Стропильная система мансардного этажа: Стропильная система мансардной крыши: технология строительства

Крыша Дома

Циркулярная пила и другие инструменты, которые нужны для самостоятельной укладки кровли
Самостоятельная укладка кровли из шифера, металлочерепицы или профнастила не обходится без электрифицированного и ручного инструмента. На разных этапах выполнения кровельных работ задействованы разные приборы и приспособления.

Glims — современная надёжная гидроизоляция
Со временем эксплуатационные свойства подземных и заглубленных сооружений ухудшаются, что приводит к аварийным ситуациям на объектах, а иногда и к разрушению целой системы.

Как рассчитать высоту крыши правильно – самый простой и верный способ
Кровля является одним из важнейших элементов конструкции частного дома, поскольку препятствует проникновению атмосферных осадков, талых вод и холодных воздушных масс в помещения. Если знать, как правильно рассчитать высоту крыши и конька, ее устройство позволит самотеком отводить с кровельной поверхности влагу, не увеличивая нагрузку на систему стропил.

Как сделать утепление перекрытия холодного чердака – чем лучше утеплить
Чтобы снизить потери тепла в частном доме, одной эффективной системы отопления недостаточно – для их минимизации необходимо утепление всех элементов постройки. Это же касается и кровли. Если не планируется обустройство мансарды, потребуется утепление перекрытия холодного чердака.

Какую доску для обрешетки крыши лучше использовать
Долговечность кровельной конструкции зависит от качества обустройства основания, на которое предстоит укладывать слои кровельного пирога. Для создания обрешетки часто используют разнообразные пиломатериалы, в том числе и доску для кровли крыши.

Как вывести трубу через крышу из профнастила – избегайте ошибок


Дымоотводящая конструкция является элементом, который характеризуется повышенной пожарной опасностью, поэтому к решению проблемы, как сделать отверстие в крыше под трубу, следует подходить ответственно. Также важна защита кровли от проникновения влаги, в противном случае срок ее службы значительно сократится.

Какой кровельный поликарбонат лучше выбрать для крыши
На отечественном рынке стройматериалов появилось много современной продукции, среди которой значится и кровельный поликарбонат. Светопропускающие крыши, возведенные с его использованием, позволяют создать устойчивую связь между внешним пространством и внутренним интерьером домовладения, что является новым направлением в архитектуре.

Как сделать демонтаж шифера – как правильно снять материал с крыши
Перед тем, как приступить к реконструкции или выполнению капремонта стропильной конструкции, а также, если нужно поменять прежнее покрытие кровли из листов асбестоцемента на новый современный материал, следует продумать, как снять старый шифер с крыши.

Как сделать расчет водостока правильно – нюансы в деталях
Во время проливного дождя или обильного снегопада на всех крышах зданий собирается значительное количество осадков. Чтобы они не попадали в грунт под фундамент или не скатывались потоком по стенам, необходимо обустройство конструкции водоотведения.

Как сделать подшивку фронтонов – варианты отделки свесов крыши
С целью защиты кровли от негативного воздействия окружающей среды производится подшивка фронтонов. Кроме этого она придает строению завершенный внешний вид. Это мероприятие выполняется  после завершения кровельных работ.

Как сделать стропила мансардной крыши – особенности установки стропильной системы


Надежность каркаса кровли с жилым чердаком зависит от того, насколько качественно выполнен монтаж стропил мансардной крыши. Сложность данного процесса объясняется необходимостью учитывать нескольких важных составляющих, оказывающих воздействие на стропильную конструкцию.

Как выбрать профлист для кровли — технические характеристики профлиста, разновидности, правила расчета
Приобретая профнастил, особое внимание следует уделить размерам листов данной кровельной продукции, поскольку от этого зависит количество мест стыковки при его монтаже, а значит и герметичность создаваемой поверхности. Подбирают формат кровельного материала, исходя из размеров скатов, благодаря чему удается минимизировать количество отходов.

Оптимальный и минимальный уклон кровли из профлиста – допуски и нормативы
Профнастил имеет отличные эксплуатационные качества, благодаря чему он получил широкое применение в гражданском и промышленном строительстве. Создать качественное покрытие крыши с его использованием можно при условии соблюдения технологии укладки и уклона кровли из профлиста.

Какая вентиляция на крышу дома нужна – выбираем элементы системы
Влага может проникать в дом извне в виде выпавших осадков и изнутри в качестве конденсата. Ее наличие в помещениях приводит к распространению вредных микроорганизмов и плесени, справиться с которыми будет сложно. Предотвратить это и увеличить срок эксплуатации домовладения с теплой мансардой поможет система вентиляции кровли.

Как сделать расчет водосточной системы правильно – инструкция по шагам
Одной из важных защитных мер, способствующих увеличению срока эксплуатации фасада, основания и кровельного покрытия строения, является надежная конструкция водоотведения атмосферных осадков с поверхности крыш.

Как прикручивать металлочерепицу в разных частях кровли
Сейчас металлическая черепица считается одним из самых востребованных кровельных материалов, благодаря наличию у нее таких качеств как прочность, долговечность, доступная цена, хороший внешний вид и простой монтаж. Чтобы поверхность крыши получилась надежной, большое значение имеет качество крепления металлочерепицы.

Как выполняется укладка поликарбоната на навес – пошаговое руководство
Одним из популярных материалов в последние годы стал поликарбонат. Его используют при обустройстве крыш оранжерей, теплиц, балконов, беседок, при строительстве хозяйственных построек, навесов для автомобилей и т.д. Чтобы конструкция прослужила длительное время, нужно знать, как правильно укладывать поликарбонат.

Как установить снегозадержатели на кровле – виды и особенности крепления


С наступлением зимы на крышах частных домов собирается большое количество снега, который при падении с высоты может травмировать человека, повредить автотранспорт или другое имущество. Чтобы не произошел несчастный случай владельцы недвижимости должны заранее принять соответствующие меры. Им следует установить на кровле снегозадержатели.

Что такое асбестоцементный шифер – преимущества материала и правила использования
Такой материал как шифер асбестоцементный известен владельцам недвижимости давно. Но и в настоящее время на крышах многих строений можно увидеть кровельное покрытие, выполненное именно из него.

Какие бывают цвета металлочерепицы для крыши – цветовая гамма
Кровельное покрытие должно придавать дому привлекательный вид даже в том случае, когда после его укладки прошло много времени. Металлочерепица относится к популярным материалам для крыш.

Как сделать крышу над крыльцом – делаем навес и козырек своими руками
Чтобы вход в дом был безопасным и удобным, не обязательно приглашать для работы профессиональных мастеров. Монтаж навеса над крыльцом вполне можно сделать самостоятельно.

Как сделать крепление стропил к стене – варианты и способы из практики
Крепление стропил крыши дома можно выполнить различными способами, все зависит от конструктивных особенностей стропильного каркаса. Самое главное, чтобы соединение было прочным и могло выдерживать различные нагрузки, связанные с климатическими условиями местности.

Как сделать утепление крыши мансарды – пошаговая инструкция
Использование мансарды в качестве жилого помещения требует создания комфортных условий проживания, которые напрямую зависят от качества утепления этой части дома. Теплоизоляция мансардного этажа позволяет получить двойную выгоду: зимой в помещении будет сохраняться тепло, а летом создается приятная прохлада.

Правильная укладка профнастила на крыше – как всё сделать правильно
Профнастил в строительстве пользуется большой популярностью. Поэтому важно знать, что представляет собой этот материал, какая его марка лучше подходит для того или иного случая, как правильно выполняется укладка профнастила на крыше.

Какой крепеж для профнастила лучше – выбор саморезов и правила крепления профлиста
Основными крепежными элементами при фиксации профнастила на крыше являются саморезы. Конструкция современного крепежа продумана до мелочей, что позволяет использовать его при любых видах кровельных работ.

Как сделать односкатную крышу из профнастила – пошаговое руководство


Профнастил – современный и удобный кровельный материал, пользующийся большой популярностью в строительстве. Кровли из профнастила отличаются надежностью, прочностью, длительным сроком эксплуатации и эстетичным внешним видом.

Как сделать капитальный ремонт мягкой кровли своими руками
Мягкая кровля – это практичный материал, который пользуется спросом еще и благодаря низкой стоимости и несложному способу укладки. В случае если под воздействием внешних факторов возникли дефекты и протечки, может возникнуть необходимость в капитальном ремонте мягкой кровли. О том, какие именно работы и в каких случаях могут потребоваться, а также как их правильно выполнять, и пойдет речь в настоящей статье.

Как сделать выход на кровлю – возможные варианты устройства
Для того чтобы получить возможность полноценно контролировать целостность кровли, а также с целью осуществления ремонтных работ, должен быть обеспечен удобный и безопасный к ней доступ. Решить такую проблему можно несколькими способами, каждый из которых выбирается в зависимости от уклона скатов и типа чердака. В этой статье речь пойдет о том, как обустроить выход на кровлю так, чтобы он был безопасным и не имел препятствий.

Правильное крепление профлиста саморезами на крыше — инструкция
Такое современное кровельное покрытие как профнастил пользуется заслуженной популярностью среди владельцев частных домов. Однако в случае некорректного монтажа материала довольно скоро крыши теряют свою герметичность и возникают проблемы с подтекающей водой.

