трехшарнирная арка это безраспорная конструкция. Опирание стропил на мауэрлат производят по схеме шарнирно подвижных опор, то есть опора низа стропил делается по типу ползуна. При равномерно распределенной нагрузке на скатах крыши система вполне устойчива, но при уменьшении нагрузки на одном из скатов, может потерять устойчивость и поползти в сторону большей нагрузки. Поэтому, для придания арке устойчивости, ползуны лучше делать с выносом конца стропила за стену. Использование ползунов другого типа требует применения сложных мероприятий для придания системе устойчивости.

рис. 59. Треугольная трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой. Узел крепления приподнятой затяжки к стропильной ноге

Стропила считаются однопролетными балками (приподнятая затяжка не принимается за опору) и рассчитываются как сжатоизогнутые элементы. Для того чтобы не менять сечение стропил, расчет на прочность ведут по максимальному сжимающему усилию и максимальному изгибающему моменту. Расчет на жесткость (прогиб) делается для пролетов между концами стропила и затяжкой. Приподнятая затяжка в мансардном помещении рассчитывается как растянуто-изгибаемый, в чердачной крыше — растянутый элемент. Крепление затяжки к стропильной ноге производится врубкой полусковороднем с конструктивным креплением болтом либо в полдерева или внахлест с болтовым креплением. В первом случае болт устанавливают конструктивно диаметром 12–14 мм, во втором, болты нужно рассчитывать на срез от растягивающего усилия. При креплении затяжки в стропильную ногу полусковороднем, последняя должна быть проверена расчетом на ослабленное сечение. Для этого находится изгибающий момент, действующий на стропильной ноге в месте врубки затяжки и по нему, проверяется уменьшенный врубкой размер сечения стропилины, выдержит оно этот момент или не выдержит.

Также следует учесть, что для врубок типа сковородень и полусковородень должны использоваться высушенные пиломатериалы. В противном случае затяжка выключится из работы из-за разности величины усушки древесины вдоль и поперёк волокон. В затяжке уменьшается высота, а в пропиленом гнезде стропилины размер остаётся практически прежним. При возникновении на скатах крыши большой нагрузки для натяжения затяжки стропила должны будут немного разойтись и задавить щели появившееся в процессе высыхания древесины. Так как такие непредвиденные подвижки крыши нам не нужны, следует заранее использовать высушенную древесину.

Формулы, приведенные на рисунке в качестве иллюстрации показывают, что увеличение высоты арки (которая находится в знаменателе) при неизменном пролете снижает распор, передаваемый на затяжку. А длина пролета, наоборот, находится в числителе, да еще и в квадратичной зависимости, т. е. его увеличение при неизменной высоте резко повышает распор.

В мансардных крышах затяжка, чаше всего, служит еще и балкой для крепления потолка мансардного перекрытия. Такую затяжку можно защитить от провисания установкой подвески. Для коротких затяжек и небольших нагрузок, подвеску выполняют из пары досок, прибитых к коньку арки и ригелю с двух сторон.

При увеличении протяженности приподнятой затяжки для предотвращения ее прогиба можно установить две или три подвески. Никаких хомутов при этом ставить не нужно (не те нагрузки), достаточно будет гвоздевых соединений, но вот они должны быть рассчитаны на срез от растягивающей силы и распределены по всем подвескам. Если же затяжка будет стыковаться по длине, то, для ее крепления, нужен хомут. Также он нужен и при значительном увеличении нагрузки на затяжку.

Затяжка, нагруженная подвесным потолком, передает вес потолка на стропильные ноги, увеличивая их сжатие. Полное сжимающее напряжение низа стропильной ноги получают сложением сжимающего напряжения от внешней нагрузки и нагрузки от затяжки. При этом от действия веса затяжки и нагрузки на нее, на стропилах появляется изгибающий момент, который тоже нужно учитывать. Нагружение длиной затяжки весом перекрытия мансарды делает всю стропильную систему сложнонагруженной. Расчет таких систем лучше самому не делать, это прерогатива конструкторов. Система обязательно проверяется на гибкость верхнего пояса с учетом случайных и запроектированных эксцентриситетов по осям элементов, которые могут напрячь всю элементы конструкции и вытянуть их в струны либо наоборот, согнуть их в дугу и разрушить всю крышу.

 

ostroykevse.com

Треугольная трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой

В мансардных крышах часто применяют висячие стропильные системы с приподнятой затяжкой (рис. 59). Эта система повторяет первую расчетную схему, только затяжка в ней устанавливается не по низу стропильных ног, а сдвигается вверх и чем выше будет расположена затяжка, тем большее растягивающее напряжение она воспринимает. В целом, такая трехшарнирная арка это безраспорная конструкция. Опирание стропил на мауэрлат производят по схеме шарнирно подвижных опор, то есть опора низа стропил делается по типу ползуна. При равномерно распределенной нагрузке на скатах крыши система вполне устойчива, но при уменьшении нагрузки на одном из скатов, может потерять устойчивость и поползти в сторону большей нагрузки. Поэтому, для придания арке устойчивости, ползуны лучше делать с выносом конца стропила за стену. Использование ползунов другого типа требует применения сложных мероприятий для придания системе устойчивости.

