Односкатная крыша 6 на 8 метров. Как произвести расчет кровельного покрытия, обрешетки и стропил для односкатной крыши с помощью онлайн калькулятора. Количество обрешетки для односкатной крыши

Применив профильную трубу для монтажа ферм, можно создавать конструкции, рассчитанные на высокие нагрузки. Легкие металлоконструкции подходят для возведения сооружений, обустройства каркасов под дымоходы, монтажа опор для кровли и козырьков. Вид и габариты ферм определяют в зависимости от специфики использования, будь то домашнее хозяйство или промышленная сфера. Важно грамотно выполнить расчет фермы из профильной трубы, иначе конструкция может не выдержать эксплуатационные нагрузки.

Навес из арочных ферм

Металлические фермы из трубопроката отличаются трудоемкостью в монтаже, но они экономичнее и легче конструкций из сплошных балок. Профилированная труба, которую изготавливают из круглой путем горячей или холодной обработки, в поперечном разрезе имеет вид прямоугольника, квадрата, многогранника, овала, полуовала или плоскоовальную форму. Удобнее всего монтировать фермы из квадратных труб.

Ферма – это металлоконструкция, в состав которой входит верхний и нижний пояс, а также решетка между ними. К элементам решетки относятся :

• стойка – располагается перпендикулярно к оси;
• раскос (подкос) – устанавливается под наклоном к оси;
• шпренгель (вспомогательный подкос).

Конструктивные элементы металлической фермы

Фермы в первую очередь предназначены для перекрытия пролетов. За счет ребер жесткости они не деформируются даже при использовании длинных конструкций на сооружениях с большими пролетами.

Изготовление металлических ферм производится на земле или в производственных условиях. Элементы из профильных труб обычно скрепляются между собой при помощи сварочного аппарата или клепок, могут использоваться косынки, парные материалы. Чтобы смонтировать каркас навеса, козырька, крыши капитальной постройки, готовые фермы поднимают и крепят к верхней обвязке согласно разметке.

Для перекрытия пролетов применяются различные варианты ферм из металла. Конструкция может быть :

Треугольные фермы, изготовленные из профильной трубы, используются как стропила, в том числе для монтажа простого односкатного навеса. Металлоконструкции в виде арок пользуются популярностью благодаря эстетичности внешнего вида. Но арочные конструкции требуют максимально точных расчетов, поскольку нагрузка на профиль должна распределяться равномерно.

Треугольная ферма для односкатной конструкции

Особенности конструкций

Выбор конструкции ферм навесов из профильной трубы, козырьков, стропильных систем под кровлей зависит от расчетных эксплуатационных нагрузок. По количеству поясов различаются :

• опоры, составные части которой формируют одну плоскость;
• подвесные конструкции, в состав которых входит верхний и нижний пояс.

В строительстве можно использовать фермы с различным контуром :

• с параллельным поясом (самый простой и экономичный вариант, собирается из идентичных элементов);
• односкатные треугольные (каждый опорный узел характеризуется повышенной жесткостью, за счет чего конструкция выдерживает серьезные внешние нагрузки, материалоемкость ферм небольшая);
• полигональные (выдерживают нагрузки от тяжелого настила, но сложны в монтаже);
• трапецеидальные (схожи по характеристикам с полигональными фермами, но этот вариант более простой по конструкции);
• двухскатные треугольные (применяются для устройства крыши с крутыми скатами, характеризуются большой материалоемкостью, при монтаже много отходов);
• сегментные (подходят для сооружений со светопрозрачной кровлей из поликарбоната, монтаж усложнен из-за необходимости изготавливать дугообразные элементы с идеальной геометрией для равномерного распределения нагрузок).

Очертания поясов ферм

В соответствии с величиной угла наклона типовые фермы подразделяют на следующие виды :

Основы расчета

Перед тем как рассчитать ферму, необходимо подобрать подходящую конфигурацию крыши, учитывая габариты сооружения, оптимальное количество и угол наклона скатов. Также следует определить, какой контур поясов подойдет для выбранного варианта крыши – при этом принимаются во внимание все эксплуатационные нагрузки на кровлю, включая осадки, ветровую нагрузку, вес людей, производящих работы по обустройству и обслуживанию навеса из профильной трубы или кровли, монтажу и ремонту оборудования на крыше.

Чтобы выполнить расчет фермы из профильной трубы, необходимо определить длину и высоту металлоконструкции. Длина соответствует расстоянию, которое должна перекрывать конструкция, при этом высота зависит от запроектированного угла наклона ската и выбранного контура металлоконструкции.

Расчет навеса в итоге сводится к тому, чтобы определить оптимальные промежутки между узлами фермы. Для этого требуется рассчитать нагрузку на металлоконструкцию, выполнить расчет профильной трубы.

Неправильно рассчитанные каркасы кровли несут угрозу для жизни и здоровья людей, поскольку тонкие или недостаточно жесткие металлоконструкции могут не выдержать нагрузок и разрушиться. Поэтому рекомендуется доверить расчет металлической фермы профессионалам, знакомым со специализированными программами .

Если принято решение выполнить вычисления самостоятельно, необходимо воспользоваться справочными данными, в том числе о сопротивлении трубы на изгиб, руководствоваться СНиП. Правильно рассчитать конструкцию без соответствующих знаний сложно, поэтому рекомендуется найти пример расчета типовой фермы нужной конфигурации и подставить в формулу необходимые значения .

На этапе проектирования составляется чертеж фермы из профильной трубы. Подготовленные чертежи с указанием размеров всех элементов упростят и ускорят изготовление металлоконструкций.

Чертеж с размерами элементов

Рассчитываем ферму из стальной профильной трубы

1. Определяется размер пролета постройки, который требуется перекрыть, выбирается форма крыши и оптимальный угол наклона ската (или скатов).
2. Подбираются подходящие контуры поясов металлоконструкции с учетом назначения постройки, формы и размеров крыши, угла наклона, предполагаемых нагрузок.
3. Рассчитав приблизительные габариты фермы, следует определить, можно ли изготовить металлоконструкции в заводских условиях и доставить их на объект автотранспортом, или сварка ферм из профильной трубы будет выполнена непосредственно на стройплощадке по причине большой длины и высоты конструкций.
4. Далее требуется рассчитать габариты панелей, основываясь на показателях нагрузок при эксплуатации кровли – постоянных и периодических.
5. Чтобы определить оптимальную высоту конструкции в середине пролета (Н), используют следующие формулы, где L – длина фермы:
   • для параллельных, полигональных и трапецеидальных поясов: Н=1/8×L, при этом уклон верхнего пояса доложен составлять приблизительно 1/8×L или 1/12×L;
   • для металлоконструкций треугольной формы: Н=1/4×L либо Н=1/5×L.
6. Угол установки раскосов решетки составляет от 35° до 50°, рекомендуемое значение 45°.
7. На следующем этапе следует определить расстояние между узлами (обычно оно соответствует ширине панели). Если длина пролета превышает 36 метров, требуется вычисление строительного подъема – обратно погашаемого изгиба, который воздействует на металлоконструкцию при нагрузках.
8. На основании измерений и вычислений готовится схема, согласно которой будет вестись изготовление ферм из профильной трубы.

Изготовление конструкции из профильной трубы Чтобы обеспечить необходимую точность расчетов, используйте строительный калькулятор – подходящую специальную программу. Так вы сможете сопоставить свои и программные расчеты для того, чтобы не допустить большого несоответствия в размерах!

Арочные конструкции: пример расчета

Чтобы сварить ферму для навеса в виде арки, применяя профильную трубу, необходимо правильно рассчитать конструкцию. Рассмотрим принципы расчета на примере предполагаемого сооружения с пролетом между опорными конструкциями (L) 6 метров, шагом между арками 1,05 метра, высотой фермы 1,5 метра – такая арочная ферма выглядит эстетично и способна выдержать высокие нагрузки. Длина стрелы нижнего уровня арочной фермы при этом составляет 1,3 метра (f), а радиус окружности в нижнем поясе будет равен 4,1 метра (r). Величина угла между радиусами: а=105.9776°.

Схема с размерами арочного навеса

Для нижнего пояса длину профиля (mн) рассчитывают по формуле:

mн – длина профиля из нижнего пояса;

π – постоянная величина (3,14);

R – радиус окружности;

α – угол между радиусами.

В результате получаем:

Узлы конструкции располагают в участках нижнего пояса с шагом 55,1 см – допускается округлить значение до 55 см, чтобы упростить сборку конструкции, но увеличивать параметр не следует. Расстояния между крайними участками требуется рассчитать индивидуально.

Если длина пролета составляет менее 6 метров, вместо сварки сложных металлоконструкций можно воспользоваться одинарной или двойной балкой, выполнив сгиб металлического элемента под выбранным радиусом. В этом случае расчет арочных ферм не требуется, но важно правильно подобрать сечение материала, чтобы конструкция выдерживала нагрузки.