Какие элементы крыши дома используются в конструкции кровли
Одним из этапов проектирования дома является определение конструкции крыши и вида кровельного покрытия. Большое значение при этом имеет дизайн строения, его назначение и конструктивные особенности.


Крыша Дома

Циркулярная пила и другие инструменты, которые нужны для самостоятельной укладки кровли
Самостоятельная укладка кровли из шифера, металлочерепицы или профнастила не обходится без электрифицированного и ручного инструмента. На разных этапах выполнения кровельных работ задействованы разные приборы и приспособления.

Glims — современная надёжная гидроизоляция
Со временем эксплуатационные свойства подземных и заглубленных сооружений ухудшаются, что приводит к аварийным ситуациям на объектах, а иногда и к разрушению целой системы.

Как рассчитать высоту крыши правильно – самый простой и верный способ
Кровля является одним из важнейших элементов конструкции частного дома, поскольку препятствует проникновению атмосферных осадков, талых вод и холодных воздушных масс в помещения. Если знать, как правильно рассчитать высоту крыши и конька, ее устройство позволит самотеком отводить с кровельной поверхности влагу, не увеличивая нагрузку на систему стропил.

Как сделать утепление перекрытия холодного чердака – чем лучше утеплить
Чтобы снизить потери тепла в частном доме, одной эффективной системы отопления недостаточно – для их минимизации необходимо утепление всех элементов постройки. Это же касается и кровли. Если не планируется обустройство мансарды, потребуется утепление перекрытия холодного чердака.

Какую доску для обрешетки крыши лучше использовать
Долговечность кровельной конструкции зависит от качества обустройства основания, на которое предстоит укладывать слои кровельного пирога. Для создания обрешетки часто используют разнообразные пиломатериалы, в том числе и доску для кровли крыши.

Как вывести трубу через крышу из профнастила – избегайте ошибок
Дымоотводящая конструкция является элементом, который характеризуется повышенной пожарной опасностью, поэтому к решению проблемы, как сделать отверстие в крыше под трубу, следует подходить ответственно. Также важна защита кровли от проникновения влаги, в противном случае срок ее службы значительно сократится.

Какой кровельный поликарбонат лучше выбрать для крыши
На отечественном рынке стройматериалов появилось много современной продукции, среди которой значится и кровельный поликарбонат. Светопропускающие крыши, возведенные с его использованием, позволяют создать устойчивую связь между внешним пространством и внутренним интерьером домовладения, что является новым направлением в архитектуре.

Как сделать демонтаж шифера – как правильно снять материал с крыши
Перед тем, как приступить к реконструкции или выполнению капремонта стропильной конструкции, а также, если нужно поменять прежнее покрытие кровли из листов асбестоцемента на новый современный материал, следует продумать, как снять старый шифер с крыши.

Как сделать расчет водостока правильно – нюансы в деталях
Во время проливного дождя или обильного снегопада на всех крышах зданий собирается значительное количество осадков. Чтобы они не попадали в грунт под фундамент или не скатывались потоком по стенам, необходимо обустройство конструкции водоотведения.

Как сделать подшивку фронтонов – варианты отделки свесов крыши
С целью защиты кровли от негативного воздействия окружающей среды производится подшивка фронтонов. Кроме этого она придает строению завершенный внешний вид. Это мероприятие выполняется  после завершения кровельных работ.

Как сделать стропила мансардной крыши – особенности установки стропильной системы
Надежность каркаса кровли с жилым чердаком зависит от того, насколько качественно выполнен монтаж стропил мансардной крыши. Сложность данного процесса объясняется необходимостью учитывать нескольких важных составляющих, оказывающих воздействие на стропильную конструкцию.

Как выбрать профлист для кровли — технические характеристики профлиста, разновидности, правила расчета
Приобретая профнастил, особое внимание следует уделить размерам листов данной кровельной продукции, поскольку от этого зависит количество мест стыковки при его монтаже, а значит и герметичность создаваемой поверхности. Подбирают формат кровельного материала, исходя из размеров скатов, благодаря чему удается минимизировать количество отходов.

Оптимальный и минимальный уклон кровли из профлиста – допуски и нормативы
Профнастил имеет отличные эксплуатационные качества, благодаря чему он получил широкое применение в гражданском и промышленном строительстве. Создать качественное покрытие крыши с его использованием можно при условии соблюдения технологии укладки и уклона кровли из профлиста.

Какая вентиляция на крышу дома нужна – выбираем элементы системы
Влага может проникать в дом извне в виде выпавших осадков и изнутри в качестве конденсата. Ее наличие в помещениях приводит к распространению вредных микроорганизмов и плесени, справиться с которыми будет сложно. Предотвратить это и увеличить срок эксплуатации домовладения с теплой мансардой поможет система вентиляции кровли.

Как сделать расчет водосточной системы правильно – инструкция по шагам
Одной из важных защитных мер, способствующих увеличению срока эксплуатации фасада, основания и кровельного покрытия строения, является надежная конструкция водоотведения атмосферных осадков с поверхности крыш.

Как прикручивать металлочерепицу в разных частях кровли
Сейчас металлическая черепица считается одним из самых востребованных кровельных материалов, благодаря наличию у нее таких качеств как прочность, долговечность, доступная цена, хороший внешний вид и простой монтаж. Чтобы поверхность крыши получилась надежной, большое значение имеет качество крепления металлочерепицы.

Как выполняется укладка поликарбоната на навес – пошаговое руководство
Одним из популярных материалов в последние годы стал поликарбонат. Его используют при обустройстве крыш оранжерей, теплиц, балконов, беседок, при строительстве хозяйственных построек, навесов для автомобилей и т.д. Чтобы конструкция прослужила длительное время, нужно знать, как правильно укладывать поликарбонат.

Как установить снегозадержатели на кровле – виды и особенности крепления
С наступлением зимы на крышах частных домов собирается большое количество снега, который при падении с высоты может травмировать человека, повредить автотранспорт или другое имущество. Чтобы не произошел несчастный случай владельцы недвижимости должны заранее принять соответствующие меры. Им следует установить на кровле снегозадержатели.

Что такое асбестоцементный шифер – преимущества материала и правила использования
Такой материал как шифер асбестоцементный известен владельцам недвижимости давно. Но и в настоящее время на крышах многих строений можно увидеть кровельное покрытие, выполненное именно из него.

Какие бывают цвета металлочерепицы для крыши – цветовая гамма
Кровельное покрытие должно придавать дому привлекательный вид даже в том случае, когда после его укладки прошло много времени. Металлочерепица относится к популярным материалам для крыш.

Как сделать крышу над крыльцом – делаем навес и козырек своими руками
Чтобы вход в дом был безопасным и удобным, не обязательно приглашать для работы профессиональных мастеров. Монтаж навеса над крыльцом вполне можно сделать самостоятельно.

Как сделать крепление стропил к стене – варианты и способы из практики
Крепление стропил крыши дома можно выполнить различными способами, все зависит от конструктивных особенностей стропильного каркаса. Самое главное, чтобы соединение было прочным и могло выдерживать различные нагрузки, связанные с климатическими условиями местности.

Как сделать утепление крыши мансарды – пошаговая инструкция
Использование мансарды в качестве жилого помещения требует создания комфортных условий проживания, которые напрямую зависят от качества утепления этой части дома. Теплоизоляция мансардного этажа позволяет получить двойную выгоду: зимой в помещении будет сохраняться тепло, а летом создается приятная прохлада.

Правильная укладка профнастила на крыше – как всё сделать правильно
Профнастил в строительстве пользуется большой популярностью. Поэтому важно знать, что представляет собой этот материал, какая его марка лучше подходит для того или иного случая, как правильно выполняется укладка профнастила на крыше.

Какой крепеж для профнастила лучше – выбор саморезов и правила крепления профлиста
Основными крепежными элементами при фиксации профнастила на крыше являются саморезы. Конструкция современного крепежа продумана до мелочей, что позволяет использовать его при любых видах кровельных работ.

Как сделать односкатную крышу из профнастила – пошаговое руководство
Профнастил – современный и удобный кровельный материал, пользующийся большой популярностью в строительстве. Кровли из профнастила отличаются надежностью, прочностью, длительным сроком эксплуатации и эстетичным внешним видом.

Как сделать капитальный ремонт мягкой кровли своими руками
Мягкая кровля – это практичный материал, который пользуется спросом еще и благодаря низкой стоимости и несложному способу укладки. В случае если под воздействием внешних факторов возникли дефекты и протечки, может возникнуть необходимость в капитальном ремонте мягкой кровли. О том, какие именно работы и в каких случаях могут потребоваться, а также как их правильно выполнять, и пойдет речь в настоящей статье.

Как сделать выход на кровлю – возможные варианты устройства
Для того чтобы получить возможность полноценно контролировать целостность кровли, а также с целью осуществления ремонтных работ, должен быть обеспечен удобный и безопасный к ней доступ. Решить такую проблему можно несколькими способами, каждый из которых выбирается в зависимости от уклона скатов и типа чердака. В этой статье речь пойдет о том, как обустроить выход на кровлю так, чтобы он был безопасным и не имел препятствий.

Правильное крепление профлиста саморезами на крыше — инструкция
Такое современное кровельное покрытие как профнастил пользуется заслуженной популярностью среди владельцев частных домов. Однако в случае некорректного монтажа материала довольно скоро крыши теряют свою герметичность и возникают проблемы с подтекающей водой.

