Деревянный дом сегодня пользуется большой популярностью среди многочисленных застройщиков. И это несмотря на то, что стоимость таких строений может намного превышать цену дома из современных материалов, а сравнение достоинств не всегда на стороне деревянных строений. Один из недостатков – деревянные дома дают естественную усадку, а это увеличивает общее время выполнения строительных работ. Дело в том, что некоторые архитектурные конструкции можно строить только на стабильных несущих упорах, а фасадные стены из бруса примерно год изменяют свои размеры, это правило касается и крыши.
Перечень элементов ее конструкций зависит от типа стропильной системы. Какие стропильные системы рекомендуется использовать для деревянного дома?
Деревянные дома редко имеют большие размеры и этажность. Еще одна особенность таких строений – они постоянно немного изменяют линейные параметры из-за колебаний влажности пиломатериалов. Как следствие – к стропильным системам предъявляются повышенные требования по надежности, они должны компенсировать возможные колебания.
Чем сложнее крыша, тем больше у нее дополнительных элементов, а это в совокупности уменьшает ее прочность и надежность. Вывод – для деревянных домов не рекомендуется выбирать сложные многоскатные крыши.
| Тип стропильной системы деревянного дома | Эксплуатационные характеристики и технические параметры |
|---|---|
| Встречается очень редко и только на небольших по размерам домах. Единственное заслуживающее внимания преимущество – простота конструкции. Но не все так однозначно. Площадь односкатной крыши всегда намного больше площади одного из скатов, а угол наклона меньше. Это значит, что нагрузки на элементы стропильной системы односкатной крыши существенно превышают нагрузки на скаты двускатной или вальмовой. Как следствие, для изготовления стропильной системы нужно брать более прочные и дорогие пиломатериалы, но часто и этого недостаточно, для увеличения прочности такой крыши нужно монтировать дополнительные упоры или прогоны. Чем больше элементов крыши – тем она сложнее вне зависимости от названия и вида, единственное преимущество исчезает. |
| Наиболее часто используемый вариант конструкции крыш деревянных домов. По всем показателям занимает одну из лидирующих позиций, традиционная конструкция крыши деревянных строений. |
| По техническому устройству несколько сложнее обыкновенной двускатной. Преимущество – увеличиваются размеры чердачных помещений. Часто именно такая конструкция применяется для мансардных помещений. |
| Сложная конструкция крыши, используется на больших по площади фундамента домах. Имеет несколько разновидностей, но они ставятся только на эксклюзивных индивидуальных сложных проектах. Самостоятельно построить такие стропильные системы невозможно, нужно делать точные расчеты и иметь большой практический опыт выполнения подобных работ. Желательно доверять такие крыши профессиональным строительным компаниям. |
Все типы крыш могут быть теплыми или холодными. Рассмотрим более подробно, из каких отдельных элементов состоит конструкция крыш.
Общие требования к стропильным системам
Крыша любого дома, вне зависимости от ее конструкционных особенностей, должна отвечать требованиям строительных норм и правил.
Устойчивость к постоянным и временным нагрузкам
Во время проектирования конструкции принимаются во внимание существующие в регионы снеговые и ветровые нагрузки, вес кровельных материалов, эпюры распределения усилий по узлам и т. д. При этом архитекторы обязательно используют коэффициент запаса прочности, для крыш деревянных домов он установлен не ниже 1,4. Это вызвано тем, что не все материалы могут отвечать расчетным показателям по прочности, возможны определенные отклонения от технологии и т. д. Кроме того, деревянные дома имеют колебания линейных размеров, стропильная конструкция должна их компенсировать за счет повышения устойчивости.
Минимально возможный вес
Чем меньше нагрузка на фундамент, тем надежнее строение. Крыша на деревянном доме должна противостоять динамическим и статическим усилиям и при этом иметь минимальный вес. Во время расчета конструкции определяется оптимальный вариант сечения несущих элементов. В целях понижения веса может уменьшаться сечение стропильных ног (именно они в основном влияют на вес конструкции) за счет установки различных упоров и распорок. Уменьшение веса конструкции крыши одновременно приводит к понижению ее сметной стоимости.
Качество пиломатериалов
Для изготовления стропильной системы крыши надо использовать пиломатериалы не ниже первого сорта. Дерево – уникальный живой материал, невозможно найти две доски одного и того же сорта с абсолютно одинаковыми техническими параметрами. Каждая имеет свое количество и расположение сучков, пороки естественного развития, незначительные трещины и отклонения по размерам. К подбору досок и брусьев для крыши надо подходить очень внимательно, делать ревизию пиломатериалов перед тем, как использовать их. Все отбракованные материалы можно применять для строительства неответственных или ненагруженных конструкций деревянного дома.
Из каких элементов состоит конструкция крыши деревянного дома
Существует большое разнообразие типовых стропильных систем, но каждый мастер вносит свои изменения с учетом конкретных особенностей здания и наличия сортамента пиломатериалов.
Используется как несущая конструкция пяток стропильных ног, изготавливается из бруса 100×100 мм. Если нет бруса, то для мауэрлата можно использовать двойные доски толщиной 50 мм. В срубах не применяются, функцию мауэрлата выполняет верхний венец. Для увеличения устойчивости фиксируется к нижним венцам металлическими шкантами. В каркасных деревянных домах этот элемент конструкции стропильной системы устанавливается, он позволяет равномерно распределять точечные нагрузки по всему периметру несущих стен и предупреждает прогиб непрочного обвязочного верхнего пояса.