Профильная труба для монтажа ферм: требования к расчету

Чтобы готовые конструкции перекрытий, в первую очередь крупногабаритные, выдерживали проверку на прочность на протяжении всего срока эксплуатации, трубопрокат для изготовления ферм подбирается на основании:

• СНиП 07-85 (взаимодействие снеговой нагрузки и веса элементов конструкций);
• СНиП П-23-81 (о принципах работы со стальными профилированными трубами);
• ГОСТ 30245 (соответствие сечения профильных труб и толщины стенок).

Данные из указанных источников позволят ознакомиться с видами профильных труб и выбрать оптимальный вариант с учетом конфигурации сечения и толщины стенок элементов, конструктивных особенностей фермы.

Навес для авто из трубопроката

Фермы рекомендуется изготавливать из трубопроката высокого качества, для арочных конструкций желательно выбрать легированную сталь. Чтобы металлоконструкции были устойчивы к коррозии, сплав должен включать большой процент углерода. Металлоконструкции из легированной стали не нуждаются в дополнительной защитной окраске.

Полезные советы по монтажу

Зная, как сделать решетчатую ферму, можно смонтировать надежный каркас под светопрозрачный навес или кровлю. При этом важно учитывать ряд нюансов.

• Самые прочные конструкции монтируются из металлопрофиля с сечением в виде квадрата или прямоугольника за счет наличия двух ребер жесткости.
• Основные компоненты металлоконструкции крепятся между собой с использованием спаренных уголков и прихваток.
• При стыковке деталей каркаса в верхнем поясе требуется использовать двутавровые разносторонние уголки, при этом соединять следует по меньшей стороне.
• Сопряжение частей нижнего пояса крепят с установкой равносторонних уголков.
• Стыкуя основные части металлоконструкций большой длины, применяют накладные пластины.

Важно представлять, как сварить ферму из профильной трубы, если металлоконструкцию требуется собрать непосредственно на строительной площадке. Если нет навыков ведения сварочных работ, рекомендуется пригласить сварщика с профессиональным оборудованием.

Сварка элементов фермы

Стойки металлоконструкции монтируют под прямым углом, раскосы – под наклоном в 45°. На первом этапе нарезаем из профильной трубы элементы в соответствии с размерами, указанными на чертеже. Собираем на земле основную конструкцию, проверяем ее геометрию. Затем варим собранный каркас, используя уголки и накладные пластины, где они требуются.

Обязательно проверяем прочность каждого сварного шва . От их качества и точности расположения элементов зависит прочность и надежность сваренных металлоконструкции, их несущая способность. Готовые фермы поднимают наверх и крепят к обвязке, соблюдая шаг установки согласно проекту.

Фермы из профильной трубы: изготовление, как рассчитать и сварить

Изготовление ферм из профильной трубы. Как правильно рассчитать конструкцию и сварить. Основные виды форм очертания ферм.

Металлическая опорная кровельная конструкция

Ферма представляет собой висячую конструкцию, которая состоит из верхнего и нижнего поясов, раскосов и стоек, входящая в общую стропильную систему крыши дома. Сегодня она может быть изготовлена из различного материала, но все большую популярность начинают приобретать конструкции, изготовленные из металла.

Стропильная ферма может быть изготовлена из различного материала, но все большую популярность начинают приобретать конструкции из металла.

Конструкция металлической кровли выполняется по современной технологии, которая сегодня считается оптимальной для самых различных строений. Каркасные дома из металлических облегченных конструкций устойчивы к различным внешним условиям, они отличаются прочностью и надежностью.

Расчет таких стропильных систем производится при помощи специальных программ, которые учитывают многочисленные факторы, что делает всю конструкцию очень надежной.

Преимущества использования металлических ферм

Фермы из металла раньше применялись везде, где была необходима высокая прочность конструкции, сегодня преимущество использования именно таких конструкций применяется и для частного строительства, а не только при сооружении промышленных предприятий. Сегодня востребованы металлические фермы, которые можно условно разделить на две группы: пространственные и плоские.

Плоские конструкции отличаются тем, что каждый металлический стержень расположен только в одной плоскости. Пространственные конструкции образуют брусья, отлично выдерживающие нагрузки со всех сторон. Это схоже с устройством башенного крана, которая устойчива к довольно сильным, продолжительным нагрузкам при использовании.

Основные элементы металлической фермы – это стропильный пояс и решетки, на пояс приходится продольная сила и момент, на решетку – поперечная сила. То пространство, которое располагается между ними, принято называть панелью, свободный промежуток между фермами – пролетом, пространство между осями поясов – высотой.

Виды металлических ферм.

Применяемые сегодня фермы из металла могут быть самыми различными, что сильно отличает их от прочих. Они отличаются по форме поясов, пролетов, размерами, схемами изготовления. Так, статические фермы могут быть рамными, балочными, вантовыми, арочными. Балочные в этом случае отличаются более экономным расходом материалов, меньшим весом, чем остальные, они могут применяться для изготовления конструкций, нуждающихся в устойчивости к большим, постоянным нагрузкам. Арочные используются для созданий необычных привлекательных форм кровли, но при их сооружении расход строительных материалов несколько увеличен.

Кроме того, применяются комбинированные схемы, полигональные, сегментированные, треугольные, трапециевидные, с параллельными поясами. Все они отличаются большой прочностью, небольшим весом, устойчивостью. Высокое качество монтажа стропильной системы обеспечивается тем, что любой расчет для подобной конструкции осуществляется при помощи специальных программ.

В качестве материалов для изготовления металлических ферм применяются облегченный металлический оцинкованный профиль (так называемые ЛСТК, то есть легкие стальные тонкостенные конструкции), скрепляемые саморезами и специальными болтами, либо специальные стальные балки, для которых используются сварные соединения.

Особенности расчета металлических конструкций

Рассчитать металлические стропильные фермы – это процедура, которая требует наличия специальных знаний. Обычно такие расчеты выполняются проектировщиками с использованием специальных программ, с учетом многочисленных факторов. Такой расчет и делает металлические конструкции максимально надежными. При расчетах стропильной системы необходимо учитывать такие факторы:

• постоянные нагрузки на крышу (вес кровельного материала и самой стропильной системы);
• дополнительные нагрузки (ветровые, снеговые, вес людей, которые поднимаются на поверхность крыши для осуществления ремонта, и прочее);
• периодические и особые нагрузки (наличие ураганов, сейсмические нагрузки, другие случайные факторы).

Схема снеговой нагрузки на крышу.

Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле: N= Q*k

Q – количество осадков на квадратный м в зимний период;

k – коэффициент угла ската.

Стоит брать во внимание и ветровые нагрузки, которые включают в себя данные по максимальной скорости ветра в районе, этажности строения, конструктивным особенностям кровли, ее площади.

Точный расчет металлических ферм может сделать только специалист, не следует пытаться осуществить это самостоятельно!

Типы металлических ферм

1. Универсальные для промышленных зданий: односкатные и двускатные. Пролеты для них унифицированы, они принимаются кратными 3 м, могут быть на 18, 24, 30 метров. Угол наклона раскосов составляет обычно 45-50°, общая форма обеспечивает жесткость конструкции, способность выдержать большие нагрузки.
2. Металлические фермы, имеющие дополнительные шпренгели, используются в беспрогонных конструкциях для крупнопанельных железобетонных плит с шириной в 1,5 м. Это дает возможность на 4-6% уменьшить вес фермы.
3. Треугольные фермы применяются для жилых домов, когда уклон кровли планируется достаточно крутым.

Стропильная металлическая конструкция: монтажные работы

Монтаж стропильных металлических ферм должен осуществляться только профессионалами. Все крепления выполняются только согласно проекту. Это болтовые и сварные крепления (для различных типов материала). Правила монтажа зависят не только от типа конструкции, но и от ее спецификации, при величине пролета более 4,5 м рекомендуется предварительно ставить дополнительные опоры для любого вида ферм.

Выбор покрытия для в зависимости от угла наклона крыши

Все металлические стропила, точнее их вид и конструкция, зависят во многом от угла уклона кровли. Рассмотрим варианты устройства стропильных систем:

1. Уклон в 22-30 градусов. При устройстве кровли с уклоном 22-30° можно использовать такие варианты покрытия, как этернит, железо либо шифер. Фермы при этом делают треугольной формы, высота их должна составлять одну треть от длины пролета. Вес такой фермы будет относительно небольшим, для опор можно использовать наружные стены, которые возводятся на небольшую высоту для чердака. Если длина пролета равна 14-20 м, то каждая половина фермы должна иметь четное число панелей, длина панели должна составлять 1,5-2,5 м. Для указанной длины пролета оптимальное число панелей – восемь;

Для больших строений, где длина пролета составляет от 20 до 35 метров, необходимо использовать так называемые фермы Полонсо, то есть конструкцию из металла, которая состоит из двух треугольных ферм, соединяемых затяжками. Это дает возможность убрать длинные раскосы для серединных панелей, чтобы уменьшить вес. Верхний пояс в этом случае надо разбить на 12-16 панелей длиной для каждой 2-2,75 метров. Расчет для подшивки потолка должен учитывать при этом наличие затяжки в 4-6 панелей, которая крепится в узлах верхнего пояса.