Какие элементы крыши дома используются в конструкции кровли
Одним из этапов проектирования дома является определение конструкции крыши и вида кровельного покрытия. Большое значение при этом имеет дизайн строения, его назначение и конструктивные особенности.


Стропильная система мансардной крыши: конструкция, чертеж, установка

Стропила несут основную нагрузку крыши. Именно они служат «костяком» всей конструкции. Поэтому к созданию каркаса нужно подойти со всей ответственностью. А какие особенности имеет стропильная система мансардной крыши? Что требуется учитывать при ее проектировании и возведении? Все эти вопросы и будут рассмотрены в данной статье.

Виды стропильных систем

Если вы решили построить сами дом с мансардной крышей, то первым делом стоит выбрать ее вид. Такая конструкция может быть односкатной, двухскатной, вальмовой и так далее. У каждой разновидности строения крыши есть свои плюсы и минусы. Например, конструкция с 1-м скатом считается самой дешевой. Вальмовая крыша обладает эстетичным внешним видом.

Наибольшей популярность пользуется двухскатный вариант. Такая крыша более проста в исполнении, по сравнению с вальмовой или четырехскатной стропильной конструкцией, и при этом оставляет достаточно много свободного пространства, особенно если выбирается ломаная разновидность. Мансарда дома получается достаточно просторной и только способствует улучшению внешнего вида. К тому же конструкция получается надежной и долговечной.

Если вы выбрали двухскатный вариант мансардной крыши, то стоит определиться с типом стропильной системы. Тут специалисты предлагают 2 основных варианта, а именно:

  1. Наслонная. Такая разновидность стропильной системы двухскатной мансардной крыши возводится в том случае, если дом имеет дополнительную несущую стену по центральной оси. Вся конструкция упирается на мауэрлат и коньковый прогон. Последний при помощи стоек переносит нагрузку на осевую несущую стену. Подобная стропильная система мансарды испытывает нагрузку только на изгиб. В связи с этим она менее массивная и требует меньшего количества материала.
  2. Висячая стропильная система мансардной крыши применяется в том случае, если дом не имеет осевой несущей стены. Такая конструкция стропильной системы опирается только на мауэрлат и создает только распорную нагрузку. Чтобы ее компенсировать используется затяжка. Последняя может быть расположена как в нижней части стропильного треугольника (каждой пары стропил), так и в верхней его части. Последний вариант при желании иметь мансарду в доме практически не используется, так как в этом случае свободного пространства будет слишком мало.

Некоторые специалисты выделяют и комбинированный вариант стропильной системы мансардной крыши. Такая конструкция может быть использована в том случае, если в доме вместо несущей стены имеются опорные колонны. В этом случае часть стропил можно монтировать с применением наслонной технологии, а другую часть как висячие.

Основные элементы

Прежде чем приступать к расчетам стропильной системы мансардной крыши, стоит узнать обо всех основных элементах, которые в нее входят. Так вы лучше поймете устройство всей конструкции, а значит и монтаж будет произведен правильно. Основными элементами стропильной системы мансарды специалисты считают:

  • Мауэрлат — элемент стропильной системы изготавливается из деревянного бруса, с минимальным сечением 15 на 15 сантиметров. Монтаж мауэрлата осуществляется по всему периметру несущих стен. При этом крепление бруса производится к заранее вмонтированным анкерам. Главной задачей мауэрлата является равномерное распределение нагрузки от стропильной системы мансардной крыши на стены дома. При его монтаже очень важно соблюдать абсолютную горизонтальность, в противном случае крепить стропила к мауэрлату будет трудно;
  • стропила – основной элемент системы. Для их изготовления применяют деревянный брус или толстые доски. Нижняя часть стропил упирается в мауэрлат, а верхняя соединяется между собой или крепится к коньковому прогону. В случае если используется ломаная крыша, а именно ее часто применяют в домах с мансардой, то применяются дополнительные прогоны, которые располагают в месте смены угла наклона ската. Расстояние между стропилами, их сечение и используемое крепление рассчитывается заранее. От точности таких вычислений будет зависеть надежность и долговечность конструкции крыши;
  • стойки и прогон. Эти элементы используются в наслонной стропильной системе мансардной крыши. Стойка упирается в осевую несущую стену и поддерживает коньковый прогон. На последний и упираются верхние концы стропил. Но часто в случае с мансардной крышей эти элементы применяются в ломаной конструкции. Стойки упираются в балки перекрытия и поддерживают прогоны, которые располагаются в местах изгиба стропил;
  • затяжка – этот элемент является связующим в случае висячей стропильной системы крыши. Он располагается в нижней части стропильного треугольника. В некоторых случаях используется приподнятая затяжка. Тут она располагается в верхней части стропильной пары. Но такой вариант в случаях с мансардной крышей не применяется, так как существенно сокращает свободное пространство.

Также в качестве усиления могут использоваться иные элементы. Например, если стропила на крыше слишком длинные, то их могут дополнительно поддерживать подкосы. Эти элементы упираются в балки перекрытия или в осевую несущую стену. Также стропильная система мансарды может иметь в своем составе ригели, лежень, опорные брусья и так далее.

Как правило, все элементы делаются из древесины. Этот материал легко обрабатывается, и сделать из него стропила и другие более сложные детали не составляет большого труда. Но стоит помнить об одном нюансе. Стропильная система мансарды, как и любой другой крыши, будет постоянно находиться в достаточно агрессивной среде. Перепады температур и влажность могут пагубно сказаться на деревянных деталях. К тому же этот материал «боится» огня. Чтобы стропильная система мансардной крыши служила долго, все элементы перед началом монтажа нужно обработать особыми пропитками и растворами. В этом случае им не будет страшна сырость, плесень и насекомые.

Делаем расчет

Устройство стропильной системы мансардной крыши в случае применения ломаной двухскатной конструкции не столь сложно. Но все-таки и тут необходимо сделать некоторые предварительные расчеты. В первую очередь нужно узнать некоторые важные параметры. Специалисты выделяют следующие:

  • какие нагрузки будет испытывать крыша;
  • высота жилого помещения на мансарде;
  • желаемая ширина будущей комнаты.

Первый параметр самый важный. От него будет зависеть сечение большинства элементов стропильной системы мансарды. Нагрузки бывают двух типов – это переменные и постоянные. Первые зависят от уровня осадков в зимний период и ветра в вашем регионе. Чем эти нагрузки больше, тем толще нужно делать стропила на мансардной крыше. Узнать уровень осадков и ветровую нагрузку можно при помощи специальных карт или уточнить эти сведения в градостроительном отделе администрации вашего поселка или города.

Также, чтобы высчитать параметры стропил мансарды необходимо учитывать и постоянные нагрузки. Сюда включают вес самой системы, кровельного «пирога» и различного оборудования, установленного на крыше в будущем.

Желаемая высота и ширина помещения на мансардной крыше повлияет на устройство всей стропильной системы. Как уже говорилось, самый оптимальный вариант считается ломаная конструкция. В этом случае точка изгиба кровли будет совпадать с высотой и шириной комнаты. Также от этих параметров будет зависеть угол наклона нижних и коньковых стропил. Но тут нужно учитывать одну особенность. Дело в том, что чем круче будет скат крыши, тем меньше на нем будет задерживаться снега. Но в этом случае увеличится нагрузка на стропильную систему мансарды от ветра. Поэтому нужно искать «золотую середину».

Зная все нужные параметры можно составить чертеж всей системы. Такая схема поможет не только правильно рассчитать сечение стропил и других элементов, но и станет помощником при монтаже. Лучше доверить эту работу профессионалу, так у вас будет меньше шансов сделать ошибку.

Важно при планировании грамотно рассчитать расстояние между стропилами мансардной крыши. Как правило, этот параметр делается не более одного метра. Но в некоторых случаях расстояние между парами стропил может быть и больше. Тут следует учитывать следующие параметры:

  1. Сечение и длина самих стропил. Чем они «толще» и короче, тем расстояние между ними может быть увеличено и доходить до полутора метров.
  2. Какие нагрузки будет испытывать мансардная крыша. Если снега выпадает мало, а в качестве кровельного материала применяется металлочерепица или профнастил, то стропила можно делать тоньше, а расстояние между ними больше. Если используется шифер или керамическая черепица, то и система должна быть более прочной.

Лучше всего не делать большие расстояния между стропилами. Так ваша мансардная крыша будет более надежной. А значит, и весь дом простоит намного дольше.

Чтобы стропильная система мансардной крыши выдерживала все нагрузки, лучше доверить расчеты профессионалам. Есть и другой способ. В интернете существуют специализированные сайты с калькулятором. Введя все требуемые параметры, вы сможете узнать, какого сечение стропила вам понадобится, расстояние между ними, места крепления и все остальные сведения. Кроме того, с помощью такого калькулятора можно рассчитать количество материала. Так вы сможете более основательней подготовится к монтажу стропильной системы мансардной крыши.