Главный элемент конструкции крыши, формирует ее геометрию и внешний вид. Стропильные ноги воспринимают на себя все нагрузки, в том числе и вес кровельных покрытий. Чаще всего изготавливаются из досок 50×150 мм, шаг стропильных ног рассчитывается индивидуально или может быть стандартным. Стандартный шаг применяется в тех случаях, когда планируется строить теплую крышу. Делается это для упрощения и ускорения процесса монтажа кровельного пирога. Дело в том, что все утеплители, вне зависимости от материала изготовления, имеют ширину 60 см. Стандартный шаг стропильных ног в пределах 57–58 см, что позволяет сразу устанавливать в ниши утеплители без предварительной подгонки размеров.
Для стропил нужно выбирать только качественные доски, если длины недостаточно, то их разрешается наращивать.
В зависимости от длины стропил, типа кровельной системы и климатической зоны расположения здания подбираются варианты и места установок прогонов, упоров и раскосов. Пятки стропильных ног могут фиксироваться к мауэрлату или верхнему венцу жестко или при помощи специальных соединений, позволяющих совершать возвратно/поступательные движения во время усадки и изменения линейных параметров деревянного дома.
Прогоны
Служат точкой упора длинных стропильных ног, не позволяют стропильной системе прогибаться под воздействием различных усилий. Очень часто применяются в мансардных крышах, за счет них удается существенно увеличить высоту жилых помещений.
Прогоны изготавливаются из бруса, вертикальные ноги упираются о несущие конструкции дома. В зависимости от места монтажа могут быть боковыми или коньковыми.
Прогон — деревянный брус, с назначением поддерживать стропила (не дать им прогнуться)
Затяжки
Специальные балки, устанавливается специально для упора стропильных ног в случае отсутствия мауэрлата. Затяжки одновременно служат потолочными балками перекрытия. Изготавливаются из бруса 100×100 мм или досок 50×100 мм. Снимают распирающие нагрузки со стен деревянного дома, рекомендуются к использованию во время капитального ремонта старых строений. Затяжки значительно повышают устойчивость конструкции крыши, к ним могут дополнительно фиксироваться нижние части вертикальных опор.
Монтируются в вертикальном положении, принимают на себя изгибающие нагрузки на стропила. Количество и расстояние между стойками рассчитывается индивидуально для каждой конструкции крыши. Элементы изготавливаются из бруса 100×100 мм, в верхней части делается косой запил с таким расчетом, чтобы упор был по всей поверхности. Для исключения скольжения применяются специальные методы фиксации или набиваются упорные доски.
Могут работать самостоятельно или в паре со стойками, упираются о стропильные ноги под прямым углом. Целесообразность установки подкосов определяет опытный кровельщик. Если планируется использовать чердачные помещения под мансарду, то подкосы не делаются – они значительно уменьшают свободное пространство. Удерживают относительно небольшие нагрузки, могут изготавливаться из таких же досок, как и стропильные ноги.
Растяжки
Соединяют две стропильные ноги в единую ферму, противодействуют распирающим усилиям. Растяжки работают на растяжение, что позволяет применять для них тонкие доски. Дело в том, что доски на растяжение работают значительно лучше, чем на сжатие.
Лежень
Продольная балка посредине коробки деревянного дома. Рекомендуется устанавливать в тех случаях, когда конструкция стропильной системы требует прогона под коньком. Элемент может быть цельным или наращенным, материал изготовления – брус 100×100 мм. Лежень обязательно должен располагаться над несущими перегородками деревянного дома, об него упираются нижние части вертикальных стоек конькового прогона.
Обрешетка
Тип зависит от кровельных материалов. Под мягкие покрытия деревянных домов делается только сплошная обрешетка из плит ОСП или клееной фанеры, есть варианты изготовления сплошной обрешетки их обрезных досок. Но они применяются очень редко – дорого, долго и сложно.
Под металлические или штучные кровельные материалы обрешетка делается из необрезных или обрезных досок и реек. Шаг обрешетки подбирается с учетом технических параметров покрытий.
Контробрешетка
Этот элемент конструкции стропильной системы устанавливается только для теплых крыш с утеплителем из минеральной ваты. Задача контробрешетки – обеспечивать эффективную естественную вентиляцию подкровельного пространства.
Минеральная вата очень негативно относится к увеличению показателей относительной влажности, показатели ее теплопроводности увеличиваются в разы, эффективность утепления существенно понижается. Кроме того, длительный контакт влажной минваты с деревянными конструкциями стропильной системы становится причиной появления гнилостных процессов со всеми негативными последствиями. Никакие самые современные парозащитные барьеры не могут полностью исключить проникновение пара в вату. Для удаления требуется вентиляция, но не накрывать утеплитель нельзя, холодный ветер выдувает теплый воздух, что также понижает показатели теплосбережения. Для решения проблемы используется специальная ветрозащита, позволяющая испаряться влаге и защищать минвату от ветра. Влага должна постоянно удаляться, для этого и делается контробрешетка. Между ветрозащитой и кровельными материалами есть продухи, процесс естественной вентиляции эффективно удаляет испарившуюся из минеральной ваты влагу.