1. Уклон в 15- 22°. При таком уклоне кровли расчет металлических ферм предусматривает высоту конструкции в 1/7 от длины пролета, нижний пояс при этом делается ломаным, что дает возможность снизить вес на 30% в сравнении с обычной треугольной фермой. Длина одного пролета при этом не должна быть больше 20 метров;
2. Уклон от 6 до 15°. Для крыш с небольшим уклоном применяют фермы трапециевидной формы с высотой от 1/7 до 1/9. В том случае когда потолок не подвешивается, можно применять раскосы, выполненные в виде решетки треугольной формы. Стены чердака для монтажа такой системы должны иметь должную высоту либо проектируется крыша, которая имеет переломы у опор. Панели нижнего пояса при этом должны быть равны размеру панелей верхнего пояса. Расчет осуществляется из учета того, что сама длина должна составлять 1,5-2,5 м, ко всем раскосам добавляются стойки. Для того чтобы конструкция не получилась тяжелой, используется решетка.

Использование металла для изготовления стропильных систем – это не такая и новинка. Известны такие конструкции еще с конца 19-ого века, хотя и применялись они крайне редко, в основном для строительства дворцов и храмов. Сегодня металл обрел вторую жизнь, из него делают надежные и очень прочные строения, жилые дома, промышленные объекты.

Расчет таких конструкций должен осуществляться только специалистами, для этого существуют специальные программы. Крепления металлических ферм могут быть различными, так же как материал изготовления: это сварные стальные конструкции, облегченные оцинкованные, которые крепятся при помощи саморезов и болтов. Вид самих ферм и размеры во многом зависят от того, какой уклон кровли будет сделан, какие нагрузки предполагаются.

Стропильная ферма металлическая для крыши

Стропильная ферма металлическая применяется не только в строительстве промышленных зданий, но и частных домов. Она давно зарекомендовала себя в роли надежной кровельной конструкции.

Стропильные фермы металлические: опорная конструкция кровли

Фермы – это элементы конструкций, которые, восприняв нагрузку в пролете, передают ее на опоры. Стропильные фермы металлические имеют вид решетчатой сквозной конструкции, выполненной из прямоугольных стержней, «собранных» друг с другом в узлы. Выбор их конструкции для конкретной крыши определяет расположение чердачного перекрытия, уклон кровли и необходимая длина пролета.

Стропильные фермы металлические в основном изготавливают из стальных профилей, чаще из уголка. Для более тяжелых конструкций профиль имеет тавровое или двутавровое сечение, а для гидротехнических сооружений – круглое, профильная труба. Стальная стропильная ферма широко используется в конструкциях для покрытия и перекрытия зданий, чаще с шириной пролетов больше 24 м.

Конструкция из металла

Прочность и жесткость этих элементов несущей конструкции обеспечивает их форма. Классический вариант металлической фермы состоит из прутьев – два параллельных и еще между ними, сваренные зигзагообразно. Благодаря такой компоновке даже при относительно малом расходе материала сопротивляемость конструкции из металла повышается.

Основные конструктивные элементы:

• пояса, верхний и нижний,образующие контур;
• решетка, собранная из раскосов и стоек.

Узловое соединение элементов выполняют непосредственным примыканием одного к другому. Стержни решетки фиксируют к поясам либо сваркой, либо посредством фасонных элементов. Помимо стропильных могут быть и подстропильные. Их используют как опоры для несущих конструкций и перекрытий, если расстояние между колоннами превышает шаг балок или у колонн неодинаковый шаг.

Виды: по поясам и решеткам

Их классифицируют по геометрии поясов и типу решетки.

По очертанию пояса

• с параллельными поясами – имеют достаточно конструктивных преимуществ. Наибольшая повторяемость деталей, связанная с равными длинами стержней для поясов и решетки, одной и той же схемой узлов, минимальным количеством стыков поясов, позволяет унифицировать конструкции, что дает возможность индустриализации их производства. Они оптимальны для мягких кровель.

• трапецеидальные (односкатные) – в сопряжении с колоннами дает возможность устраивать жесткие узлы рам, повышающих жесткость здания. В середине пролета на решетке этих ферм нет длинных стержней. Для них не требуются большие уклоны.
• полигональные – подходят для тяжелых строений, используемых для больших пролетов, при этом они дают существенную экономию стали. Полигональное очертание для легких вариантов нерационально, поскольку получение незначительно экономии несоизмеримо с усложнением конструкции.

• треугольные – обычно их используют для крутых крыш или, исходя из условий эксплуатации здания или вида кровельного материала. Хотя они просты в исполнении, однако имеют определенные конструктивные недостатки, скажем, сложность острого опорного узла, повышенный расход материалов при изготовлении слишком длинных стержней в центральной части решетки. Использование треугольных систем в ряде случаев обязательно, например, в строениях, где необходимо обеспечить с одной стороны значительный и равномерный приток естественного света.

Системы решетки

• треугольная – самая эффективная в случае параллельных поясов и трапецеидального очертания, возможно их использование в системе с треугольным очертанием;
• раскосная – раскосы, самые длинные элементы, должны быть растянутыми, стойки же, наоборот, сжатыми. Такая решетка по сравнению с треугольной более трудоемка и имеет больший расход материала;
• специальные – шпренгельные, крестовые и другие.

Расчет треугольной фермы и его особенности

При расчете учитываются требования СНиП по «Стальным конструкциям» и «Нагрузкам и воздействиям». Грамотно рассчитать стропильные системы из металла можно только при наличии специальных знаний. При этом учитываются многочисленные факторы, поэтому проектировщики, как правило, обращаются при расчетах к помощи специальных программ.

Что же лежит в основе расчетов треугольной фермы: пример

Фермы находятся под постоянным воздействием таких нагрузок, как вес кровли, фонарей, подвесных водосточных систем, вентиляторов, собственный вес несущей конструкции и других. К временным нагрузкам относят давление ветра, снега, вес людей, находящихся на крыше, подвесного транспорта.

Принимаются во внимание также особые или периодические нагрузки, типа сейсмических, урагана и т. д.

Изготовление и соединение элементов

• Сборка. Собирают их поэтапно из деталей на прихватках.

• Связку поясов производят, используя один или два спаренных уголка:

• верхние пояса изготавливают из неравнобоких двух уголков, имеющих тавровое сечение, стыковку проводят по меньшим сторонам;
• для нижних поясов используют, соответственно, равнобокие уголки.

• Если элемент большой длины, применяют соединительные и накладные пластины. В случае нагрузок, образованных в границах ее панелей, используются парные швеллеры.
• Угол установки раскосов – 45°, а стоек – 90°. Для их изготовления применяют равнобокие уголки, скрепляя элементы посредством пластин. Уголки в сечении либо крестообразное, либо тавровые.
• Полностью сварные системы изготавливают с использованием тавр.

• Сварка. Когда сборка на прихватках закончена вручную или полуавтоматическим способом выполняют сварочные работы, после чего каждый шов зачищают.
• Окраска. В стропильной конструкции на завершающем этапе сверлят отверстия и покрывают ее антикоррозийными составами.

Некоторые правила устройства

Вид и конструкция металлических стропил во многом зависит от уклона кровли. Рассмотрим связь между уклоном кровли и устройством стропильных систем:

• 6–15° – ферма трапециевидной формы, высота 1/7– 1/9 ее длины. Для обустройства чердака либо ее стены должны иметь соответствующую высоту, либо проектируемая крыша должна иметь переломы у опор. Размер панелей нижнего и верхнего пояса должен быть одинаковым. Для облегчения используют решетку.
• 15–22°– высота конструкции из металла равна 1/7 длины, нижний пояс должен быть ломаным – это позволяет снизить вес по сравнению с обычной треугольной порядка 30%. При этом один пролет по длине не должен превышать 20 м.
• 22–30° – система треугольной формы, высота 1/3 длины. Поскольку вес ее получается относительно небольшим, опорой могут служить наружные стены, возведенные на небольшую высоту.