Рекомендации по монтажу

Когда схема стропильной системы мансардной крыши составлена, можно приступать уже к самому монтажу. Сами работы выполняются в следующей последовательности (на примере ломаной конструкции мансардной крыши):

  1. Первым делом необходимо установить мауэрлат. Его крепят к заранее вмонтированным в стены дома анкерам. Мауэрлат крепится по всему периметру здания. При монтаже нужно соблюдать строгую горизонтальность. Также на этом этапе, на мауэрлате отмечают места установки стропильных пар, на заранее рассчитанном расстоянии.
  2. Далее на балках перекрытия отмечаем место, над которым будет расположен конек. По обе стороны от него отмечаем одинаковое расстояние, равное ширине будущей комнаты на мансарде. Здесь устанавливаем стойки и соединяем их затяжками и прогоном. Расстояние нужно вымерять точно, в противном случае установить правильно стропильные пары будет затруднительно. В результате таких действия у вас должно получиться устройство в виде буквы «П».
  3. Следующий этап – это установка нижних стропил на мансардной крыше. Их верхний конец крепится к прогону. Нижняя часть стропил монтируется на мауэрлат, для этого нужно заранее выпилить паз. Для большей надежности можно дополнительно установить подкосы. Они предотвратят прогиб стропильных ног.
  4. Далее переходят к монтажу верхней части стропильной системы ломаной мансардной крыши. Здесь каждая пара будет устанавливаться на таком же расстоянии что и нижняя. Стропила сверху крепятся друг к другу. Нижний их край монтируется на прогоны.

В заключении необходимо смонтировать обрешетку. Это последняя составляющая стропильной системы мансардной крыши. Если вы будете использовать мягкий кровельный материал, то обрешетка делается сплошная. Для металлочерепицы или профлиста можно использовать доски, прибитые с шагом в 20-30 сантиметров. После этого можно укладывать гидроизоляцию и утеплитель. Без последнего обойтись будет невозможно, читайте подробнее, какой утеплитель выбрать для мансардной крыши. Если крышу мансардного этажа не утеплить, то проживать там можно будет только в теплый период года.

Чтобы стропильная система мансардной крыши служила долго, каждое соединение необходимо дополнительно укреплять металлическими уголками. Также нельзя забывать обрабатывать каждый деревянный элемент специальными пропитками. В этом случае стропильной системе мансардной крыши не будет страшна плесень, насекомые, влага и огонь.

Видео по теме:

Посмотрите еще статьи:

Стропильная система мансардной крыши: чертежи, видео

В случае если вы решили расширить свою жилплощадь, но не имеете возможности пристроить комнату к своему дому, а фундамент недостаточно прочен для второго этажа, тогда идеальным выходом станет строительство мансардного помещения.

Мансарда – это помещение на чердаке, которое можно оформить как жилое, если достаточно места. Для увеличения места используется специальная стропильная система мансардной крыши.

Расчет стропильной системы

Для правильного определения конструкции и количества требуемого материала, используются специальные программы. Расчет стропильной системы мансардной крыши – это залог правильного и четкого подбора материалов и определения размеров крыши.

Типы мансардных этажей:

  • треугольная или обычная. Наиболее привычный для нас верх частного дома. Стропильная система двухскатной мансардной крыши самая простая в исполнении и требует наименьшего количество материала. Однако, такой вариант дает наименьшее количество пространства;
  • угловая. Стропильная система ломаной мансардной крыши подразумевает собой наличие углов в верхней части крыши. Видов очень много, и вы можете выбрать наиболее подходящий вам по вкусу. К таким конструкциям относят вальмовую и полувальмовую модель помещений. Вальмовая мансарда будет состоять из двух трапеций по длине, и двух треугольников по ширине. Стропильная система мансардной полувальмовой крыши будет иметь еще два дополнительных излома в верхней части торцевых стен. Преимуществом таких вариантов является большая площадь помещения, но они наиболее затратные и тяжелы в исполнении;
  • купольная. Очень редкая схема стропильной системы мансардной крыши, так как используется для покрытия круглых помещений.

Следующий этап в расчете — определение площади вашей кровли, габаритов предполагаемого помещения и ширина перекрытия слоев материала. Для определения габаритов мансарды необходимо знать следующие данные:

  • ширину и длину основы — размеры вашего дома;
  • уровень осадков (снег и дождь). Его необходимо знать, чтобы четко определиться с углом наклона ската;
  • ширина стыка частей перекрытия.

Важно! При указании параметра перекрытия слоев покрытия, не старайтесь сэкономить, так как это позволит вам уберечь внутреннее помещение от осадков.

Пример расчета высоты двухскатной крыши. По условию, дом имеет длину 12 метров и ширину 3. Уровень осадков позволяет подобрать угол в 40 градусов. Расчет проводится по формуле – Hk=L*tgA

Как видно на рисунке Hk – требуемая высота, L – половина ширины дома. tgA – тангенс выбранного угла.

Таким образом получаем следующее:

Hk= 3/2*0,84=1,26

Высота предполагаемой крыши будет 1,26метра. Будьте внимательны при проведении всех замеров, это послужит отправной точкой для ваших расчетов.

После того как будет выполнен расчет стропильной системы мансардной крыши и закуплены все материалы, наступает следующий этап – подготовка.

Демонтаж старой конструкции и подготовка крыши

Если вы решили выполнить этот этап работы самостоятельно, то стоит помнить, что правильное начало – это залог качества будущей конструкции. Стоит учитывать несколько факторов при проведении демонтажа:

  1. Срок проведения работ наиболее важный фактор. Все подготовительные работы должны занять не более двух-трех дней, поскольку ваш дом будет не защищен от дождя и других осадков.
  2. Прогноз погоды. Ремонтом лучше всего заниматься в сухие летние месяцы, тогда осадки не так страшны, а пропиточные материалы будут высыхать быстрее.

    ​Очень важно! С прогнозом погоды лучше всего ознакомиться на нескольких сайтах, чтобы исключить любую вероятность осадков.

  3. Подготовка пола. Перед тем как ставить опоры необходимо учесть вид крепления стропильной системы мансардной крыши. Любой тип требует специальных мест для стропил.
  4. Замена напольного покрытия чердака. Не обязательный этап, но желательный, так как пол чердака – это потолок вашей комнаты. Дополнительный слой изоляции не помешает в любом помещении.

Обратите внимание! Не приступайте к финишной отделке пола, пока не установлены стропила, так как при монтаже, вы можете повредить их.

Монтаж стропильной системы мансардной крыши

После завершения всех подготовительных работ, наступает самый важный и ответственный этап. Строительство стропильной системы мансардной крыши должно проводиться со строгим соблюдением всех технологических этапов. Поверхность будет нести серьезные нагрузки, после выпадения снега или при сильном ветре, поэтому не допускайте хотя бы малейшего отклонения в конструкции.

Различные конструкции мансардных крыш и их стропильные системы подразумевают использование разных материалов. Внимательно ознакомьтесь с рекомендациями производителя перед применением.

Важно! Все опоры крыши будут выполнены из деревянных брусьев, поэтому при покупке проверяйте все документы и внешний вид.

Монтаж стропильной системы мансардной крыши начинается с установки опор, которые впоследствии будут нести всю нагрузку. Если ваш дом не позволяет устанавливать тяжелые конструкции, то не пытайтесь сделать стены мансарды из кирпича, лучше применить «сэндвичную» систему. Применение легких материалов, позволит использовать и более легкие опоры, что даст вам возможность выбрать более выгодные конструкции вашего помещения.

Варианты материалов для стен мансарды

Все узлы стропильной системы мансардной крыши выполнены из дерева, что существенно разнообразит варианты для стен:

  • кирпич. Надежный и популярный материал, единственным недостатком которого является избыточный вес конструкции;
  • пенобетонные блоки. Множество видов позволяет подобрать идеальный вариант для любого клиента. Недостатком является внешний вид. Стены будут требовать финишной отделки как внутри, так и снаружи. Плюс сам материал достаточно широкий и заберет много пространства.
  • OSB плиты. Оптимальный вариант. Плита очень крепкая и легкая. Без проблем поддается обработке и позволяет провести дополнительное утепление стен между двумя плитами. Устройство стропильной системы мансардной крыши позволит применить два слоя плит и спрятать все коммуникации в стене. Недостатком будет достаточно высокая себестоимость и необходимость дополнительной отделки и пропитки. Не стоит бояться, что материал легкий, и сделан из древесной стружки. По крепости и механической прочности он не уступает остальным.

Выбор материала для стен зависит от технических условий вашего проекта, а также ваших финансовых возможностей.

Стропильная система мансардной крыши своими руками         

Если вы решили выполнить работы самостоятельно, то вам стоит трезво оценить свои силы. Стропильная система мансардной крыши своими руками должна быть выполнена на профессиональном уровне, иначе могут возникнуть сложности в процессе эксплуатации. Полностью самостоятельно выполнить такие работы вы не сможете. Позовите несколько помощников, желательно, чтобы хоть кто-то имел опыт в подобных вопросах.

Преимущества постройки своими руками:

  • стоимость. Услуги профессиональных строителей стоят дорого, поэтому выполнения работ самостоятельно, существенно снизит их цену;
  • закупка качественных материалов. Покупка материалов самостоятельно позволит вам проконтролировать их качество и соблюдение сметы.