рис. 59. Треугольная трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой. Узел крепления приподнятой затяжки к стропильной ноге

Стропила считаются однопролетными балками (приподнятая затяжка не принимается за опору) и рассчитываются как сжатоизогнутые элементы. Для того чтобы не менять сечение стропил, расчет на прочность ведут по максимальному сжимающему усилию и максимальному изгибающему моменту. Расчет на жесткость (прогиб) делается для пролетов между концами стропила и затяжкой. Приподнятая затяжка в мансардном помещении рассчитывается как растянуто-изгибаемый, в чердачной крыше — растянутый элемент. Крепление затяжки к стропильной ноге производится врубкой полусковороднем с конструктивным креплением болтом либо в полдерева или внахлест с болтовым креплением. В первом случае болт устанавливают конструктивно диаметром 12–14 мм, во втором, болты нужно рассчитывать на срез от растягивающего усилия. При креплении затяжки в стропильную ногу полусковороднем, последняя должна быть проверена расчетом на ослабленное сечение. Для этого находится изгибающий момент, действующий на стропильной ноге в месте врубки затяжки и по нему, проверяется уменьшенный врубкой размер сечения стропилины, выдержит оно этот момент или не выдержит.

Также следует учесть, что для врубок типа сковородень и полусковородень должны использоваться высушенные пиломатериалы. В противном случае затяжка выключится из работы из-за разности величины усушки древесины вдоль и поперёк волокон. В затяжке уменьшается высота, а в пропиленом гнезде стропилины размер остаётся практически прежним. При возникновении на скатах крыши большой нагрузки для натяжения затяжки стропила должны будут немного разойтись и задавить щели появившееся в процессе высыхания древесины. Так как такие непредвиденные подвижки крыши нам не нужны, следует заранее использовать высушенную древесину.

Формулы, приведенные на рисунке в качестве иллюстрации показывают, что увеличение высоты арки (которая находится в знаменателе) при неизменном пролете снижает распор, передаваемый на затяжку. А длина пролета, наоборот, находится в числителе, да еще и в квадратичной зависимости, т. е. его увеличение при неизменной высоте резко повышает распор.

В мансардных крышах затяжка, чаше всего, служит еще и балкой для крепления потолка мансардного перекрытия. Такую затяжку можно защитить от провисания установкой подвески. Для коротких затяжек и небольших нагрузок, подвеску выполняют из пары досок, прибитых к коньку арки и ригелю с двух сторон.

При увеличении протяженности приподнятой затяжки для предотвращения ее прогиба можно установить две или три подвески. Никаких хомутов при этом ставить не нужно (не те нагрузки), достаточно будет гвоздевых соединений, но вот они должны быть рассчитаны на срез от растягивающей силы и распределены по всем подвескам. Если же затяжка будет стыковаться по длине, то, для ее крепления, нужен хомут. Также он нужен и при значительном увеличении нагрузки на затяжку.

Затяжка, нагруженная подвесным потолком, передает вес потолка на стропильные ноги, увеличивая их сжатие. Полное сжимающее напряжение низа стропильной ноги получают сложением сжимающего напряжения от внешней нагрузки и нагрузки от затяжки. При этом от действия веса затяжки и нагрузки на нее, на стропилах появляется изгибающий момент, который тоже нужно учитывать. Нагружение длиной затяжки весом перекрытия мансарды делает всю стропильную систему сложнонагруженной. Расчет таких систем лучше самому не делать, это прерогатива конструкторов. Система обязательно проверяется на гибкость верхнего пояса с учетом случайных и запроектированных эксцентриситетов по осям элементов, которые могут напрячь всю элементы конструкции и вытянуть их в струны либо наоборот, согнуть их в дугу и разрушить всю крышу.

ostroykevse.ru

Что такое трехшарнирная треугольная арка с приподнятой затяжкой

Принципиально  трехшарнирная треугольная арка с приподнятой затяжкой  от традиционной  трехшарнирной треугольной  арки не отличается. Однако в ней затяжка устанавливается не по низу стропильных ног, а сдвигается вверх.

Почему стоит использовать эту конструктивную схему

При  монтаже   этой конструктивной схемы затяжку можно располагать  достаточно высоко.  Поскольку  трехшарнирная арка является безраспорной, конструкцией различного рода подпоры не используются. А раз так – практически вся площадь чердака может быть использована.

Помимо этого  затяжку можно использовать как каркас для потолка мансарды.

Разумеется  нагрузка на  такую систему тем меньше, чем легче  кровельные материалы,  уложенные на неё.  Ондулин компакт прекрасно подойдёт для монтажа на трехшарнирную  треугольную арку с приподнятой затяжкой. Не стоит забывать о том, что его небольшие габариты и малый вес позволяют проводить монтаж в одиночку. Тем, кто ведёт строительство дома своими руками, это позволяет сэкономить немалые  денежные средства.