Серия 1.263.2-4. Выпуск 1. Фермы пролетами 18, 21 и 24 м из прокатных уголков. Чертежи КМ (7,1 MiB, 368 hits)

1.263-2-4.1КМ-4 Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправочные марки

1.263-2-4.1КМ-5 Схемы расположения ферм пролетом 18 м и связей

1.263-2-4.1КМ-6 Схемы расположения ферм пролетом 21 м и связей

1.263-2-4.1КМ-7 Схемы расположения ферм пролетом 24 м и связей

1.263-2-4.1КМ-8 Схема ферм с маркировкой элементов

1.263-2-4.1КМ-9 Сортамент ферм пролетом L=18 м и Н=1,2 м

1.263-2-4.1КМ-10 Сортамент ферм пролетом L=18 м и Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-11 Сортамент ферм пролетом L=21 м и Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-12 Сортамент ферм пролетом L=24 м и Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-13 Схемы вертикальных связей В-1,В-2

1.263-2-4.1КМ-14 Узел 1

1.263-2-4.1КМ-15 Узел 2,3

1.263-2-4.1КМ-16 Узел 4

1.263-2-4.1КМ-17 Узел 5

1.263-2-4.1КМ-18 Узел 6

1.263-2-4.1КМ-19 Узел 7

1.263-2-4.1КМ-20 Узел 8

1.263-2-4.1КМ-21 Узел 9

1.263-2-4.1КМ-22 Узел 10

1.263-2-4.1КМ-23 Узел 11

1.263-2-4.1КМ-24 Узел 12-15

1.263-2-4.1КМ-25 Указание по расчету сварных швов узлов ферм

1.263-2-4.1КМ-26 Разметка отверстий по верхним поясам ферм для крепления связей

1.263-2-4.1КМ-27 Схема раскладки железобетонных плит и детали их приварки к поясам ферм

1.263-2-4.1КМ-28 Спецификация стали ферм пролетом 18 м

1.263-2-4.1КМ-29 Спецификация стали ферм пролетом 21 м

1.263-2-4.1КМ-30 Спецификация стали ферм пролетом 24 м

Утвержден : Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 13.10.1982

Серия 1.263.2-4. Выпуск 2. Фермы пролетом 27, 30 и 36 м из прокатных уголков. Чертежи КМ (8,8 MiB, 129 hits)

1.263-2-4.2КМ-2 Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправочные марки

1.263-2-4.2КМ-3 Схема расположения ферм пролетом 27 м и связей

1.263-2-4.2КМ-4 Схема расположения ферм пролетом 30 м и связей

1.263-2-4.2КМ-5 Схема расположения ферм пролетом 36 м и связей

1.263-2-4.2КМ-6 Схемы ферм с маркировкой элементов

1.263-2-4.2КМ-7 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.2КМ-8 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-9 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.2КМ-10 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-11 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-12 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,4 м

1.263-2-4.2КМ-13 Схемы вертикальных связей В-1,В-2;В-3

1.263-2-4.2КМ-14 Узел 1

1.263-2-4.2КМ-15 Узел 2,3

1.263-2-4.2КМ-16 Узел 4

1.263-2-4.2КМ-17 Узел 5

1.263-2-4.2КМ-18 Узел 6

1.263-2-4.2КМ-19 Узел 7

1.263-2-4.2КМ-20 Узел 8

1.263-2-4.2КМ-21 Узел 9

1.263-2-4.2КМ-22 Узел 10-13

1.263-2-4.2КМ-23 Указание по расчету сварных швов в узлах ферм

1.263-2-4.2КМ-24 Разметка отверстий по верхним поясам ферм для крепления связей

1.263-2-4.2КМ-25 Схема раскладки железобетонных плит и детали их приварки к поясам ферм

1.263-2-4.2КМ-26 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.2КМ-27 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-28 Спецификация стали ферм пролетом L=30 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.2КМ-29 Спецификация стали ферм пролетом L=30 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-30 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.2КМ-31 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,4 м

Принят : МАДИ Минвуза СССР (Московский автомобильно-дорожный институт)

Принят : Президент Российской Федерации

Принят : ЦИТП Госстроя СССР

Утвержден : Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 04.01.1983

Серия 1.263.2-4. Выпуск 3. Фермы пролетом 18, 21, 24, 27, 30 и 36 м из прокатных уголков под облегченную кровлю (11,6 MiB, 80 hits)

1.263-2-4.1КМ-2 Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправочные марки

1.263-2-4.1КМ-3 Схема расположения ферм пролетом 18 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-4 Схема расположения ферм пролетом 21 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-5 Схемы расположения ферм пролетом 24 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-6 Схемы расположения ферм пролетом 27 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-7 Схемы расположения ферм пролетом 30 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-8 Схемы расположения ферм пролетом 36 м, прогонов и связей

1.263-2-4.1КМ-9 Схема ферм с маркировкой элементов

1.263-2-4.1КМ-10 Сортамент ферм пролетом L=18 м; Н=1,2 м

1.263-2-4.1КМ-11 Сортамент ферм пролетом L=18 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-12 Сортамент ферм пролетом L=21 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-13 Сортамент ферм пролетом L=24 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-14 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-15 Сортамент ферм пролетом L=27 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-16 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-17 Сортамент ферм пролетом L=30 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-18 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-19 Сортамент ферм пролетом L=36 м; Н=2,4 м

1.263-2-4.1КМ-20 Схемы вертикальных связей В-1…В-4

1.263-2-4.1КМ-21 Узел 1

1.263-2-4.1КМ-22 Узел 2,3

1.263-2-4.1КМ-23 Узел 4

1.263-2-4.1КМ-24 Узел 5

1.263-2-4.1КМ-25 Узел 6

1.263-2-4.1КМ-26 Узел 7

1.263-2-4.1КМ-27 Узел 8

1.263-2-4.1КМ-28 Узел 9

1.263-2-4.1КМ-29 Узел 10

1.263-2-4.1КМ-30 Узел 11

1.263-2-4.1КМ-31 Узел 12-15

1.263-2-4.1КМ-32 Указание по расчету сварных швов узлов ферм

1.263-2-4.1КМ-33 Разметка отверстий по верхним поясам ферм L=18-24 м для крепления связей

1.263-2-4.1КМ-34 Разметка отверстий по верхним поясам ферм L=27-36 м для крепления связей

1.263-2-4.1КМ-35 Таблицы для выбора марок прогонов и профиля размеров настила

1.263-2-4.1КМ-36 Спецификация стали ферм пролетом L=18 м;Н=1,2 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-37 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;L=24 м;Н=1,8 м

1.263-2-4.1КМ-38 Спецификация стали ферм пролетом L=27 м;Н=1,8 м;Н=2,7 м

1.263-2-4.1КМ-39 Спецификация стали ферм пролетом L=30 м;Н=1,8 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-40 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,1 м

1.263-2-4.1КМ-41 Спецификация стали ферм пролетом L=36 м;Н=2,4 м

Утвержден : Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 06.05.1983

Серия 1.263.2-4. Вып-4. Фермы пролетом 15, 18, 21, 24, 27 и 30 м из сварных гнутозамкнутых профилей (с пониженной высотой) (6,8 MiB, 139 hits)

1.263-2-4.4-01КМ Схемы ферм с маркировкой узлов. Разбивка ферм на отправные марки

1.263-2-4.4-02КМ Схемы расположения ферм пролетом 15,18 м и связей

1.263-2-4.4-03КМ Схемы расположения ферм пролетом 21,24 м и связей

1.263-2-4.4-04КМ Схемы расположения ферм пролетом 27,30 м и связей

1.263-2-4.4-05КМ Схемы ферм с маркировкой элементов

1.263-2-4.4-06КМ Сортамент ферм пролетом 15,18,21 м

1.263-2-4.4-07КМ Сортамент ферм пролетом 24 м

1.263-2-4.4-08КМ Сортамент ферм пролетом 27 м

1.263-2-4.4-09КМ Сортамент ферм пролетом 30 м

1.263-2-4.4-10КМ Геометрические схемы отправочных марок стропильных ферм

1.263-2-4.4-11КМ Узел 1,2

1.263-2-4.4-12КМ Узел 3…8

1.263-2-4.4-13КМ Узлы опирания ферм (варианты)

1.263-2-4.4-14КМ Фрагменты плана настила с расположением креплений

1.263-2-4.4-15КМ Допускаемая расчетная нагрузка на настил

1.263-2-4.4-16КМ Узел крепления связей

1.263-2-4.4-17КМ Сварные швы ферм

1.263-2-4.4-18КМ Детали Д-1…Д-3

1.263-2-4.4-19КМ Спецификация стали ферм пролетом 15,18,21 и 24 м

1.263-2-4.4-20КМ Спецификация стали ферм пролетом 27 и 30 м

1.263-2-4.4-21КМ Ведомость расхода материалов

Утвержден : Государственный комитет по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР 29.03.1984

Стропильные фермы металлические: расчет конструкции, изготовление

Стропильные фермы металлические– это легкая металлоконструкция, обладающая особой прочностью. В отличие от балок, сплошных по конструкции, они – решетчатые.