Применяются для экономного увеличения длины стропильных ног. К толстым доскам прибиваются тонкие, они не несут значительных нагрузок. За счет удлинения стропилин удается увеличить защиту фасадных стен деревянного дома, отрегулировать параметры карнизного свеса.
Наслонные и висячие крыши деревянных домов
Используются только для небольших домов. Особенность таких конструкций – стропильные ноги упираются только о верхний венец или мауэрлат, а в коньке между собой. Дело в том, что дом не имеет внутренних несущих стен, позволяющих устанавливать надежные вертикальные упоры или горизонтальные прогоны. Для недопущения распирания стропилины фиксируются стяжками.
В некоторых случаях в качестве упора могут служить балки потолочного перекрытия. Но так поступать следует очень осторожно и только в том случае, когда прочность балок позволяет выдерживать дополнительные нагрузки.
Схема — стропила со скользящей опорой и пропилами
Практический совет. Если возникает крайняя необходимость делать вертикальные опоры на затяжках, то изготавливать их надо из нескольких скрепленных между собой тонких досок, установленных на ребро. Такие конструкции имеют существенно большее сопротивление на изгиб, чем брус такой же ширины.
Монтируются на больших строениях, дополнительная жесткость стропильной системы обеспечивается за счет подкосов или горизонтальных прогонов, установленных на лежне.
Соединительные элементы для стропильных систем
Раньше конструкции собирались на обыкновенных гвоздях и скобах, отдельные элементы соединялись в запил. Это довольно трудоемкие работы, требуют практических навыков. В настоящее время редко можно встретить мастеров, использующих старые технологии, промышленность выпускает большой выбор металлических креплений, упрощающих и облегчающих процесс строительства крыши.
Наименование соединительного элемента Назначение Держатель стропильной ноги Предназначен для крепления стропильной ноги к верхнему венцу или мауэрлату. В зависимости от особенностей конструкции обеспечивает жесткое или плавающее соединение. Плавающее соединение позволяет стропильным ногам во время усадки дома скользить, при этом не появляются непредусмотренные напряжения в узлах стропильной системы, она сохраняет все свои первоначальные параметры. Жесткий держатель стропильной ноги используется в тех случаях, когда вероятность усадки деревянного дома минимальная. Опора бруса Элемент дает возможность соединять два бруса под прямым углом, при этом нет надобности делать соединение в полдерева. Надо помнить, что все соединения такого типа заметно уменьшают несущие способности элементов. Чем больше их запиливать, тем тоньше становится балка или доска, соответственно, отрезанная часть не работает. Крепежные уголки Могут быть равносторонними и разносторонними, обыкновенными и усиленными. Наиболее часто используемые крепежные элементы, универсального назначения. Могут применяться как самостоятельные элементы или в дополнение к другим методам фиксации. Угловой соединитель Фиксирует положение двух примыкающих плоскостей конструкции, работает на разрыв.
Кроме этих стандартных соединительных элементов, могут применяться шпильки для соединения верхней части стропильных ног. Такое соединение имеет одну степень свободы, что позволяет компенсировать колебания размеров деревянного дома.
Практический совет. Если правильно соединять несущие конструкции крыши, то обыкновенные гвозди по надежности ничем не уступают современным элементам. Кроме того, вбить несколько гвоздей намного проще и быстрее, чем вкручивать в каждую балку или доску по 5–8 саморезов.
И еще один нюанс. Количество саморезов должно быть в разумных пределах. Если их очень много, то прочность пиломатериалом заметно уменьшится, они могут расколоться даже при относительно небольших усилиях.
Каждый деревянный сруб может иметь свои проблемы, дадим несколько советов по их устранению.
Как выровнять плоскость стропильных ног по неровному венцу сруба
Такие ситуации возникают при строительстве дома из обыкновенного, а не оцилиндрованного бревна. Обыкновенное бревно имеет различные диаметры по длине, что не позволяет сделать идеально горизонтальной плоскость верхнего венца. А все стропильные ноги должны лежать строго в одной плоскости, это аксиома строительства любой крыши. Выравнивание положения нужно делать в такой последовательности:
Для того чтобы можно было быстрее измерять глубину прорезания цепной пилы, сделайте на шине метки через каждый сантиметр. Это позволит контролировать работы одновременно с пропиливанием, а не вынимать каждый раз пилу для проведения замеров.
Как исправить фронтон
Исправлять его приходится после нерадивых строителей сруба. Если они элемент не закрепили должным образом, то со временем он обязательно наклонится в ту или иную сторону. Делать на таком доме стропильную систему нельзя, брак надо исправлять.
- Прибейте укосину поверх установленных стропил, она должна держать вместе не менее 4–5 элементов стропильной системы. Это нужно для обеспечения необходимой жесткости.
- Удалите укосину, которая ранее фиксировала положение фронтона.
- Наживите толстую доску с обратной стороны фронтона и большими струбцинами прижимайте ее к стропильной ноге.
Работайте осторожно, периодически обухом топора или кувалдой постукивайте по брусьям фронтона, так они легче будут ложиться на свое место. Имея практический опыт, можно полностью выровнять фронтоны.