Недостатки самостоятельного монтажа:

  • затягивание процесса. Отсутствие опыта в работах такого плана, может привести к затягиванию ремонта на длительный период, что существенно затруднит ваше проживание в доме;
  • неправильный выбор материала. В случае неправильного подбора материала, вам, возможно, придется заплатить больше для устранения последствий;
  • отсутствие профессиональных инструментов. Покупать дорогостоящие инструменты для одного раза – смысла нет, а их отсутствие, может существенно затруднить строительство;
  • отказ от сложных конструкций. Если делать помещение своими руками, то в большинстве случаев вашим выбором станет традиционный вариант без излишеств. Стропильная система мансардной двухскатной крыши своими руками практически единственный ваш вариант.

Этапы проведения ремонта своими руками:

  • ознакомление с конструкцией. Стропильная система мансардной крыши, чертежи которой вы легко сможете найти в интернете, требует тщательного изучения, перед началом работы;
  • выбор простого варианта. Схема стропильной системы двухскатной мансардной крыши идеальный вариант для выполнения своими силами;

Особенности монтажа стропильной системы при строительстве мансарды

Основным отличием мансардных крыш от остальных крыш является применение в конструкции двух типов стропил: наслонных и висячих. Только правильное их сочетание позволит смонтировать стропильную систему мансарды таким образом, чтобы она смогла каркасом для крыши и стен одновременно.

В настоящее время существует три основных вида стропильных систем мансардных крыш:

• с опорой нижних (наслонных) стропил на мауэрлат;
• с выносом нижней части наслонных стропил за пределы стены;
• с использованием только наслонных стропил, опирающихся на каркас.

Рассмотрим их особенности.

Стропильная система мансардной крыши с опорой нижних (наслонных) стропил на мауэрлат

В данной стропильной системе нижние стропила опираются снизу на мауэрлат, а сверху — на прогон

При ее строительстве используются следующие способы установки стоек:
— при монтаже на бетонное перекрытие стойка устанавливается на лежень;
— при монтаже на деревянное перекрытие стойка устанавливается на балку перекрытия.

Совет. При выборе деревянных балок перекрытия следует учитывать вес крыши.

После монтажа стоек устанавливаются наслонные стропила. Первыми монтируются угловые стропила. При проведении этих работ следует постоянно проверять плоскости скатов.

Верхняя часть стропильной системы собирается из висячих стропил. Опорой для них служит прогон. Снизу они подшиваются затяжками.

При необходимости верхняя часть стропильной системы усиливается ригелями, дополнительными балками и т.п. Это необходимо в том случае если вес кровельных материалов велик (например, при использовании металлочерепицы). Если же кровля покрыта легким материалом (таким как ондулин) в этом нет необходимости.

Стропильная система мансарды с выносом нижней части наслонных стропил за пределы стены

Данная система монтируется в случае если необходимо увеличение карнизного свеса.

Принципиальным отличием от остальных вариантов является отсутствие мауэрлата. Стойки и наслонные стропила нижней части крыши упираются в балки перекрытия с обязательной установкой подкоса.

Совет. Во избежание опрокидывания крыши при максимальных ветровых нагрузках, крепите крышу к стенам дома анкерами.

Монтаж верхней части крыши принципиально не отличается от предыдущего варианта.

Стропильная система мансарды с использованием только наслонных стропил

Конструктивной особенностью данной системы является применение одинаковых стропил для верхней и нижней частей крыши.

Монтаж нижней части может осуществляться как в первом или во втором варианте. А вот монтаж верхней части имеет свои особенности:

• балка, выполняющая роль затяжки в первых вариантах, в данном варианте исполняет роль опорной балки для стоек и потому должна быть выполнена из бруса сечением не менее 200х200 мм;
• стропила будут опираться верхней частью на коньковый прогон, а нижней – на прогон;
• прогон может быть уложен на схватки или прямо на стойки.
• вся стропильная система представляет собой каркас, служащий основой для мансардного помещения.

Установка стропил мансардной крыши: расчет, конструкция и монтаж

Стропильная система мансардной крыши

Все больше и больше появляется архитектурных, оригинальных домов, украшенных эркерами, надстройками, мезонинами. Входят в моду мансарды, расширяющие полезную площадь дома. Но мансардные кровли, в отличие от простой двухскатной крыши, требуют сложных стропильных систем. Правильно рассчитать их и провести монтаж совсем не просто. Ниже постараемся вкратце осветить этот вопрос и привести полезные рекомендации специалистов.

Содержание

, либо тяжелые и не имеют эстетичного внешнего вида, такие как глубокие перевернутые тройники и двутавровые балки.Таким образом, основная цель этого исследовательского проекта — разработать ферменную систему из сборного железобетона / предварительно напряженного бетона для крыш с пролетами от 30 до 48 м (от 100 до 160 футов), которая позволяет достичь следующих целей: легкий вес, эстетическая привлекательность, экономическая эффективность. , и изготовление с использованием существующих технологий и производственных практик.

Фермы из сборного железобетона были впервые использованы в 1962 году для научного павильона США (ныне Павильонный научный центр) в Сиэтле, штат Вашингтон. Эти фермы были неконструктивными и предназначались для архитектурных целей [2].В 1976 году конструкция Rock Island Parking была построена с использованием ферм Vierendeel, состоящих из горизонтальных и вертикальных элементов с жесткими соединениями и без диагональных элементов. Используемые фермы были почти 3,6 м (12 футов) в глубину и имели свободный пролет 9,7 м (32 фута), что привело к соотношению пролета к глубине 2,7. Все верхний пояс, нижний пояс и вертикальные элементы имели поперечное сечение 405 мм × 560 мм (16 дюймов × 22 дюйма) [3]. Вертикальные элементы были подвергнуты последующему натяжению, чтобы противостоять силам натяжения.

Фермы из предварительно напряженного железобетона были представлены в 1978 году в статье журнала ACI под названием «Фермы из предварительно напряженного бетона» [4].В статье обсуждались два прототипа: прототип I с размахом в свету 6,1 м (20,3 фута) и глубиной 0,6 м (2 фута) при соотношении пролета к глубине 10 и прототип II с четким размахом. пролет 18,4 м (60,8 фута) и глубина 2,6 м (8,5 фута) для отношения пролета к глубине 7. Первый прототип имел только диагональные элементы без вертикалей; однако у второго прототипа были диагональные элементы и две вертикали около центра ферм. Все верхние, нижние и диагональные элементы были предварительно напряжены. Однако предварительное напряжение в диагоналях составляло только 35% от подъемных напряжений из-за больших потерь на трение, возникающих в прижимных устройствах.Авторы заявили, что члены треснули на ранней стадии нагрузки из-за того, что диагонали не были должным образом предварительно напряжены. Авторы также заявили, что использование бетонных ферм снизит цену почти вдвое по сравнению с использованием стальной альтернативы. В 2007 году была разработана новая система бетонных ферм для многоуровневого здания кондоминиума, построенного в Миннеаполисе, Миннесота, с использованием так называемой «ER-Post». ER-Post — это система, изобретенная М. ДеСаттером из Erickson Roed & Associates, чтобы обеспечить пространство без колонн для кондоминиумов [5].DeSutter смог предварительно натянуть фермы Vierendeel глубиной 4,1 м (13,5 фута) и пролетом 20,3 м (67,33 фута) для соотношения пролета к глубине 5 [6].

В 2010 году была спроектирована ферма-балка из сборного железобетона для поддержки крыши угольного хранилища в Шардже, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ). Ферма глубиной 1,5 м (5 футов), спроектированная компанией e.Construct USA, LLC, имела пролет 50 м (165 футов) без промежуточных опор, что привело к соотношению пролета к глубине 33. Ферма состояла из двух сборные ферменные сегменты; каждый сегмент 25 м (82.5 футов) в длину. Два сегмента были соединены с помощью сухожилий с последующим натяжением и монолитного бетонного соединения. Несколько ферм были возведены на расстоянии 10 м (30 футов), чтобы создать венчанную крышу. На рис. 1 показаны построенные фермы и временная опора, использованные во время монтажа в середине пролета для поддержки двух сегментов фермы до тех пор, пока не будет применено дополнительное напряжение и не затвердеет монолитный бетонный шов.


Согласно e.Construct USA, LLC, использование сборной железобетонной стропильной системы вместе со стальными прогонами Z-образной формы и металлическим настилом крыши привело к примерно 25% экономии стоимости строительства по сравнению с первоначальной конструкцией с использованием конструкционной стали. .Это значительная экономия, которая побудила авторов продолжить исследование сборных железобетонных стропильных систем, чтобы оптимизировать их конструкции, улучшить их конструктивность и приспособить производственную практику в Соединенных Штатах. Несколько усовершенствований, которые будут обсуждаться в разделе 2, привели к снижению стоимости и веса и, как следствие, возможности использования сборных железобетонных ферм для длиннопролетных крыш.