Для небольших строений, например, сарая или гаража, часто используют односкатную кровлю. Простая в устройстве, она легко изготавливается без привлечения профессиональных строителей и смотрится весьма привлекательно. Для обустройства жилых домов подобное решение применяется реже: зачастую срабатывает сила традиции и небольшой для наших мест опыт ее проектирования и возведения. Наступило время оценить преимущества такой конструкции.

Особенности: плюсы и минусы

Односкатная крыша представляет собой прямоугольную абсолютно плоскую форму, расположенную под углом по отношению к коробке здания. Величина ее наклона может быть разной в зависимости от архитектурного замысла, климатических условий и окружающего ландшафта. При использовании качественных материалов, служит не менее 20–30 лет.

Подобное устройство кровли считается наиболее устойчивым , в том числе и к внешним природным воздействиям, если расположение строения безошибочного по отношению к розе ветров.

Снег на поверхность ложится ровным слоем, что делает нагрузку равномерной и безопасной.

Наклонная односкатная форма лучше, чем двускатная, хотя она не позволяет создать удобное чердачное пространство. Зато проще с системой проветривания: аэраторы и вентилируемый конек просто не нужны.

К преимуществам также относят:

• Небольшая нагрузка на несущие конструкции из-за сравнительно небольшого веса.
• Наименьший расход строительных материалов по сравнению с другими видами крыш.
• Скромные финансовые затраты.
• Простой и быстрый способ возведения, доступный для выполнения своими руками.
• Не существует ограничений в выборе кровельных материалов и системе стропил.
• Доступное планирование и монтаж систем водостока и дымоходов.

Гармоничный красивый проект требует соблюдения многих условий, иногда в ущерб функциональным потребностям.

Недостатков меньше, чем преимуществ, но все же, они есть.

• Для обустройства жилого пространства мансарды требуется значительная ширина дома и высокий угол наклона кровли.
• Низкий скос может стать причиной слабой теплоизоляции.
• Требуется усиленная водосточная конструкция с более широким диаметром труб, так как вся вода стекает в одном направлении. Рекомендованы металлические системы с закреплением кронштейнов на расстоянии не менее 40 см.
• При наклоне меньше 45 градусов, чтобы снизить нагрузку, зимой придется постоянно очищать крышу от снега.

Устройство кровли

Как и строение любой крыши, качественный состав элементов односкатной зависит от финишного покрытия. Количество основных элементов невелико, но требует к себе внимания.

Армопояс

Снижает распирающую нагрузку стропил и способствует равномерному распределению веса всей конструкции. Необходим в обязательном порядке для строений из газобетона, керамзитобетона и кирпичных стен, если строительство ведется в сейсмоопасном регионе.

Мауэрлат

Располагается на верхних частях стен в виде брусьев. Соединен с армопоясом или, в случае строения из кирпича, закрепляется через уже забитые или замурованные в стенах анкеры прочной проволокой – не менее 6 мм диаметра. Сами анкеры должны находиться на расстоянии 30 см от торца стены. Если дом деревянный, из двойного минибруса, то роль мауэрлата выполняет верхняя обвязка

Фронтон

Редко встречается в строительстве односкатных крыш. Его наличие определяется в зависимости от разницы в высоте между двумя несущими стенами.

Система стропил

Служит основанием для укладки кровли, на нее оказывается основная нагрузка. Важно предусмотреть, чтобы она распределялась равномерно по периметру верхней части всего здания, а давление на узлы не превышало допустимых значений. Для создания используются балки из дерева, сечение которых зависит от площади крыши и количества элементов опоры.

Опоры

Подбираются после вычисления веса конструкции и определения финишного покрытия. Количество определяется углом наклона и длиной пролета.

Обрешетка

Необходима для укладки и закрепления кровельного покрытия и увеличения несущей способности, чтобы каркас мог выдерживать и собственную тяжесть и противостоять дополнительным нагрузкам: снег, вес человека во время проведения ремонтных работ.

Для битумной черепицы выполняют сплошную обрешетку. Для этих целей используются доски – обрезные или не обрезные, могут применяться панели МДФ. Скат может выступать за границы фронтона, образуя козырек для веранды или террасы.

Изоляция

Обеспечивает защиту от попадания влаги и промерзания. Прокладывается со стороны чердака между стропилами и закрепляется на обрешетке.

Утеплитель

Состоит из рулонных плиточных материалов, которые укладываются изнутри на обрешетку.

Пароизоляция

Пленочные покрытия, которые укладываются поверх утеплителя и закрепляются строительным степлером.

Планка конька

Служит защитой для верхнего ребра крыши, предотвращая попадание влаги и гниение внутренних элементов пирога.

Крепежи

Ригель

Вид горизонтальной опоры для элементов несущих конструкций. Элемент распределяет нагрузку стропил между другими балками.

Распорки

Опоры, которые размещаются в пролетах и увеличивают устойчивость всего каркаса.

Подкосы

Виды

Односкатные конструкции популярны во многих странах и используются при возведении как бюджетного, так и ультрамодного элитного жилья. При высоком наклоне крыши, отказавшись от чердачного помещения, есть возможность оптимизировать планировку. При низком – произойдет увеличение объема жилых помещений.

Плоская кровля часто выступает в паре с другими видами, как элемент разноуровневой системы. Это прекрасное дополнение для ломаной, полукруглой и других разновидностей крыш с разными скатами.

Красиво смотрятся двухуровневые варианты «односкаток» с разными углами наклона, направленными в противоположные стороны. Простые конструкции способны украсить козырьки, служащие частью веранды или выступающей мансарды.

По типу проветривания различают 2 типа:

• вентилируемые – скос от 5 до 20 градусов, отверстия располагаются в коленчатой стенке;
• не вентилируемые кровли – угол наклона от 3 до 6.

Стропильная система

Создание проекта и построение системы зависит от масштабности постройки и определяется:

• климатической зоной и розой ветров;
• линейными размерами основания – влияет на число стропильных ног, количество дополнительных опор и расстояние между ними;
• углом наклона – определяет наличие фронтона и способ крепления к опорам;
• типом материала кровли – диктует выбор характеристик строительного материала и строение обрешетки.

Шаг стропил также зависит от их длины и сечения:

• при длине, 3 м шаг – от 1100 до 2150 мм, сечение – от 80 х 100 до 90 х 160 мм;
• при 6,5 м, расстояние – от 1100 до 1400 мм, поперечный срез – не менее 120 х 220 мм.

Часто для больших строений нужна балка длиннее 7–8 м. Чтобы нарастить, ее сшивают, а места стыка усиливают и скрепляют дощечками или металлическими пластинами. Чем габаритнее элементы стропил, там меньше расстояние между ними.

Для обеспечения жесткости конструкции предусмотрены:

• стойки, ригели и подкосы с минимальным сечением – 50 х 100 мм;
• лежни и прокладки из бруса – 100 х 150 мм.

Классификация систем по ширине:

• До 4,5 метра. Простейшие безопорные сооружения – кровля фиксируется на мауэрлате из двух бревен или досок, которые закреплены на стенах.
• От 4,5 до 6 м. Конструкция усиливается:
  • лежнем – на высоте перекрытия;
  • подстропильной ногой – она служит подпоркой балки по центру основания; уклон ноги определяется шириной дома и высотой лежня над перекрытием.

• От 6 до 9 м. Предусмотрены два подкоса, которые устанавливаются по обе стороны стропильной ноги.
• От 9 до 12 м. Обязательно нужна еще одна опора, которая может быть частью выступающей внутренней стены или дополнительной консольно-прогонной конструкции, которая удерживается подкосами.
• Более 12 метров. Значительно возрастает число подстропильных ног. Увеличение до конца свесов кровли ведет к наращиванию балок по краям специальными элементами – кобылками. Закрепление производится накладками – не меньше 60 см, которые фиксируются с помощью болтов или гвоздей, иногда монтажными пластинами.

Кроме того, стропильные системы различают по типу опор.

Наслонный

Система из стоек и подкосов опирается на брус мауэрлата, который закреплен на внешних стенах, а в некоторых случаях и с внутренней стороны. Дистанция между стропилами – от 600 до 1400 мм. Величина зависит от веса кровельного покрытия и характеристик дерева. Такие простые конструкции доступны для наклона крыши до 26 градусов и пролетом до 5 м. Чаще всего используется для хозяйственных построек: сараев, мастерских, гаражей.

Для эксплуатируемых кровель, то есть угол наклона которых стремится к нулю, стропильные ноги упираются:

• с одной стороны – на более высокую несущую стену;
• с другой – в мауэрлат.

Висячие стропила

Применяют, когда невозможно установить дополнительные опоры между боковыми стойками. В таком случае конструкции любых размеров собирают на земле или в мастерской, а уже готовые фермы поэтапно доставляются к месту стройки.

Возможные материалы:

• металл;
• железобетон;
• дерево (сосна), сечением для стропил – 50 х 150 мм, для обрешетки – 50 х 50 мм.