Видео – Выравнивание стропил
Прогоны являются несущими конструкциями покрытий, рабочих площадок, платформ и элементами ряда сооружений из дерева. Прогоны являются опорами настилов и укладываются на основные несущие конструкции с шагом от 1 до 3 м. Они бывают однопролетными, свободно опертыми и многопролетными неразрезными и консольно-балочными. Рассчитываются на изгиб от равномерно распределенной нагрузки q, которая состоит из собственной массы покрытия g и снега р, отнесенных к горизонтальной проекции покрытия. При угле наклона покрытия и шаге расстановки прогонов В нагрузку находят из выражения q=(g + p)B. Максимальный относительный прогиб прогонов покрытий не должен превышать 1/200 пролета.
Цельные прогоны покрытий:
1 - прогон; 2 - болт; 3 - гвозди; 4 - бобышки
Однопролетные прогоны представляют собой продольные ряды свободно опертых балок, установленных на основные несущие конструкции и поперечные стены крыши. Нейтральные оси их сечений получают при этом такой же уклон к горизонту, как и покрытие. Прогоны соединяются по длине на опорах при помощи косого прируба или дощатых накладок. От сползания по скату прогоны удерживаются отрезками толстых досок - бобышками, прибиваемыми к опорам гвоздями или металлическими уголками. Дощатыми прибоинами снизу к концам прогонов основные несущие конструкции закрепляются в покрытии от выхода из плоскости.
Прогоны рассчитывают на изгиб от действия только нормальной составляющей нагрузки от настила, определяемой с учетом шага прогонов q x =q cos а, если настил, как, например, двойной перекрестный, воспринимает скатные составляющие, и может при этом иметь любое, в том числе дощатое, сечение. Если такой настил отсутствует, прогоны работают и рассчитываются на косой изгиб от нормальной и скатной q y =qsin а составляющих нагрузки и изготовляются из брусьев или бревен, в которых косого изгиба не возникает.
Спаренные многопролетные прогоны располагаются поперек скатов крыши и опираются на основные несущие конструкции покрытия и поперечные стены, к которым крепятся так же, как однопролетные прогоны. Спаренный прогон состоит из двух рядов досок, соединенных гвоздями.
Спаренный неразрезной прогон:
а - общий вид; б - деталь стыка; в - расчетная схема; 1 - доски; 2 - гвозди
Продольные стыки соседних досок располагаются вразбежку на расстоянии 0,2 длины пролета от опор, где значения изгибающих моментов близки к нулю. В стыке прямо обрезанные концы соединяемых досок прибивают к соседней сплошной доске расчетными гвоздями. Между стыками доски соединяют конструктивными гвоздями через каждые 0,5 м. Крайние пролеты, где изгибающие моменты больше, усиливают третьей доской. Такие прогоны рекомендуется применять только в сочетании с настилами, воспринимающими скатные составляющие нагрузки и закрепляющими прогон от косого изгиба, при котором требуются доски значительной толщины и большое количество гвоздей. Эти прогоны требуют меньшего расхода древесины, чем однопролетные, но их изготовление более трудоемко.
Расчет спаренного прогона производят по схеме многопролетной неразрезной балки на нормальную составляющую нагрузки. Максимальные изгибающие моменты возникают в прогоне над опорами- над второй опорой момент равен М=ql 2 /10 и над промежуточными M = q×l 2 /2. Сечение на второй опоре, усиленное третьей доской, как правило, работает с достаточным запасом прочности.
Гвоздевые соединения стыков рассчитываются на действующие в них поперечные силы Q в стыкуемых досках, определяемые в зависимости от величины опорного момента М и расстояния от опоры до ближайшей группы гвоздей х гв из выражения Q=M/2x rv .
В некоторых случаях имеется возможность сократить длину первых пролетов прогона до 0,8 /, уменьшив крайний шаг основных несущих конструкций. При этом изгибающие моменты на всех промежуточных опорах и прогибы всех пролетов могут считаться одинаковыми. Отпадает необходимость усиления прогона в первых пролетах и максимальные прогибы уменьшаются в 2,5 раза.
Консольно-балочные прогоны представляют собой продольные ряды брусьев или бревен со встречным расположением стыков за пределами опор. При этом более длинные брусья образуют в промежуточных пролетах две консоли, а в крайних - одну, на которые опираются более короткие брусья при помощи косого прируба, стянутого болтом. Такие прогоны применяют в покрытиях при шаге основных несущих конструкций не более 4,5 м, допускающем использование лесоматериалов стандартной длины.
2Дер балки; общ свед-я. (см. п. 6.12-6.16 СНиП II-25-80 «Дер. констр-ции»)
Прим-ся в кач-ве прогонов кровли, наслонных стропил, балок чердачных и м/уэт перекр-й, в покрытиях и перекр-х малоэт жил домов, в пром зд-х с агрессивн срелой и сельских производств зд-х. Пролеты 3-18 м, шаг 1-6 м. Рассчит-ся на прочность и жесткость как изгибаем эл-ты; балки дерев м/уэт перекр-й – на зыбкость расчетом на прогиб от сосредоточ силы 1 кН; при этом прогиб д.б. < 0,7 мм.
По типу поп сеч-я: балки цельного сеч-я; составные балки на податливых связях; клееные дерев; клеефанерн; армированные клееные дер.