 Как правильно смонтировать  трехшарнирную треугольную  арку с приподнятой затяжкой

Монтаж  стропил по  этой схеме не отличается от  традиционного монтажа. Однако для того, чтобы избежать  неприятностей при эксплуатации и не проводить авральный ремонт крыши стоит соблюсти несколько правил:

1. Чем выше  расположена затяжка, тем большее растягивающее напряжение она воспринимает. Это значит, что лучше делать ее цельной, используя пиломатериалы,  высушенные в заводских условиях.Ни в коем случае не стоит использовать деформированный пиломатериал. 

1. Опирание стропильных ног  на мауэрлат производится по схеме шарнирно подвижных опор, то есть опора низа стропил изготавливается по типу ползуна. Если нагрузки распределяются равномерно, такая кровельная система  устойчива. А вот в случае если на скаты действуют разные нагрузки, она может потерять устойчивость,  потому что большая нагрузка будет создавать изгибающий момент. Для придания устойчивости ползуны следует делать с выносом конца стропильной ноги за стену. 

Совет.  Не пытайтесь  изобретать велосипед и использовать  ползуны другого типа. В данной схеме  это сложнее и дороже. 

1.  Крепление затяжки к стропильной ноге производится врубкой полусковороднем с последующим креплением болтом либо в полдерева, либо внахлёст с болтовым креплением. Как правило,  болта диаметром 14 мм  оказывается вполне достаточно для надёжного крепления. 

1. Увеличение высоты арки  при неизменном пролёте  снижает распор, передаваемый на затяжку. Увеличение же длины пролета при неизменной высоте увеличивает распор. 

1. Для того чтобы затяжка не провисла  необходимо установить подвеску. В зависимости от длины и планируемых дополнительных нагрузок (например, использование затяжки как каркаса  для потолка из ГКЛ) количество подвесок можно увеличить. Установка  более 4 подвесок нерациональна. 

Совет. Не стоит в данном случае использовать хомуты – не те нагрузки.  Достаточно  скрепить гвоздевым боем. Опять же деньги сэкономите. 

1. Не перегружайте  затяжки  подвесными потолками и инженерными системами (например, приточно — вытяжной вентиляцией). Нагрузки от затяжки передаются на всю стропильную системы. В том случае если они будут слишком велики, произойдёт ее разрушение.

 

www.onduline.ru

Трехшарнирная треугольная арка с подвеской или бабкой

Это морально устаревшая схема применявшаяся ранее в зданиях производственного и сельскохозяйственного назначения. В современном строительстве она почти не используется, но, тем не менее, о ней необходимо знать, т. к. ее элементы могут быть использованы при строительстве мансардных крыш и подсобных помещений.

В наслонных стропильных системах самым длинным элементом была стропильная нога, в висячих системах — это затяжка. Уже при пролете в 6 м сделать деревянную затяжку из цельного бруса становится проблематичным. Да и шестиметровая затяжка из бруса может сильно прогибаться под собственным весом. Поэтому затяжку подвешивают к коньку арки (рис. 58). Подвеску делают деревянной и называют бабкой или железной — тяжем. Затяжку в этом случае можно сделать из более коротких элементов и состыковать на хомуте подвески косым или прямым прирубом со скручиванием болтами.

рис. 58. Треугольная трехшарнирная арка с подвеской. Узел крепления бабки (подвески) к стропилам и затяжки к бабке

Подвеска в треугольной арке такой конструкции работает только на растяжение от прогиба затяжки под собственным весом. Это чисто конструктивный элемент, поскольку развиваемые в ней напряжения растяжения мизерные. Поэтому подвеску можно делать из того материала, который более подходит по практическому применению. Например, в чердачных неэксплуатируемых крышах подвеску проще сделать из стального прута.

Самая распространенная ошибка при устройстве подвесок из досок или бруса, это установка их по схеме стоек, с упором на затяжку и в карнизный узел. Стойки работают на сжатие, а подвеска должна работать на растяжение. Внешне установка подвески и стойки могут быть очень похожими, например, если их крепление производится деревянными прибоинами на гвоздях. Отличие должно заключаться в том, что низ бабки (подвески) не должен упираться в затяжку. Бабка должна висеть на карнизном узле, а уже к ней деревянными накладками и гвоздевым боем или болтами прикрепляется затяжка. Со временем затяжка может слегка провиснуть, поэтому в нижней части подвески применяются хомуты, которые подтягивают или ослабляют забиванием клиньев. Хомуты можно сделать на резьбовом соединении и регулировать натяжение стягиванием цанговой скрутки. Нерегулируемый в нижней части узел делается врубанием затяжек в бабку и скреплением их болтами через стальные пластины. Тогда регулировка натяжения бабки производится в коньковом узле цанговой скруткой либо совсем не производится.

 

Предыдущая статьяПодключение унитазаСледующая статьяОсновные положения

ostroykevse.com