Скользящие системы

Необходимы для обустройства крыши в зданиях со значительной усадкой в первое время после постройки. К ним относятся дома, возведенные из бруса или бревен – неравномерное проседание до 10%. Для деревянных конструкций очень важен и способ крепления стропильных ног.

Принципы устройства усвоить несложно:

• Монтаж стропил производится на бревно конька.
• Соединение ног может производиться встык или внахлест (на гвозди, болты и стальные пластины).

• Шаг и подбор толщины дерева для стропил определяется весом кровельного покрытия. При толщине верхнего слоя 50 мм, выбирается обрезная доска шириной 200 мм.
• Крепление к мауэрлату особое – слегка свободное, без жесткости. Это обеспечивает своеобразное скольжение, что позволяет избежать деформации крыши во время усадки и уменьшить распирающую нагрузку стен. В качестве крепежей используются специальные кронштейны из стали, толщиной 2 мм, с уголком.

Угол наклона

Чем больше угол, тем выше парусность. Поэтому скос кровли всегда должен быть направлен в сторону наиболее частых ветров. Таким образом снижается нагрузка во время большого шторма. Важно учесть при расчетах и климатическую зону.

Небольшой наклон может стать причиной скопления большого количества снега. Если его вовремя не убрать, дождаться образования наледи, крыша под ее значительным весом в лучшем случае прогнется, а в худшем – проломится.

Естественный сход по кровле осадков – не менее важная причина при учете поверхности и прочности покрывных материалов. Шершавые виды лучше подойдут для засушливых регионов, гладкие – для мест, славящихся обильными дождями и снежными зимами.

Оптимальные значения для черепицы:

• металлическая, керамическая и цементно-песчанная – не менее 6 градусов;
• битумная – не меньше 12.

Предельные значения для листовой кровли:

• шифер, профнастил, ондулин – минимум 6 градусов;
• медь, оцинкованные листы (цинк-титановые) – от 17;
• плиты из асбестоцемента – от 27.

При выборе кровельных материалов стоит перепроверять информацию. Иногда заявленные величины уклона для покрытия, указанные изготовителем, не совпадают с ГОСТом. Сам расчет лучше доверить профессионалам, потому что нюансов много, особенно у габаритных строений.

После определения величины наклона одну из несущих стен доводят до уровня, который обеспечит выполнение проекта.

Необходимые расчеты для выяснения длины стропил без учетов свесов производят по правилам прямоугольного треугольника.

Чтобы обеспечить сток воды и защитить стены от намокания, кровля выносится в среднем на 600 мм. Для технических построек минимум для свеса составляет – на 20–25, для двухэтажных жилых коттеджей и особняков – до 1200 мм.

Значение имеет и эстетика всего здания. Для определения собственных предпочтений, перед созданием проекта, можно воспользоваться компьютерными программами. Это позволит увидеть не только целиком всю кровлю, но и ее гармоничное сочетание с домом.

Материалы

Качество стройматериалов определяет прочность и долговечность всего здания, поэтому кровельные покрытия выбирать стоит внимательно, с учетом характеристик как коробки здания, так и возможностей будущей стропильной системы.

Дерево

Для каркаса подбирается древесина 1–3 сорта с частотой сучков на метр – не более 3, причем их высота не должна превышать 3 см. Трещины могут присутствовать, но неглубокие и небольшой длины – не превышающие половину длины доски.

1. Несущие балки должны иметь толщину от 50 мм.
2. Длина досок:
   • из хвойных пород – до 650 мм;
   • из лиственных – до 450 мм.
3. Дополнительные элементы – прогоны, мауэрлат, подушки – изготавливают только из твердых лиственных пород и обрабатывают антисептиком.

Кровля

Современный ассортимент покрытий для крыш весьма разнообразен, поэтому несложно подобрать подходящий материал по цвету, форме, необходимой прочности и цене.

Керамическая черепица

Материал может быть разных видов: плоская ленточная, пазовая, одно- или двухволновая. Хорошо подходит при угле наклона крыши от 25 до 60 градусов для домов из камня, кирпича или дерева. При меньших значениях скоса требуется усиливать вентиляцию и гидроизоляцию, при больших – понадобится дополнительно укреплять узлы, устанавливать добавочные крепления, ведь черепица весьма тяжелый материал.

Вес одного фрагмента 30 х 30 см может варьироваться от 2 до 4,5 кг, то есть 1 м2 может потянуть на 50 кг. Для сравнения металлочерепица весит в 10 раз меньше – 5 кг/м2. Поэтому шаг стропил для керамики требуется минимальный и деревянная обрешетка с мелкими ячейками. Зато черепица имеет отличную звукоизоляцию, красивый цвет и фактуру. Прочность одного элемента небольшая, но срок службы всей крыши превышает среднюю продолжительность жизни человека и достигает 150 лет.

Металлочерепица

Это рифленые оцинкованные стальные листы, которые с внешней стороны имеют полимерное покрытие. Количество защитных слоев, как и способ крепления между собой элементов, разнится в зависимости от изготовителя. Бывают как с глянцевые, так и матовые. Размеры всевозможные, толщина – от 0,4 мм, вес 1 м2 – от 3 до 5 кг.

Сборка производится на обрешетку, крепление гвоздями или саморезами, нахлест – в одну волну. Рекомендуемый наклон – от 15 градусов. Если он не превышает 20, то осадки могут слишком медленно стекать, поэтому стыки настилов дополнительно герметизируют.

В целом металлическая кровля довольно прочная и долговечная. Гарантийный срок – от 5 до 15 лет, но не всегда учитывается износ полимерного слоя. Из недостатков только плохая звукоизоляция и большое число отходов.

Мягкая черепица

Ее еще называют битумная. В основе материала – полиэстер, стекловолокно и целлюлоза. Они наносятся на битумные элементы, а сверху покрываются красящим веществом. Особенностью является сцепление, склеивание элементов под воздействием солнечных лучей. Выпускается в виде прямоугольников или полукруглых листов. Срок службы производителями определяется в пределах 15–20 лет без учета стойкости цвета.

Параметры:

• длина – 100 мм;
• ширина – от 300 мм;
• вес на 1 м2 – 8–12 кг.

Универсальный материал с хорошей изоляцией в равной степени подходит для жилых и хозяйственных построек. Рекомендуемый угол наклона – от 12 градусов. По технологии предусмотрена гидроизоляционная подложка или подкладочный слой. Роль такого ковра может выполнять старое битумное покрытие. Среди недостатков – горючесть, неустойчивость к ультрафиолету и монтаж только в теплое время года.

Профнастил

Выпускается в виде гофрированных оцинкованных листов стали всевозможных размеров. Волны обеспечивают покрытию жесткость и прочность, их высота и форма зависят от конкретной модели. Различают трапециевидные, синусообразные или закругленные.

Некоторые производители внешнюю сторону покрывают стойкой полимерной пленкой.

Чтобы обеспечить гидроизоляцию, при укладке используется пергаминовая прокладка. Крепление к обрешетке осуществляется саморезными винтами, места стыков обрабатывают битумным составом. Рекомендованный наклон крыши с профнастилом – от 10 градусов.

Как и все металлические кровли, материал обладает небольшой звукоизоляцией, поэтому он чаще используется для промышленных объектов и сараев. Гарантийный срок эксплуатации – 15–20 лет.

Ондулин

Универсальные покрывной материал, который может применяться даже для облицовки дома. В его основе – целлюлоза, которая пропитана очищенным битумом с добавлением смол и пигментов. Цвет стойкий. Стандартные размеры листа – 2000 х 950 мм, вес – 6,5 кг/м2, что легче традиционного шифера в 4 раза.

К положительным свойствам относятся:

• легкость;
• прочность;
• влагонепроницаемость;
• отличная звукоизоляция;
• высокая устойчивость к температурным перепадам;
• невосприимчивость к воздействию химических реагентов.

Хотя минимальный допустимый уровень уклона – 6 градусов, ондулин не рекомендуют применять для крыш с небольшим скосом: отсутствует возможность удерживать длительное время снег. При более высоких значениях и правильной эксплуатации срок службы составит около полувека, гарантия гидронепроницаемости – 15 лет.

Шифер

Гофрированные листы из композитного материала на основе портландцемента и асбестового волокна. Форма волнистого листа всегда прямоугольная – 120 х 70 мм, вес – от 10 до 15 кг/м2. Уровень наклона кровли – от 12 до 60 градусов. Технологией при монтаже предусмотрен подкладочный слой из рубероида или пергамина.

К обрешетке шифер крепится внахлест при помощи гвоздей через мягкие герметичные прокладки.

Брус для каркаса выбирается:

• для стандартного листа – 50 х 50 мм, стропильный шаг – от 500 до 550 мм;
• для усиленного – 75 х 75 мм, длина шага – от 750 до 800 мм.