Балки цельного сеч-я – изгот-ся из досок, брусьев, кругл лесомат-в. Пролет ≤6,5 м (ограниченность сортамента). Для < расч усилий исп-т разрезные балки, усиленные подбалками – уменьшают расч пролеты, подклад-ся под стыки балок и скрепл-ся с ними болтами. Длина консоли балки назнач-ся из усл-я, что общ касательная к упругим линиям балки и подбалки д. проходить в сеч-ии у конца консоли. Длну консоли приним-т: а 2 =0,17l+10см, l – пролет балки, 10 см – для обеспеч-я достаточн площади смятия.
Если временная нагр постоянна и равномерно распределена по всем пролетам (продольные балки подвесных потолков, прогоны кровли), то прим-т системы многопролетных статически определимых шарнирно-стержневых систем. ; ; ; l 1 =0,8·l; q=q пост +q вр. Рекоменд-ся схема со встречным расположением шарниров: по 2 шарнира в пролете ч/з пролет, исключая крайние пролеты. 2 схемы: 1. равномоментная; 2. равнопрогибная. Осн параметры : Расст-е от опор до шарниров х: 1. 0,15 l; 2. 0,21 l. Изг мом на опорах: 1. ; 2. . Изг мом в пролетах: 1. ; 2. . Макс прогибы в пролетах без шарниров: 1. ; 2. . Длины крайних пролетов l 1: 1. 0,85 l; 2. 0,8 l.
Предпочтение – равнопрогибным (консольно-рамочные пролеты).
Стыки прогонов по длине осущ в местах расположения шарниров косым прирубом. Боковое смещение шарнира предотвращается установкой вертикального болта; осн. недостаток – м. устроить максимальн пролет 4,5 м.
По равнопрогибной схеме также вып-т спаренные неразрезные прогоны, сост. из 2 и > рядов досок, поставленных на ребро и соед-х м/у собой гвоздями. Шаг расстановки гв - 500 мм. Первый ряд досок не им. стыка в первом пролете, второй – в последнем. Стыки досок устр-ся в точках, где изг мом = 0.
Кол-во гв с 1 стороны стыка: , х – расст-е от опоры до центра гвоздевого забоя.
29. Балки цельного сеч-я – изгот-ся из досок, брусьев, кругл лесомат-в. Пролет ≤6,5 м (ограниченность сортамента). Для < расч усилий исп-т разрезные балки, усиленные подбалками – уменьшают расч пролеты, подклад-ся под стыки балок и скрепл-ся с ними болтами. Длина консоли балки назнач-ся из усл-я, что общ касательная к упругим линиям балки и подбалки д. проходить в сеч-ии у конца консоли. Длну консоли приним-т: а 2 =0,17l+10см, l – пролет балки, 10 см – для обеспеч-я достаточн площади смятия.
Расч изг моменты: 1. в балках с макимальн изг мом при отсутств времен нагр в соседних пролетах: , а 1 – дл консоли: ; 2. в подбалке при загружении пост и врем нагрузкой по всем пролетам: , а – теоретич вылет косоли: а=0,17·l. По найденным изг мом подбир сеч-я балок и подбалок.
Прогон в строительстве - это способ усиления конструкции с минимальными затратами времени и средств. Я расскажу о видах изделий, используемых при укреплении кровельных систем. На основании моих рекомендаций вы сможете подобрать лучшее решение для своего дома.
Разберемся, что такое прогон. В строительстве эти элементы играют роль ребер жесткости, не давая стропилам прогнуться и повышая прочность конструкции. Продольные опоры обязательны в крышах большой длины и с большой массой.
Если посмотреть толковый словарь, то там прогон определен как опорная балка в сооружениях. То есть он может использоваться как на кровлях, так и при сооружении перегородок.
Он может быть трех типов:
- Бетонный;
- Металлический ;
- Деревянный .
Разберем каждый из вариантов отдельно.
Тип 1: бетонные изделия
Изготавливаются из бетона и усиливаются железобетонным каркасом. Можно выделить такие виды изделий:
| Иллюстрация | Описание |
 |
Прямоугольный прогон
. Имеет квадратное или прямоугольное сечение. По краям могут присутствовать выемки для упрощения процесса монтажа.
Основные параметры таковы:
В зависимости от размеров варьируется и вес, он может составлять от 150 кг до полутора тонн. |
 |
Прогон с полкой . Этот вариант имеет специальный выступ, на который могут опираться другие элементы конструкции. Монтаж подобных опор удобнее, но они подходят только там, где нужен упор только с одной стороны. |
 |
Прогон таврового сечения . Самый популярный вариант ввиду высокой прочности и удобства монтажа. Этот вариант хорошо подходит несущим конструкциям перегородок и железобетонных кровель в ангарах. |
Такие элементы нечасто используются в частном строительстве из-за того, что для монтажа требуется наличие грузоподъемной техники. Зато цена этого варианта невысока.
Тип 2: металлические изделия
Этот тип изделий имеет такие преимущества:
- Высокая прочность . Сталь намного надежнее бетона и дерева, поэтому с ее помощью можно усилить сооружение очень эффективно. Важно, чтобы поверхность была покрыта антикоррозионным составом, иначе со временем прочность может снизиться;
- Небольшая масса . Если сравнивать соотношение веса и надежности, то этот вариант выигрывает у любого аналога. Поэтому такие конструкции очень хорошо подходят там, где важно ограничить нагрузку на строение и при этом обеспечить прочность;
- Простота монтажа . В металлических элементах делаются проушины или сверлятся отверстия, через которые их очень легко зафиксировать на любых поверхностях. Главное - подобрать надежный крепеж.