2. Разработка предлагаемой системы

Сборная железобетонная ферменная система, предложенная в этом исследовании, является развитием ферменно-балочной системы Шарджи, представленной ранее.Основные усовершенствования, которые были предложены для решения проблем проектирования, изготовления и строительства, включают (1) изменение ориентации диагоналей, чтобы они были элементами сжатия, сделанными из традиционно армированного бетона; (2) использование резьбовых стержней из высокопрочной стали для натяжных элементов (вертикалей) для исключения растрескивания; (3) использование легкодоступных форм типичных двутавровых балок из сборного железобетона / предварительно напряженного бетона, таких как AASHTO и тройник, с модульными блокировками для упрощения производства; (4) использование самоуплотняющегося бетона с высокими эксплуатационными характеристиками (SCC) для обеспечения качества, эффективности и экономичности изготовления фермы; и (5) размещение каналов для последующего натяжения в нижнем фланце, чтобы исключить необходимость в более толстых перемычках на концах балки.Чтобы представить эти улучшения, было выбрано здание в качестве примера для проектирования предлагаемой стропильно-балочной системы. На рис. 2 показаны вид сверху и план примерной компоновки здания соответственно. Пролет фермы-балки 48 м (160 футов) с уклоном 5% (венчанная ферма). Длина здания составляет 90 м (300 футов) и состоит из 11 ферм-балок с шагом 9 м (30 футов).


2.1. Системный анализ и проектирование

Предлагаемая система разработана в соответствии со Стандартом минимальных расчетных нагрузок для зданий и других конструкций ASCE 7–10 [7].Вертикальные нагрузки, действующие на крышу, — это статическая нагрузка (), (крыша) временная нагрузка () и снеговая нагрузка (). Боковые нагрузки, такие как ветер и землетрясения, считаются устойчивыми к сдвиговым стенам или системам крепления колонн, аналогичным тем, которые используются в типичной складской конструкции, и поэтому не будут представлены в этой статье. Расчетная снеговая нагрузка 1,44 кН / м 2 (30 фунтов на квадратный фут) в дополнение к 0,72 кН / м 2 (15 фунтов на квадратный фут) для механических, электрических и отвальных нагрузок (MEP) и металлического настила крыши используется для расчеты нагрузки.Для анализа предлагаемой ферменно-балочной системы, тройниковая балка AASHTO-PCI (BT-72) выбрана для ферменно-балочной секции в качестве примера легкодоступной секции для большинства производителей сборных мостов. Программа расчета конструкций SAP2000 используется для моделирования предлагаемой фермы-фермы с использованием элементов каркаса с точечными нагрузками, приложенными в местах расположения прогонов. Вертикальные элементы имеют расцепители момента на обоих концах, чтобы воспринимать только осевую нагрузку. Результаты анализа при факторных нагрузках показывают, что максимальные осевые силы в верхней и нижней полке, а также в вертикальных и диагональных элементах составляют 7 486 кН (сжатие 1683 тысячи фунтов), 7,553 кН (растяжение 1698 тысяч фунтов), 605 кН (давление 136 тысяч фунтов) и 1192 тысячи фунтов. кН (сжатие 268 тысяч фунтов) соответственно.Результаты анализа показывают, что для этапов транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ и монтажа силы в верхнем и нижнем фланцах не являются критическими. Однако сила растяжения 271 кН (61 тысяча фунтов) в диагональных элементах и ​​сила сжатия 129 кН (29 тысяч фунтов) в вертикальных элементах развиваются при учтенных строительных нагрузках. Прогиб промежуточного пролета при действующей рабочей нагрузке составляет 160 мм (6,3 дюйма), что соответствует L / 305.

Предлагаемая стропильная система спроектирована с использованием подкосно-связочного метода согласно Приложению кодекса ACI 318-11 [8].Диагональные элементы выполнены в виде железобетонных подкосов, а вертикальные элементы — в виде стальных стяжек. Диагональные элементы имеют заданную прочность бетона на сжатие 55 МПа (8000 фунтов на квадратный дюйм) и квадратное сечение 200 мм × 200 мм (8 дюймов × 8 дюймов), армированное 4 номером 19 (# 6) класса 420 (60) (коэффициент усиления 2,75%), чтобы противостоять силе растяжения, возникающей во время строительства, когда ферма временно поддерживается в середине пролета перед заливкой мокрого стыка и последующим натяжением.Кроме того, стальные квадратные стяжки № 10 (№ 3) класса 420 (60) используются в качестве поперечной арматуры с шагом 200 мм (8 дюймов). Вертикальные элементы изготовлены из резьбовых стержней диаметром 38 мм (1,5 дюйма) с пределом текучести 724 МПа (105 фунтов на квадратный дюйм) и пределом прочности 862 МПа (125 фунтов на квадратный дюйм) [9]. Несмотря на низкое растягивающее усилие, передаваемое вертикальными элементами около середины пролета, одинаковые резьбовые стержни используются во всех вертикалях, чтобы упростить изготовление и противостоять сжимающей силе, возникающей во время строительства, без потери устойчивости [10].

Нижний и верхний фланцы фермы также спроектированы с использованием подкосно-стяжного метода. Компрессионная стойка (верхний фланец) имеет заданную прочность бетона на сжатие 55 МПа (8000 фунтов на кв. Дюйм) и усилена 4-м номером 13 (# 4) класса 420 (60). Натяжная стяжка (нижний фланец) имеет два канала для последующего натяжения с прядями с низкой релаксацией класса 1860 (270) диаметром 12–15,3 мм (0,6 дюйма). Кроме того, для транспортировки и обращения с фермами используются предварительно натянутые пряди с низким релаксацией из класса 1860 (270) диаметром 10–15,3 мм (0,6 дюйма).На рисунках 3 и 4 показаны размеры бетона и детали армирования предлагаемой ферменно-балочной системы. Сравнение конструкции предлагаемой системы с той, которая реализована на угольном хранилище в Шардже, представленной на Рисунке 1, показывает, что предлагаемая система примерно на 23% легче по весу, а также более экономична в производстве благодаря использованию стандарта I. -балочные формы, обычные армирующие детали и самоуплотняющийся бетон.



2.2. Последовательность строительства

Предлагаемая последовательность строительства разработанной стропильно-балочной системы следующая: (1) Фермы-фермы изготавливаются на заводе сборных железобетонных изделий в двух сегментах для каждой фермы и транспортируются на строительную площадку. (2) Каждый сегмент монтируется на одной колонне с одного конца и на временных опорах с другого конца. (3) Стропы крыши и распорки устанавливаются для стабилизации ферм-балок. (4) Муфты используются для соединения каналов после натяжения, а стренги с последующим натяжением имеют резьбу. через воздуховоды.(5) Стыки между сегментами фермы формируются, армируются и заливаются на месте с использованием SCC со свойствами, аналогичными свойствам бетона фермы. (6) Последующее натяжение применяется после того, как стык в бетоне достигнет необходимой прочности, и каналы после растяжения залиты раствором. (7) Временные опоры снимаются и укладывается настил крыши. (8) При необходимости на стальные элементы наносятся средства защиты от огня и коррозии.

3. Экспериментальное исследование
3.1. Описание образца

Целью экспериментального исследования является оценка конструктивности и конструктивных характеристик предлагаемой фермы-балки.Полноразмерную ферму невозможно было изготовить и протестировать из-за ограниченного пространства и бюджета. Вместо этого использовалась ферма длиной 9 м (30 футов), сформированная с использованием двутавровых балок Iowa типа D, предоставленных Coreslab Structures Inc., Омаха, NE. Размеры поперечного сечения двутавровой балки Iowa типа D очень близки к размерам мостовой балки AASHTO типа IV. Формы имеют длину 9 м (30 футов) и высоту 1420 мм (56 дюймов). Однако для уменьшения веса образца в нижней части формы была сделана блокировка на 100 мм (4 дюйма), общая глубина которой составила 1320 мм (52 дюйма).) и две панели из пеноматериала толщиной 100 мм (4 дюйма) каждая, были использованы для формирования каждого проема фермы. На рис. 5 показаны размеры образца бетонной фермы на разных участках.


3.2. Анализ и проектирование образца

Двухмерный (2D) анализ каркаса и трехмерный (3D) анализ методом конечных элементов (FEA) были выполнены для определения сил стержня и деформаций образца. Сравнение результатов анализа каждого метода, как показано в таблице 1, показывает, что простой двухмерный анализ кадра приводит к консервативным и относительно точным оценкам сил и прогибов по сравнению с более сложным FEA.Нагрузки, используемые в этом анализе, включают в себя вес образца, усилие предварительного напряжения и сосредоточенную нагрузку в середине пролета, которые создают силы в диагональных и вертикальных элементах образца, аналогичные силам в полноразмерной системе ферма-балка, разработанной в предыдущем разделе. Следует отметить, что диагональные элементы образца имели угол 40 ° с нижним фланцем для достижения того же соотношения между диагональными и вертикальными силами, что и в полноразмерной стропильной системе, представленной ранее.

9022

Метод анализа Двухмерный анализ кадра Анализ методом конечных элементов

Макс.сжатие по диагоналям (кН) 1,246 1,125
Макс. натяжение по вертикали (кН) 574 534
Разрывная нагрузка (кН) 1,478 1,335
Соответствующий прогиб (мм) 25

Анализ образца показал, что точечная нагрузка на середину пролета 1,779 кН (400 тысяч фунтов) приведет к усилиям, немного превышающим расчетные силы в диагональных и вертикальных элементах.Первоначальная конструкция образца требовала прядей класса 1860 (270) диаметром 16–15,3 мм (0,6 дюйма). Однако из-за отсутствия прядей такого размера в структурной лаборатории вместо них использовались пряди сорта 1860 (270) диаметром 12–17,8 мм (0,7 дюйма) для достижения той же силы предварительного напряжения. Кроме того, анализ показал, что растрескивающая нагрузка составляет 1468 кН (330 тысяч фунтов) с использованием предельного напряжения растрескивания на нижних волокнах, а соответствующий прогиб составляет 25 мм (1 дюйм). Предполагалось, что напряжение поддомкрачивания стренги равно 0.75, и общие потери предварительного напряжения были приняты равными 20% от подъемного напряжения. Разработанная КЭ модель образца, показанная на рисунке 6, состоит из упрощенного поперечного сечения (то есть прямоугольников), 8-узловых твердых элементов для бетона и элементов каркаса для резьбовых стержней. Эта модель использовалась для проведения упругопластического анализа с использованием заданных свойств материала для определения напряжений и деформаций при различных уровнях нагрузки. На рис. 7 показаны изолинии напряжений на бетонных элементах при предельной нагрузке.Этот рисунок показывает, что соединение между диагональной стенкой и нижней полкой имеет очень высокие растягивающие напряжения, которые, как ожидается, вызовут преждевременное растрескивание в этих местах.