Рубероид

Один из популярных бюджетных вариантов. Представляет собой кровельный картон, пропитанный и покрытый битумом. Чтобы избежать слипания, на верхнюю часть нанесена крупнозернистая присыпка.

Современная разновидность – еврорубероид, который состоит из стеклоткани или полиэстера, пропитанного битумом. Сверху присутствует полимерный слой. Этим эластичным и водонепроницаемым материалом часто покрывают небольшие участки кровли со сложной формой. Основной недостаток – быстрая воспламеняемость, поэтому проводить полную укладку можно только на технических объектах.

Определение внутренних усилий фермы

Зачастую у нас нету возможности применить обычную балку для того или иного строения, и мы вынуждены применять более сложную конструкцию, которая называется ферма.
хоть и отличается от расчета балки, но нам не составит труда ее рассчитать. От вас будет требоваться лишь внимание, начальные знания алгебры и геометрии и час-два свободного времени.
Итак, начнем. Перед тем, как рассчитывать ферму, давайте зададимся какой-нибудь реальной ситуацией, с которой вы бы могли столкнуться. Например, вам необходимо перекрыть гараж шириной 6 метров и длиной 9 метров, но ни плит перекрытия, ни балок у вас нету . Только металлические уголки различных профилей. Вот из них мы и будем собирать нашу ферму!
В последующем на ферму будут опираться прогоны и профнастил. Опирание фермы на стены гаража – шарнирное.

Для начала вам необходимо будет узнать все геометрические размеры и углы вашей фермы. Здесь нам и понадобится наша математика, а именно - геометрия. Углы находим при помощи теоремы косинусов.

Затем нужно собрать все нагрузки на вашу ферму (посмотреть можно в статье ). Пусть у вас получился следующий вариант загружения:

Далее нам нужно пронумеровать все элементы, узлы фермы и задать опорные реакции (элементы подписаны зеленым, а узлы голубым).

Чтобы найти наши реакции, запишем уравнения равновесия усилий на ось y и уравнение равновесия моментов относительно узла 2.

Ra+Rb-100-200-200-200-100=0;
200*1,5 +200*3+200*4,5+100*6-Rb*6=0;

Из второго уравнения находим опорную реакцию Rb:

Rb=(200*1,5 +200*3+200*4,5+100*6) / 6;
Rb=400 кг

Зная, что Rb=400 кг, из 1-ого уравнения находим Ra:

Ra=100+200+200+200+100-Rb;
Ra=800-400=400 кг;

После того, как опорные реакции известны, мы должны найти узел, где меньше всего неизвестных величин (каждый пронумерованный элемент - это неизвестная величина). С этого момента мы начинаем разделять ферму на отдельные узлы и находить внутренние усилия стержней фермы в каждом из этих узлов. Именно по этим внутренним усилиям мы и будем подбирать сечения наших стержней.

Если получилось так, что усилия в стержне направлены от центра, значит наш стержень стремится растянуться (вернуться в первоначальное положение), а значит сам он сжат. А если усилия стержня направлены к центру, значит стержень стремится сжаться, то есть он растянут.

Итак, перейдем к расчету. В узле 1 всего 2 неизвестных величины, поэтому рассмотрим этот узел (направления усилий S1 и S2 задаем из своих соображений, в любом случае у нас по итогу получится правильно).

Рассмотрим уравнения равновесия на оси х и у.

S2 * sin82,41 = 0; - на ось х
-100 + S1 = 0; - на ось y

Из 1-ого уравнения видно, что S2=0, то есть 2-ой стержень у нас не загружен!
Из 2-ого уравнения видно, что S1=100 кг.

Поскольку значение S1 у нас получилось положительным, значит направление усилия мы выбрали правильно! Если же оно бы получилось отрицательным, то направление стоит поменять и знак изменить на «+».

Зная направление усилия S1, мы можем представить, что из себя представляет 1-ый стержень.

Поскольку одно усилие было направлено в узел (узел 1), то и второе усилие будет направлено в узел (узел 2). Значит наш стержень старается растянуться, а значит он сжат.
Далее рассмотрим узел 2. В нем было 3 неизвестных величины, но поскольку мы уже нашли значение и направление S1, то остается только 2 неизвестных величины.

Опять же

100 + 400 – sin33,69 * S3 = 0 - на ось у
- S3 * cos33,69 + S4 = 0 - на ось х

Из 1-ого уравнения S3 = 540,83 кг (стержень №3 сжат).
Из 2-ого уравнения S4 = 450 кг (стержень №4 растянут).
Рассмотрим 8-ой узел:

Составим уравнения на оси х и у:

100 + S13 = 0 - на ось у
-S11 * cos7,59 = 0 - на ось х

Отсюда:

S13 = 100 кг (стержень №13 сжат)
S11 = 0 (нулевой стержень, никаких усилий в нем нету)

Рассмотрим 7-ой узел:

Составим уравнения на оси х и у:

100 + 400 – S12 * sin21,8 = 0 - на ось у
S12 * cos21,8 - S10 = 0 - на ось х

ИЗ 1-ого уравнения находим S12:

S12 = 807,82 кг (стержень №12 сжат)

Из 2-ого уравнения находим S10:

S10 = 750,05 кг (стержень №10 растянут)

Дальше рассмотрим узел №3. Насколько мы помним 2-ой стержень у нас нулевой, а значит рисовать его не будем.

Уравнения на оси х и у:

200 + 540,83 * sin33,69 – S5 * cos56,31 + S6 * sin7,59 = 0 - на ось y
540,83 * cos33,69 – S6 * cos7,59 + S5 * sin56,31 = 0 - на ось х

А здесь нам уже понадобится алгебра. Я не буду подробно расписывать методику нахождения неизвестных величин, но суть такова – из 1-ого уравнения выражаем S5 и подставляем ее во 2-ое уравнение.
По итогу получим:

S5 = 360,56 кг (стержень №5 растянут)
S6 = 756,64 кг (стержень №6 сжат)

Рассмотрим узел №6:

Составим уравнения на оси х и у:

200 – S8 * sin7,59 + S9 * sin21,8 + 807,82 * sin21,8 = 0 - на ось у
S8 * cos7,59 + S9 * cos21,8 – 807,82 * cos21,8 = 0 - на ось х

Так же, как и в 3-ем узле найдем наши неизвестные.

S8 = 756,64 кг (стержень №8 сжат)
S9 = 0 кг (стержень №9 нулевой)

Рассмотрим узел №5:

Составим уравнения:

200 + S7 – 756,64 * sin7,59 + 756,64 * sin7,59 = 0 - на ось у
756,64 * cos7,59 – 756,64 * cos7,59 = 0 - на ось х

Из 1-ого уравнения находим S7:

S7 = 200 кг (стержень №7 сжат)

В качестве проверки наших расчетов рассмотрим 4-ый узел (усилий в стержне №9 нету):

Составим уравнения на оси х и у:

200 + 360,56 * sin33,69 = 0 - на ось у
-360,56 * cos33,69 – 450 + 750,05 = 0 - на ось х

В 1-ом уравнении получается:

Во 2-ом уравнении:

Данная погрешность допустима и связана скорее всего с углами (2 знака после запятой вместо 3-ех).
По итогу у нас получатся следующие значения:

Решил перепроверить все наши расчеты в программе и получил точно такие же значения:

Подбор сечения элементов фермы

При расчете металлической фермы после того, как все внутренние усилия в стержнях найдены, мы можем приступать к подбору сечения наших стержней.
Для удобства все значения сведем в таблицу.

Односкатная крыша является одной из наиболее простых конструкций. Ее достаточно часто применяют при возведении различных хозяйственных построек.

Основными плюсами кровли с одним скатом являются легкость ее возведения и минимальный расход строительного материала.

Чтобы стропильная система односкатной крыши была надежной и прочной, необходимо учесть все нюансы при ее возведении.

В разработанном проекте следует отразить:

• Сечение, шаг и размеры элементов;

• Схемы изготовления узлов кровельной конструкции.

Если при выполнении расчетов возникли трудности, то желательно обратиться за консультацией к специалистам.

Монтаж стропильной системы односкатной крыши

Возведение стропильной системы односкатной кровли состоит из нескольких этапов. Каждый из них будет рассмотрен по отдельности.

Укладка мауэрлатного бруса

Первым делом нужно уложить мауэрлатный брус на протяженные стены постройки. Он будет равномерно распределять нагрузку от крыши на стены постройки. Чем больше угол уклона кровли, тем массивнее должен быть мауэрлат.

Если в качестве материала для кровли применяется металлочерепица, то используют несущий брус сечением от 100×100 мм. При использовании профнастила можно укладывать мауэрлатный брус сечением от 80×80 миллиметров.

Мауэрлат изготавливается из ровного, сухого бруса, пропитанного антисептическим раствором. На несущую стену укладывают слой рубероида, а затем монтируют сам мауэрлатный брус. Установка бруса выполняется строго по уровню посредством анкерных болтов. Расстояние между анкерами должно составлять от 80 до 100 см.