Прогоны можно изготовить и самостоятельно, если у вас есть необходимые материалы и сварочный аппарат для соединения элементов.
Прогон из металла может быть следующих видов:
| Иллюстрация | Описание |
 |
Сплошной прогон
. Самый прочный и надежный вариант, для которого используется швеллер или двутавр. Вам нужно просто разрезать элементы на куски требуемого размера и покрыть их антикоррозионным покрытием.
Затем в нужных местах сверлятся отверстия и можно проводить монтаж. Металлические балки - это самый прочный вариант. |
 |
Гнутые элементы
. Этот тип изделий изготавливается из оцинкованного профиля путем выгибания на специальных станках. Полученный профиль универсален, он может применяться и как прогон, и как ригель. Его основное преимущество - небольшой вес, благодаря этому элементы можно крепить и своими руками.
Изготавливаются и элементы крепления, и соединители (показаны на фото), они еще больше упрощают рабочий процесс. |
 |
Решетчатый прогон . Этот вариант сваривается из профильной трубы или уголка. Между верхней и нижней перекладиной размещаются перемычки и раскосы, придающие надежность конструкции. При небольшом весе получается очень прочный узел, который может иметь длину 10 и более метров. |
Металлические изделия можно использовать и в деревянных конструкциях. Они удобны тем, что с помощью уголков на них можно быстро зафиксировать деревянные стропила.
Тип 3: деревянные изделия
Самый распространенный вариант ввиду следующих преимуществ:
- Доступность . Для использования в качестве опор подходит брус или доска, которую можно купить во всех строительных магазинах. Главное - подобрать элементы нужного сечения, чтобы обеспечить необходимую надежность;
- Простота монтажа . Элементы закрепляются саморезами, специальными шурупами, резьбовыми шпильками или специальными скобами. Особых требований к типу крепежа нет, главное - обеспечить надежное соединение, способное выдержать высокие ветровые нагрузки и вес конструкции;
- Выбор вариантов . Если бетонный прогон имеет четкие параметры, то деревянный подбирается по ситуации. Вы можете использовать как одинарный элемент, так и скрепить несколько досок или брусков.
Инструкция по проведению монтажа проста:
- Боковой прогон проще всего крепить уголками . В качестве опоры могут использоваться деревянные балки, а можно закрепить между стропилами ригель, который будет фиксировать элемент;
- Коньковая опора крепится между стропилами . Для этих целей можно использовать доску толщиной 50 мм или брус. Чтобы усилить конек между стропильными элементами, с обеих сторон дополнительно прибиваются доски так, как показано на фото ниже;
- Если используются гнутоклееные конструкции, то продольные опоры служат как несущая часть крыши . Они крепятся с верхней стороны, и на них укладывается кровельное покрытие.
Вывод
Вы узнали, каких типов бывает прогон, и сможете без труда выбрать лучший вариант для своей кровли. Видео в этой статье поможет разобраться в теме еще лучше, при возникновении вопросов задавайте их в комментариях.
В чердачных крышах необходимость в использовании длинных и тяжелых прогонов отпадает, здесь можно применять более короткие и легкие брусья и доски.
Прогон опирают на стойки. Стойки изготавливают из деревянного бруса, который нижним концом опирают на лежень или деревянную подкладку, а их, в свою очередь, укладывают на кирпичные столбики. В зданиях со сборным железобетонным перекрытием кирпичные столбики являются частью и продолжением внутренней несущей стены, но их можно делать и прямо на железобетонных плитах перекрытия. Лежень можно укладывать и без столбиков, прямо на внутреннюю стену или на перекрытие с горизонтальным выравниванием деревянными подкладками. Низ лежня делают на высоте не более 400 мм от верха перекрытия. Выравнивание верха лежня в горизонт упрощает установку стоек и прогонов. Стойки, отпиленные на одну высоту и установленные на горизонтальный лежень, автоматически дают одинаковую высоту конька крыши. Во всех случаях под лежень: между ним и стеной, между ним и кирпичными столбиками или перекрытием укладывается рулонная гидроизоляция.
Стойки не обязательно размещать прямо под стропилами. Обычно шаг размещения стропил составляет от 60–80 см до 1,2–1,5 м, устанавливать так часто стойки, удерживающие прогон, не имеет смысла, поэтому их обычно делают по длине досок или бруса идущего на изготовление прогона. Простейшая подстропильная конструкция выглядит, как прямоугольная рама, состоящая из верхнего пояса - прогона, нижнего пояса - лежня, вертикального заполнения - стоек и нескольких ветровых связей, которые делают из доски толщиной 40–50 мм. Например, подстропильную конструкцию длиной 9 м можно сделать из двух брусьев длиной по 4,5 м и трех стоек, стыкуя брусья по длине на средней стойке. Либо двух брусьев и одной стойки, если есть возможность опирания концов прогона на стены фронтонов. Такой прогон называется разрезным, его части рассчитываются на изгиб и прогиб как обычные однопролетные балки (рис. 27). Балки прогона стыкуются на опорах косым прирубом с гвоздевым, винтовым или болтовым соединением либо продольным лобовым упором . И то, и другое сопряжение, дает шарнирный вариант соединения балок.
Рис. 27. Варианты устройства подстропильных конструкций с разрезными прогонами
Стойки рассчитываются как сжатые элементы по формуле:
σ = Н/F ≤ R сж, (4)
где σ - внутреннее напряжение, кг/см²; Н - сила сжатия направленная по оси стойки, кг; F - площадь сечения сжатого элемента, для прямоугольной стойки F = b×a, см²; R сж - расчетное сопротивление древесины сжатию, кг/см² (принимается по таблице СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» или по таблице на страничке сайта);
Увеличение количества стоек уменьшает размер сечения прогона. Стойки, даже если их сечение будет приниматься конструктивно, нужно проверить расчетом на сжатие, и убедиться, что их количество будет достаточным для удержания прогона. При получении в результате расчета слишком малых размеров сечения стоек их сечение принимаются конструктивно, но не менее чем 10×10 см. Такие сечения стоек позволяют принимать их без расчета на гибкость , так как гибкость невысоких стоек практически равна нулю. Если принять меньшее, чем 10×10 см, сечение стоек проходящее по расчету на прочность сжатия, то их нужно проверять еще расчетом на гибкость, описание которого есть в СНиП II-25-80. Иначе тонкая стойка проходящая по сжатию, под нагрузкой просто выгнется и какой нам будет толк от ее достаточной несущей способности? Брусовые стойки расчетного или конструктивного сечения можно заменять на стойки из сбитых между собой досок вплотную либо с установкой между досками деревянных коротышей с просветом не более 7h. Тогда гибкость и прочность составных стоек будет примерно равна аналогичным параметрам стоек из цельного бруса того же сечения.
Разрезные прогоны просты в изготовлении и монтаже, но неэкономичны. Более экономичная конструкция получается, если прогоны сделать консольными, а между ними вставить однопролетные балки (рис. 28). Такой прогон называется консольно-балочным (балка Гербера) и по сути остается все той же разрезной балкой, в которой консольные и однопролетные балки рассчитываются отдельно. Однопролетные прогоны располагают между двумя консольными таким образом, чтобы в месте стыковки изгибающий момент стремился к нулю (там где кривая эпюры моментов пересекает горизонтальную ось прогона). Эти узлы сращивания балок по длине называются пластичными шарнирами. Сращивание прогонов производят косым прирубом и стягиванием болтом диаметром 12–14 мм. Максимальная длина перекрываемых пролетов - 5 м.
рис. 28. Консольно-балочная подстропильная конструкция
Возможны два варианта устройства консольно-балочного прогона. При расстоянии от опоры до стыка 0,15L получается прогон с равными изгибающими моментами во всех пролетах и на всех опорах, то есть прогон получается во всех сечениях равнопрочным. Если ставка делается на жесткость прогона, то его делают равнопрогибным. Пластичные шарниры (стыки балок), в этом случае, располагают на расстоянии от опоры 0,21L. В концевых пролетах однопролетные балки одной стороной опираются на консоль соседнего прогона, а другой на стену фронтона или стойку.
Для того чтобы не нарушать гармонию работы балки, нужно концевые пролеты сделать короче рядовых примерно на 20%, поэтому концевой пролет назначают равным L 1 = 0,8L–0,85L. Это утверждение справедливо для реальной длины пролета, то есть размера на «просвет», с учетом глубины опирания прогона на стену или стойку, составляющую не менее 10 см.
Есть и другой способ уменьшения сечения прогонов: устройство неразрезного прогона сплачиванием досок (рис. 29). В неразрезных прогонах из спаренных досок пластичные шарниры располагаются вразбежку, на расстоянии 0,21L от опоры. Прогон получается с равными прогибами, но разными изгибающими моментами. В пластичном шарнире каждый стык двух досок перекрывается цельной доской. Максимальные полеты для неразрезного пролета из досок могут достигать 6,5 м, то есть полной длины доски по государственному стандарту.
рис. 29. Подстропильная конструкция с дощатыми неразрезными прогонами
По длине доски прогона сшиваются гвоздями, располагаемыми в шахматном порядке через 50 см, а в стыке ставятся гвозди по расчету. Расчет гвоздевого соединения пластичного шарнира неразрезного прогона из досок делается по формуле:
n = M оп /2ХТ гв,
где n - требуемое количество гвоздей, шт; М оп - изгибающий момент на опоре, кг×м; Х - расстояние от центра опоры до центра гвоздевого поля; Т гв - несущая способность одного гвоздя в односрезном соединении.
Расчет прогонов любого типа допускается вести как на сосредоточенные силы от давления стропил, так и на равномерно распределенную нагрузку. Обычно применяется расчет на равномерно распределенную нагрузку, как более быстрый и простой. Если на стойках будут устанавливаться прогоны с консольными выносами за стену (по аналогии с рис. 24.2), то длину консолей нужно делать равной 0,21 или 0,15 пролета (0,15L, 0,21L). В противном случае прогон должен быть пересчитан с учетом разгружающего действия консоли. Этот расчет достаточно сложен и должен производиться специалистами.
Сечение лежня принимается конструктивно, чаще всего, такое же как сечение прогона. Например, это может быть брус 10×15 см, если лежень опирается только на кирпичные столбики. Если лежень укладывается на перекрытие либо на стену (все случаи, когда под него можно положить много выравнивающих деревянных подкладок), высота лежня может быть уменьшена до 10 и даже 5 см. Если стропильная система крыши будет делаться без подстропильных ног (подкосов), от лежня можно совсем отказаться, а низы стоек конструктивно связать прибиванием схваток.
Строительные балки различного вида — это лаги, ригель, прогон, перекладина, балка перекрытия, обрешетины крыши, стропильные ноги. Они несут конструкцию деревянного настила межэтажных перекрытий. На одно- и двухэтажных зданиях применяются деревянные, а на высотных зданиях — железобетонные и металлические. Основа любой крыши — балочный каркас, выдерживающий вес всей кровли.
Мауэрлат
Мауэрлат (плотники называют его матицей) — самый толстый брус, который ложится параллельно коньку крыши вдоль оси стены. Нужен, чтобы распределить нагрузки от стропил и веса всей крыши по всей стене здания, а также на внутренние опоры. Нельзя укладывать и крепить ближе 5 см от наружной плоскости стены. Крепится матица с помощью толстой проволоки, вмуровывается с помощью шпилек в кладку стены, а если стена бетонная, крепится к бетону шпильками. Если дом одноэтажный деревянный, можно крепить обыкновенными гвоздями.
Стропило-наклонная балка
В большинстве случаев представляет собой деревянный брус сечением 7х15 см. Если площадь крыши небольшая, можно использовать брус 5х15 см, а если крыша покрывается глиняной черепицей, то брус 8х20 см. Стропила располагаются на расстоянии от 60 см до 1 м друг от друга. Там, где выпадает много снега, уменьшают расстояние до 60 см. При уклоне крыши более 45 градусов можно увеличивать «шаг» до 1,2-1,4 метра. И еще. Когда крыша планируется утепленной, рассчитывается так, чтобы исключить обрезку утеплителя в целях экономии.
Прогон
Дополнительная опорная балка для подпора стропил, располагается параллельно матице и коньку. По технологии строительства оптимальное расстояние между прогоном и матицей (коньком и прогоном) — 4-5 метров. Если стропила удлиняются до 6 метров, то стык (банта) должен находиться над прогоном, чтобы оба конца стропила легли на него. Иногда бывает, что стропило составное (6+3) метра, а прогон по ширине — 4-5 метра. Тогда стык располагают по отношению к прогону в шахматном порядке.
Сам прогон делается так. Выставляются опорные стойки и на них укладывается прогон, на него и будет опираться стропило. Можно прогон опереть и на продольную по отношению к нему стенку. Затем между верхними прогонами укладываются горизонтальные распирающие балки. Их назначение — не допустить складывания крыши вовнутрь. Укладываются так, чтобы не распирать прогон.
Двутавровые балки и стропила
Еще большее преимущество имеют так называемые двутавровые деревянные балки и стропила. Высокая удельная прочность позволяет использовать их в длинных пролетах. Они очень прямые, поэтому отсутствует изгибающий момент. Имея точные размеры, универсальны — подходят при возведении крыши, потолка и пола. Бесшумные — устраняют скрип полов.
Стабильные — не подвержены деформации. Выгодные — экономят от 40 до 60 процентов материалов и трудозатрат. Экологичные — мало загрязняют среду. Удобные — обрабатываются и укладываются при помощи обычных плотницких инструментов. Двутавровая деревянная балка идеально подходит для каркаса любой крыши, позволяя увеличивать расстояния между прогонами, поскольку выдерживает большие нагрузки.
Гнуто-клееные деревянные балки
Очень популярными в последнее время стали и гнуто-клееные деревянные балки. Применяются, если нужно увеличивать расстояния между прогонами. Легкость, надежность и прочность — их основные преимущества. Они устойчивы к внешней среде, не подвержены биовоздействию, легко обрабатываются. Среди минусов стоит отметить высокую стоимость и отсутствие наблюдений за продолжительностью их службы, ввиду того что материал довольно новый. Также необходимо очень внимательно отнестись к качеству такой продукции, так как несоблюдение технологии приводит к рассыханию и деформации изделий.
Железобетонные балки
Железобетонные балки сейчас широко применяются при возведении каркасных конструкций, в частности, зданий высотой больше одного этажа . Конструктивно они обеспечивают возможность всей конструкции выдерживать большие значения изгибающих моментов. Балочные перекрытия устраиваются на пролетах шириной более 3 м и укладываются на стены на расстоянии не менее 130-150 см друг от друга. Потом соединяются с арматурой плитного перекрытия. Толщина опоры — не менее 22 см. Широко применяются при возведении объектов торговли, развлекательного и промышленного назначения.
Металлические балки
Металлические балки самые прочные, применяются при строительстве в основном высотных зданий. Служат основными несущими конструкциями и в силу своей жесткости передают нагрузку к местам опоры: колоннам, стенам, простенкам. Поверх металлических балок устраиваются различные типы покрытий. После установки такой балки в проектное положение ее раскрепляют в несущих конструкциях, устраивают опалубку и устанавливают арматуру. Все растягивающие нагрузки после заливки бетоном воспринимает как раз эта арматура.
При устройстве железобетонных покрытий по металлическим балкам дополнительно создается жесткость за счет металлических ребер. Деревянные покрытия по металлическим балкам устраиваются с помощью деревянных прокладок. Таким образом создается общая связка дерева и металла.