Образец спроектирован аналогично полноразмерной ферме с одним исключением; верхний и нижний фланцы были переконструированы, чтобы гарантировать, что отказ происходит по вертикали, диагоналям или соединениям. Пряди диаметром 12–17,8 мм (0,7 дюйма) были предоставлены для достижения предельной прочности на изгиб 4 371 кН · м (3 224 тысячи фунтов · фут), что примерно на 10% больше, чем приложенный момент.Кроме того, верхний фланец был усилен двумя стержнями № 25 (№ 8) в качестве арматуры сжатия для увеличения пропускной способности верхнего фланца. На рисунке 8 показаны высота, поперечные сечения и детали усиления образца.


3.3. Изготовление образца

Изготовление образца длиной 9 м (30 футов) было выполнено в структурной лаборатории Института Питера Кевита (PKI) в Омахе, штат Северная Каролина, в пять основных этапов: (1) подготовка форм и размещение прядей предварительного напряжения; (2) вырезание пеноблоков и приклеивание их к стальным формам, (3) сборка диагональной и вертикальной арматуры и установка их между пеноблоками, (4) заливка самоуплотняющегося бетона в формы; и (5) снятие форм и освобождение прядей.

Пряди предварительного напряжения были растянуты до 3176 кН (714 тысяч фунтов) (0,75 от предельного напряжения 1860 МПа (270 тысяч фунтов на квадратный дюйм)). Для формирования проемов ферм использовались пеноблоки. Панели из пенопласта толщиной 100 мм (4 дюйма) были разрезаны на ромбовидные формы и склеены для образования блоков толщиной 200 мм (8 дюймов). Квадратные канавки (.) Были удалены с краев пенопластов для размещения вертикальных резьбовых стержней, как показано на Рисунке 9. Чтобы облегчить снятие пены с бетонного полотна, пластиковые листы были обернуты по краям пенопласта. .Все пеноблоки наклеивались на стальную форму после разметки их расположения на сторонах формы. Укрепление нижнего фланца и верхнего фланца было простым в установке. Задача заключалась в сборке и установке диагональной и вертикальной арматуры, которые состояли из 4 стержней № 19 (№ 6) и шпал № 10 (№ 3), расположенных на расстоянии 200 мм (8 дюймов) вдоль элемента и 38 мм (1,5 дюйма). диаметр резьбовых стержней. Стержни были закреплены на верхнем и нижнем фланцах с помощью стальных пластин класса 350 (50) и конструкционных гаек.Каждая пластина приварена к двум диагональным стержням и 2 прямым анкерным стержням номер 19 (№6). Первоначально планировалось, что арматура для каждой диагонали будет предварительно собрана, а затем присоединена к резьбовым стержням после установки в опалубку. Основная проблема этого плана состоит в том, что он требует очень жестких допусков по размерам арматуры и местам изгиба в дополнение к сложности обращения с очень тяжелой сборкой арматуры, которая не очень жесткая. Некоторые диагональные стержни были немного короче других и не имели точно такого же диаметра изгиба или расположения.Чтобы решить эти проблемы, диагональные стержни и анкерные стержни были обрезаны так, чтобы они имели только 225 мм (9 дюймов) заделки (12 d b ), а поперечные связи оставались свободными, чтобы стержни могли перемещаться относительно друг друга; затем они связываются после того, как вся арматура установлена, чтобы упростить процесс изготовления, как показано на рисунке 9. Четыре () WWR были размещены на твердой части на каждом конце фермы для усиления сдвига. Верхний фланец имел 2 стержня номер 25 (# 8), связанных хомутами номер 10 (# 3) на расстоянии 150 мм (6 дюймов).) интервал. После того, как форма была закрыта, был размещен узел усиления верхнего фланца, и были использованы деревянные хомуты для связывания форм сверху.


Образец был отлит 11 марта 2013 г. с использованием указанного самоуплотняющегося бетона 55 МПа (8000 фунтов на кв. Дюйм). Смесь была разработана с использованием портландцемента типа I / II с 30% заменой летучей золы класса C и смесью 10 мм (3/8 дюйма) известнякового щебня и природного песка и гравия. SCC имел средний разброс 800 мм (28 дюймов), менее 2 секунд., Уменьшение разброса J-образного кольца менее 50 мм (2 дюйма) и индекс визуальной стабильности (VSI) 1,0. Девять (.) Цилиндров были взяты для оценки прочности на сжатие при отпускании, испытаниях и 28 днях. Отливка SCC началась с середины образца. Две камеры для труб были прикреплены в нижней части фермы, по одной на каждом конце, чтобы регистрировать поток бетона вокруг арматуры и прядей. Другая камера снимала процесс кастинга сверху. Высокая текучесть и пропускная способность SCC позволили легко заполнить нижний фланец без проблем с уплотнением.Однако, как только SCC начал заполнять диагонали и вертикали фермы, две вспененные панели начали плавать, поскольку выталкивающие силы разорвали связь между стальными формами и пеноблоками. Было предпринято несколько действий, чтобы удерживать пеноблоки на месте против подъемной силы. Кусочки пиломатериалов использовались в качестве прокладок между пенопластом и арматурой верхнего фланца, а также между верхней арматурой и стальной формой, чтобы предотвратить дальнейшее перемещение блокировок. Этот эксперимент показал, что панели из пенопласта не подходят для формования.

После отверждения образца с влажной мешковиной в течение 3 дней прочность бетона достигла 52,4 МПа (7600 фунтов на квадратный дюйм), 14 марта 2013 г. были сняты формы и выпущены пряди. Стальные формы легко отделить; однако пеноблоки были встроены в бетон, и их было нелегко извлечь. Давление бетона на пену затрудняло вытягивание из бетона; помимо того, что в некоторых местах между пенопластом и стальной формой имелся тонкий слой бетона, который приходилось откалывать.Пеноблоки пришлось разрезать на мелкие кусочки электрической пилой. Убрать заглушки на углах было еще сложнее. С помощью небольшого отбойного молотка осторожно удалили оставшуюся пену, не повредив бетон. Перемещение пеноблоков во время литья привело к отклонениям в размерах, углах и расположении двух диагональных элементов и двух вертикальных элементов, как показано на рисунке 10.


Пряди предварительного напряжения были освобождены с помощью постепенного снятия натяжения, и концы образцов были сняты. осмотрел на предмет растрескивания.На южном и северном концах появилось несколько трещин, которые были в основном горизонтальными и простирались на всю толщину сети и несколько дюймов в продольном направлении. Эти трещины возникают из-за разрывающей силы предварительного напряжения и не контролировались должным образом, поскольку арматура концевой зоны не была размещена так близко, как следовало бы, к переборкам. На верхнем фланце в местах, где были размещены бруски, возникло несколько усадочных трещин, чтобы предотвратить всплытие пены. Эти трещины не были критическими для предлагаемых испытаний, поскольку они произошли только в верхнем фланце, который является элементом сжатия.

3.4. Испытание образца

Две роликовые опоры были размещены на бетонных блоках и разнесены на 8,9 м (29,5 футов) друг от друга по центру для поддержки образца фермы длиной 9 м (30 футов). Ролики центрировались на опорных пластинах шириной 150 мм (6 дюймов), встроенных в ферму с обоих концов. Стальная рама с подъемным домкратом 1780 кН (400 тысяч фунтов) была размещена, как показано на Рисунке 11, для нагружения образца в средней части пролета.


Чтобы четко видеть и отслеживать распространение трещин в элементах фермы во время нагружения, одна сторона образца была окрашена в белый цвет, а с другой стороны были прикреплены тензодатчики.Линейные переменные дифференциальные преобразования (LVDT) использовались для отслеживания проскальзывания нитей во время тестирования. Был установлен датчик прогиба для измерения прогибов в середине пролета во время нагрузки. Образец был испытан 29 марта 2013 года. Были испытаны бетонные цилиндры, и в то время было обнаружено, что их прочность на сжатие составляет 72,4 МПа (10 500 фунтов на квадратный дюйм). Во время нагрузки образец был визуально осмотрен при приращении нагрузки 222,5 кН (50 тысяч фунтов), и трещины были отмечены. При 222,5 кН (50 тысяч фунтов) прогиб достигал 5 мм (0.19 дюймов) без видимых трещин. Нагрузка продолжалась до 445 кН (100 тысяч фунтов), а прогиб достигал 10 мм (0,39 дюйма). Незначительные горизонтальные трещины наблюдались в углах между диагоналями и верхним / нижним фланцами, как показано на Рисунке 12.