Обработка мауэрлата

Вылет стропильного бруса над кровельным свесом должен составлять от 30 до 40 сантиметров с каждой стороны. Его величина зависит от угла наклона. Чем больше угол уклона, тем больше вылет с верхней стороны кровли и меньше с нижней. Шаг стропил односкатной крыши под профнастил и металлочерепицу составляет 120 сантиметров.

Это значение сокращается до 100 сантиметров, если ширина кровли более шести метров. Чтобы стропильная конструкция была прочной, необходимо врезать стропильную доску в зафиксированный мауэрлатный брус. Все врезки должны быть одинакового размера. Они должны слегка превышать ширину стропил.

Также можно сразу отметить размеры и места надпилов на мауэрлате. Надпилы лучше делать ручной ножовкой. В этом случае они будут точными и аккуратными. Древесину в образовавшихся между вырезами пазах необходимо удалить с помощью молотка и стамески.

Установка стропил

При установке стропил односкатной крыши необходимо в первую очередь отпилить их по размеру и обработать антисептиком. Затем их укладывают в крайние пазы с обеих сторон кровли. Между уложенными стропилами натягивают несколько бечевок.

С помощью этих бечевок оценивается постоянство уклона, и только после этого фиксируются крайние стропильные ноги. Для закрепление стропил применяются плотницкие гвозди, имеющие широкие шляпки. На каждый стык нужно использовать один либо два гвоздя. При монтаже остальных стропил ориентируются на натянутые бечевки.

Если размер пролета большой, то середину стропил нужно усилить с помощью треугольных откосов или дополнительных опор. После монтажа стропил односкатной крыши можно приступать к изготовлению обрешетки и укладке выбранного кровельного материала.

Для возведения небольших построек и домов нет необходимости в устройстве кровли сложной конфигурации. В качестве проектного решения может быть принята стропильная система односкатной крыши. При этом схема упрощается, но появляются некоторые нюансы.

Преимущества и особенности односкатной системы

К достоинствам можно отнести:

• простой расчет;
• уменьшение количества узлов и присоединений;
• упрощение монтажа;
• снижение затрат на древесину;
• ремонтопригодность.

Односкатная крыша устойчива к внешним негативным условиям, незатратна и проста в монтаже

При решении сделать такую крышу своими руками необходимо учесть следующие ее особенности:

• необходимость возведения высоких продольных стен здания или специальных каркасов;
• сложность использования подкровельного пространства в качестве мансардного помещения;
• располагать дом или постройку на участке нужно так, чтобы в большинстве случаев ветер дул на высокую стену строения (необходимо ознакомиться с розой ветров района строительства);
• угол наклона принимается в зависимости от используемого материала покрытия.

Схема включает в себя следующие основные элементы:

• два мауэрлата;
• стропильные ноги.

При больших пролетах потребуется устройство своими руками дополнительных элементов, раскрепляющих несущие балки и увеличивающие их несущую способность:

• подстропильные ноги (подкосы);
• стойки;
• прогоны;
• лежни;
• схватки.

Все элементы изготавливаются из древесины хвойных пород первого или второго сорта . Чтобы правильно выбрать наиболее подходящий материал необходимо обращать внимание на следующие моменты:

• место рубки (лучше выбирать северные регионы);
• время рубки (прочнее будет дерево, срубленное в конце зимы – начале весны).

Расчет системы

Перед тем, как приступать к сборке конструкции своими руками, необходимо сделать расчет и правильно подобрать сечение всех элементов.

Устройство кровли – ответственный процесс, в котором нельзя допускать ошибок.

В зависимости от ширины здания и необходимого сечения стропильной ноги для проектируемого пролета, подбирают конструктивное решение стропильной системы.

Подбор сечения

При возведении дома профессиональными строителями по заранее подготовленному проекту выполняется расчет по двум предельным состояниям, который определяет высоту и ширину несущих балок по двум требованиям:

• жесткости;
• прочности.

При строительстве частного дома своими руками расчет можно не выполнять, но необходимо учесть рекомендации в зависимости от пролета. Стропила на односкатной кровле всегда наслонные.

1. Пролет до 4,5 метров. Схема предполагает использования цельных стропильных ног, без раскрепления подкосами или стойками. Удобно и пользовать, если планируется устройство мансарды: позволяет увеличить свободное пространство за счет отсутствия промежуточных опор. Рекомендуемое сечение стропил при шаге 0,6 м – 50х150 мм, для шага 1,1 м потребуется увеличение до 75х175 мм.
2. Пролет до 6 метров. В этом случае все зависит от угла наклона и пролета. В некоторых случаях хватит стандартной длины доски или бруса – 6 м. При большом угле наклона и пролете приближенном к 6 м потребуется стыковать стропильные ноги по длине. В качестве дополнительной опоры предусматривают подкосы (подстропильные ноги). В месте примыкания подкоса к стропилу стыкуют ногу по длине. Рекомендуемое сечение при шаге 0,6 м – 50х200 мм, при шаге 1,1 м – 100х200 мм.
3. Пролет более 6 метров. В этом случае нужно сделать промежуточные стойки, которые возьмут на себя часть нагрузки и уменьшат провисание балки. Правильно устанавливать опоры так, чтобы каждый пролет стропильной ноги был менее 6 метров. Расчет в этом случае выполняют как для многопролетной балки с учетом промежуточных опор. При строительстве своими руками сечение берут так же как и для пролета до 6 м (предыдущий пункт). В этом случае все стропила являются составными.

Если между стропилами планируется своими руками укладывать утеплитель (теплый чердак, мансарда), то расчет учитывает минимальную высоту балок.

Толщина утеплителя не должна быть больше высоты стропильных ног для пенополиуретана, пенопласта и экструдированного пенополистирола.

Если планируется укладка минеральной ваты, то дополнительно учитывают вентиляционный зазор 5 см. Частично его обеспечивают за счет несущих балок, а частично за счет контробрешетки, которая монтируется поверх них.

Подбор шага балок

Шаг стропильных ног зависит от следующих факторов:

тип теплоизоляционного материала;

наличие мансардных окон.

В первом случае зависимость обратно пропорциональная. Конструкция односкатной крыши предполагает уменьшение шага стропиловки при увеличении пролета или нагрузки . Для типа утеплителя можно привести следующие рекомендуемые значения расстояния между стропилами в свету (в чистоте):

• пенопласт и экструдированный пенополистирол – 0,6 м;
• минеральная вата – 0,58м;
• пенополиуретан – шаг не зависит от утеплителя.

При проектировании мансарды и использовании в качестве источников света мансардных окон потребуется в местах их установки обеспечить шаг стропил на 4-6 см больше ширины окна.

Угол наклона

Угол наклона ската кровли

В зависимости от используемого типа кровельного покрытия допускается принимать разные углы наклона ската кровли. Ниже приведены значения для наиболее распространенных материалов. Важно помнить, что чем круче скат, тем меньше вероятность протечки и нагрузка на элементы, но это усложняет строительство и требует возведения высокой продольной стены.

1. Керамическая черепица. Оптимальный угол наклона – 30-45 градусов, допустимый – 12-65 градусов.
2. Битумная (мягкая) черепица. Оптимальный – 20-45 градусов, допустимый – от 6 градусов.
3. Металлическая черепица. Оптимальный – 20-45 градусов, допустимый – от 12 градусов.
4. Оцинкованная кровельная сталь. Допустимый – от 14 градусов.
5. Шифер. Допустимый – 6-27 градусов.

Чем меньше угол наклона, тем меньше расход материалов на возведение, но при этом увеличивается нагрузка на кровлю и вероятность протечек.

Порядок выполнения работ

После того, как расчет завершен приступают к покупке материала и сборке конструкции.

1. Обработка элементов антисептиком. Можно выполнить уже после установки в проектное положение, но если планируется хранить древесину, нужно обработать сразу после покупки.
2. Гидроизоляция мест соприкосновения материалов с различными свойствами. В месте укладки мауэрлатов на кирпичную или бетонную стену нужно уложить слой рубероида, линокрома или гидроизола.
3. Укладка мауэрлата и закрепление его на стене. Можно выполнять на проволоку, скобы, шпильки, анкерные болты.
4. Укладка стропильных ног. Закрепление их на мауэрлат. Можно крепить с применением скоб, гвоздей или уголков на саморезы.
5. Монтаж гидроизоляции и обрешетки.
6. Укладка утеплителя.
7. Кровельное покрытие.
8. Монтаж нижней обрешетки и обшивки потолка.

Важно грамотно подобрать схему односкатной кровли, сечения элементов, шаг стропил и угол наклона. Соблюдение технологии выполнения работ своими руками обеспечит надежность и долговечность конструкции.