При 667 кН (150 тысяч фунтов) прогиб достигал 15 мм (0,57 дюйма), а трещины продолжались при остроугольных. углы между твердой стенкой и нижней полкой. Средняя вертикаль начала трескаться и вверху, и внизу. При 890 кН (200 тысяч фунтов) прогиб достигал 20 мм (0.75 дюймов) и растрескивание произошло на всех остроугольных углах. При 1112 кН (250 тысяч фунтов) прогиб достиг 24 мм (0,93 дюйма), а серьезность растрескивания существенно не увеличилась, за исключением угла стенки / нижней полки. После 1112 кН (250 тысяч фунтов) нагрузка непрерывно увеличивалась без перерывов до отказа до 1712 кН (385 тысяч фунтов). Наблюдалось чрезмерное растрескивание на нижнем фланце вокруг его соединения с вертикальными стержнями и диагоналями, как показано на рисунке 13. Разрушение было драматичным, поскольку стержень с одной резьбой был вынут из нижнего фланца, в результате чего соседняя диагональ сломалась, как показано на рисунке 14. .Этот отказ произошел, когда одна из анкерных стержней №6, приваренных к шайбе, была полностью разорвана, как показано на рисунке 15. Несмотря на высокую несущую способность, достигнутую образцом, считается, что наличие более длинных анкерных стержней и шляпных стержней для нижнего фланца ограничение вокруг анкерных стержней отсрочило бы или даже устранило бы этот вид отказа. Кроме того, снятие фаски с острых краев и использование изогнутых углов позволило бы снизить концентрацию напряжений и свести к минимуму преждевременное растрескивание в этих местах.




3.5. Анализ результатов

На рисунке 16 показано соотношение нагрузки и прогиба образца фермы. Этот график показывает, что образец имел линейное упругое поведение вплоть до растрескивающей нагрузки, которая была определена как 1580 кН (355 тысяч фунтов) с использованием метода касательных. Эта нагрузка на 7% превышает прогнозируемую нагрузку на растрескивание 1468 кН (330 тысяч фунтов). Измеренный прогиб при растрескивающей нагрузке составил 34 мм (1,33 дюйма), что на 33% больше, чем 25 мм (1,33 дюйма).0 дюймов) прогнозируемый прогиб. Это в первую очередь связано с преждевременным растрескиванием, которое наблюдалось почти на всех остроугольных углах, что могло привести к снижению жесткости. Кроме того, отклонения между указанными и фактическими размерами могли повлиять на поведение образца. Рисунок 16 также показывает, что предельная нагрузка составила 1713 кН (385 тысяч фунтов), что на 3,8% ниже прогнозируемой нагрузки в 1779 кН (400 тысяч фунтов) из-за преждевременного выдергивания вертикального резьбового стержня в результате недостаточного крепления в опоре. нижний фланец.


На рисунке 17 показано измеренное скольжение предварительно напряженных прядей диаметром 17,8 мм (0,7 дюйма) во время нагрузки. Этот график показывает, что все записанные показания значительно меньше 0,25 мм (0,01 дюйма), что является пределом для начального проскальзывания. Наивысшее зарегистрированное значение было даже меньше 0,025 мм (0,001 дюйма), что является точностью измерения используемых LVDT, что указывает на отсутствие проскальзывания до разрушающей нагрузки. Это означает, что пряди предварительного напряжения диаметром 17,8 мм (0,7 дюйма) были полностью развернуты в пределах 4.Расстояние 5 м (15 футов) (т.е. половина длины образца), что является прогнозируемой длиной разработки с использованием ACI 318-11. Следует отметить, что высокое значение, зарегистрированное южным LVDT при разрушающей нагрузке, неверно из-за внезапного движения образца в момент разрушения.


На рис. 18 представлены графики зависимости деформации четырех вертикальных элементов образца фермы от приложенной нагрузки. Эти вертикальные стержни представляют собой резьбовые стержни диаметром 38 мм (1,5 дюйма) с пределом текучести 724 МПа (105 фунтов на квадратный дюйм) и пределом прочности 862 МПа (125 фунтов на квадратный дюйм).Максимальная измеренная деформация достигла 2,6% (на южной штанге №1, где произошло разрушение). Также все измеренные деформации в четырех стержнях с резьбой значительно превышали деформацию текучести, составляющую 0,36%. На рис. 19 показаны силы в четырех стержнях с резьбой в зависимости от приложенной нагрузки. Этот график показывает, что силы во всех четырех стержнях с резьбой достигли предела текучести 689 кН (155 тысяч фунтов), что на 14% больше, чем расчетное усилие в 605 кН (136 тысяч фунтов).



На рис. 20 показаны измеренные деформации четырех железобетонных диагональных элементов образца фермы в зависимости от приложенной нагрузки.Этот график показывает, что измеренные деформации значительно различались между четырьмя диагональными элементами из-за различий в их углах и размерах бетона (например, ширина южной диагонали №1 составляла 165 мм (6,5 дюйма), в то время как ширина северной диагональ # 2 составляла 280 мм (11 дюймов)). Однако все они были намного ниже, чем предельная расчетная деформация бетона (0,3%). Максимальная предельная деформация достигла 0,1% на южной диагонали № 1, где произошел отказ, а минимальная предельная деформация достигла 0.045% по северной диагонали №2. Кроме того, прямолинейные отношения во всех диагональных элементах указывают на их линейное упругое поведение вплоть до разрушающей нагрузки. Следовательно, отказ фермы из-за раздавливания диагоналей является режимом отказа с низкой вероятностью. На рис. 21 показаны силы во всех четырех диагональных элементах в зависимости от приложенной нагрузки. Этот график показывает, что предельная сила сжатия варьировалась от 1179 кН (265 тысяч фунтов) на северной диагонали № 2 до 1446 кН (325 тысяч фунтов) на южной диагонали № 1, где произошел отказ.Силы во всех диагональных элементах, за исключением северной диагонали № 2, превысили расчетное усилие в 1192 кН (268 тысяч фунтов), что указывает на то, что конструкция диагоналей была адекватной.



4. Выводы и рекомендации

Это исследование было направлено на разработку системы стропильных ферм из сборного железобетона для крыш, которая легка и эстетична, может пролетать до 48 м (160 футов) и может быть изготовлена ​​с использованием стандартных сборные железобетонные изделия в США. На основании представленной работы можно сделать три основных вывода.(1) Изготовление предлагаемой стропильной системы практично и эффективно. Предлагаемый метод изготовления был оценен экспериментально путем изготовления образца фермы длиной 9 м (30 футов) с использованием экономичных и имеющихся в продаже компонентов: стандартной формы балки моста, пеноблоков, вертикальных стержней с резьбой и обычного армирования. Успех предложенного метода также объясняется использованием высокопрочного самокрепляющегося бетона (SCC), который заполняет сложную форму, герметизирует арматуру и обеспечивает гладкую законченную поверхность без какого-либо механического уплотнения.(2) Структурные испытания образца фермы, который был спроектирован и детализирован, чтобы противостоять силам, возникающим в образце здания, показали адекватность предложенного метода проектирования и деталей соединения. Как показано ниже, было сделано несколько рекомендаций по дальнейшему повышению производительности предлагаемой системы. (3) 2D-модели каркаса и 3D-модели конечных элементов могут использоваться для точного прогнозирования поведения предлагаемой системы. Силы, полученные от этих моделей, могут быть использованы для проектирования элементов фермы с использованием метода подпорок и стяжек в соответствии с существующими строительными нормами.FEA можно использовать для точного прогнозирования концентрации напряжений в соединениях элементов фермы.

На основании аналитических и экспериментальных исследований можно было бы дать несколько рекомендаций по улучшению предложенной стропильной системы. (1) Используйте скошенные кромки и изогнутые углы вместо острых, чтобы избежать концентрации напряжений, и добавьте номинальную арматуру для контроля трещин в этих местах. . (2) Используйте соответствующую арматуру верхнего и нижнего фланцев, чтобы помочь закрепить диагональную и вертикальную арматуру, которая должна быть полностью развернута для предотвращения выдергивания.(3) Избегайте использования пеноблоков из-за сложности их приклеивания к форме и их снятия. Для эффективного и экономичного производства настоятельно рекомендуется использовать легкие стальные поддоны или стекловолоконные панели, поскольку их можно использовать многократно. (4) Диагональные стержни должны быть связаны вместе после их помещения в формы, чтобы обеспечить допуски, особенно при длине стержня и диаметре изгиба. не точны. Эта практика позволит диагоналям скользить друг относительно друга. Другое предложение по изготовлению — собрать все арматуры жестким образом вне формы, чтобы точно соответствовать размерам формы.Затем сборка связывается вместе, поднимается краном и укладывается в форму за один прием. (5) Самоуплотняющийся бетон с высокой текучестью (средний разброс 800 мм (28 дюймов) ± 50 мм (2 дюйма). )), пропускная способность (номинальный максимальный размер заполнителя 10 мм (3/8 дюйма)), устойчивость к расслоению (VSI не более 1,0) и низкая вязкость (сек.) необходимы для упрощения производства и обеспечения надлежащего заполнения сложная форма фермы без механического уплотнения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *