Требования к подготовке элементов стропильной конструкции. Нагрузки учитываемые при расчёте стропильной конструкции: ветровая нагрузка, снеговая нагрузка, эксплуатационная нагрузка. Сечение стропил и других элементов стропильной группы.

30.11.2011

Требования к подготовке элементов стропильной конструкции. Современные материалы для стропильной системы дома.

Деревянные элементы стропильной конструкции выполняют из древесины хвойных пород с влажностью не более 20%, предварительно обработанной защитными составами в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11-85 “Защита строительных конструкций от коррозии”, глава 3 “Деревянные конструкции”, а также требованиям СНиП 2.01.02-85 “Противопожарные нормы” п. 1.8. С появлением на рынке современных клееных деревянных балок - LVL, мы полностью отказались от предложения нашим клиентам классического обрезного пиломатериала. Сегодня мы предлагаем нашим заказчикам: проектирование стропильной системы из LVL бруса; подготовку подробной спецификации, куда будет включены все деревянные изделия, крепёж, а также лучшие материалы кровельной системы; подготовку полноценной 3-d модели будущего дома, с учётом выбора материалов отделки фасада; комплексную поставку материалов кровли; монтаж.

10-ть преимуществ LVL бруса над обычным пиломатериалом в стропильной системе:

1. обладает прочностью двукратно превышающей показатели обычной древесины, что повышает надёжность стропильной конструкции и расширяет архитектурные возможности;
2. в отличие от обычной древесины LVL брус имеет абсолютно однородную структуру с неизменными физикомеханическими характеристиками по всему объёму;
3. длина LVL балки ограничена лишь возможностями транспортировки, так мы поставляем LVL стропила до 12 метров длины, обычный пиломатериал ограничен 6-ти метровой длиной, в следствие чего при возведении стропильной системы его часто приходится сращивать, естественно, место сращения - слабое звено конструкции;
4. LVL балки имеют влажность 8-10%, стропильная система дома, выполненная из LVL, всегда будет иметь идеальную геометрию, в отличие от конструкции собранной из обычной деревесины, изменяющей свои геометрические размеры при высыхании;
5. структура материала такова, что он абсолютно не подвержен гниению, не требуется дорогостоящая биосептическая обработка древесины, обычно составляющая от 15 до 20 процентов всех затрат на материалы стропильной системы;
6. клееная конструкция балки практически не впитывает влагу, защиты требуют только концы балок;
7. LVL балка не растрескивается;
8. материал обладает большей огнестойкостью, благодаря высокой плотности, отсутсвию трещин и пор, используемый клей нейтрален к окислению и не способствует распространению огня;
9. идеальная геометрия позволяет крепить детали потолка, например, гипсоволокнистые листы непосредственно к стропилам, без монтажа оцинкованного профиля;
10. вышеперечисленные преимущества сокращают сроки возведения стропильной системы снижая затраты на работы.

Нагрузки воспринимаемые стропильной конструкцией.

В зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать две группы нагрузок постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые). К постоянным нагрузкам необходимо отнести нагрузку от веса самой конструкции: кровельного покрытия, веса стропильной конструкции, веса теплоизоляционного слоя и веса материалов отделки потолка. К кратковременным нагрузкам относят: вес людей, ремонтного оборудования в зоне обслуживания и ремонта кровли, снеговую нагрузку с полным расчётным значением, ветровую нагрузку. К особым нагрузкам, например, относят сейсмическое воздействие. Стропильная система крыши рассчитывается по предельным состояниям первой и второй групп нагрузок следует выполнять с учётом неблагоприятного их сочетания.

Снеговая нагрузка.

Полное расчётное значение снеговой нагрузки определяется по формуле,

S=Sg*µ

где, Sg - расчётное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое по таблице, 
       µ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.

Расчётное значение веса снегового покрытия Sg принимается в зависимости от снегового района Российской Федерации.

Таблица определения снеговой нагрузки местности.

	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Sg (кгс/м2)	80	120	180	240	320	400	480	560

Фрагмент карты снеговых нагрузок РФ.

Коэффициент µ зависит от угла наклона ската кровли, при углах наклона ската кровли меньше 25 градусов мю принимают равным 1. при углах наклона ската кровли от 25 до 60 градусов значение µ принимают равным 0,7. при углах наклона ската кровли более 60 градусов значение µ полной снеговой нагрузки, не учитывают.

Ветровая нагрузка.

Фрагмент карты ветровых нагрузок РФ.

Расчётное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле, W=Wo*k где, Wo - нормативное значение ветровой нагрузки, принимаемое по таблице ветрового района РФ,        k - коэффициент учитывающий  изменение ветрового давления по высоте, определяется по таблице, в зависимости от типа местности.

Таблица определения ветровой нагрузки местности.

	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
Wo (кгс/м2)	17	23	30	38	48	60	73	85

Таблица определения коэффициента k применительно к коттеджному строительству.

Высота здания в метрах	А	В
5<=	0,75	0,5
10	1,0	0,65
20	1,25	0,85

А-открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи и тундры. В-городские территории, лесные массивы и др. местности равномерно покрытые препятствиями более 10м. При определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчётных направлений ветра.

Подбор сечений стропил и других элементов стропильной конструкции.

Сечение бруса, используемого для изготовления стропил, зависит от длины элемента, шага установки стропил, расчётной величины нагрузок, угла наклона крыши. Для примера приведены значения шага установки стропил для сечения бруса 45*240мм, распределённой нагрузки 250 кг/м2, угла наклона 35°, для различных значений пролёта между опорами.

Расстояние между опорами (м)	8	8,8	10	11,2	12,8
Допустимый шаг установки стропил сечения 45*240 мм (м)	1,5	1,2	0,8	0,6	0,4
Длина стропила (м)	4,88	5,37	6,10	6,84	7,81

Установка дополнительных опор (подкосов) позволит увеличить расстояние между опорами.  в таблице ниже, * - для перевозки стропил с указанной длинной требуется специальный транспорт.

Расстояние между крайними опорами (м)	18	20	22	23,5	30
Допустимый шаг установки стропил сечения 45*240 мм (м)	1,2	0,9	0,6	0,45	0,3
Длина стропила (м)	10,99	12,21	13,43*	14,28*	17,00*

Сечения LVL бруса других элементов стропильной системы крыши.

Брус мауэрлат - 100х150мм. Диагональные хребтовые и ендовые ноги - блок из двух брусов 45х300мм или 45х240мм. Коньковые прогоны - 45х240мм. Подкосы, стойки - блок из двух брусов 30х100мм. Кобылки, доски карнизного короба - 30х100мм. Лобовые доски - 30х200мм. Пошаговая обрешётка - 45*45мм. Контррейка - 30х50мм.

Кровельные узлы стропильной конструкции.

Узел крепления стропильной системы к стенам здания.

На ниже приведённом рисунке показан пример крепления стропильной системы к внешним стенам дома, возведённых из поризованной керамики 11,1 нф Керакам СуперТермо (380мм).
В качестве кровельного материала показана цементно-песчаная черепица, официальная гарантия производителя на которую составляет 30 лет, в эконом сегменте кровля из цементно-песчаной черепицы оказывается лучшим вариантом по соотношению цена-качество.
Перед установкой бруса мауэрлат необходимо отлить монолитный армированный пояс, для распределения нагрузки на стены, а также обеспечения более прочного, надёжного основания под крепление мауэрлата.
На разрезе 1-1 показано устройство кровельного пирога в варианте одноконтурной вентиляции, с применением в качестве гидроизоляции супердиффузионной мембраны.
В качестве теплоизоляционного слоя предложен утеплитель нового поколения URSA PureOne, связующим волокон в котором вместо фенол-формальдегидных смол применена акрил-латексная композиция, благодаря которой существенным образом улучшены физико-механические свойства утеплителя, ещё одним важным преимуществом PureOne является его абсолютная экологическая чистота, что подтверждается заключениями ряда учреждений.

1. Керамический поризованный блок Керакам СуперТермо 2. Керамический доборный блок Керакам 6,87 3. П-образный керамический блок Керакам с установленной термовставкой из экструдированного пенополистирола 4. монолитный бетон, армированный стеклопластиковой арматурой 5. замурованная в бетон резьбовая шпилька диаметром 10мм, установленная с шагом 1 метр, в комплекте с широкой шайбой и гайкой 6. брус мауэрлат - LVL брус с сечением 100*150мм 7. усиленный ребром жёсткости крепёжный уголок 8. стропила - LVL брус с сечением 45*240мм 9. пароизоляционная плёнка 10. гипсоволокнистый лист ГВЛВ, подшивки потолка, смонтированный в два слоя 11. цементно-песчаная черепица 12. пошаговая обрешётка LVL - брус 45*45мм 13. гидро, -ветрозащитная мембрана

14. контр-брус LVL - брус 30*45мм 15. кобылка LVL - брус 30*100мм 16. облицовочный кирпич 17. J-профиль 18. доска подшивки карнизного свеса LVL - брус 30*100мм 19. доска карнизного короба LVL - брус 30*100мм 20. пластиковая подшивка карнизного свеса 21. пластиковая облицовка лобовой доски 22. жёлоб водосточной системы 23. карнизная планка 24. аэроэлемент свеса 25. экологически чистый утеплитель для кровли URSA PureOne

Ендовый узел стропильной системы дома.

Ендовая диагональная нога выступает опорой стропильных ног, поэтому к ней предявляются повышенные прочностные требования, как правило, конструкция балки представляет собой блок из двух брусов LVL сечением 45*300мм.
Перед укладкой материалов ендового узла, необходимо устроить сплошной настил из доски. Ендова одно из самых уязвимых мест в кровле, поэтому к подбору и последовательности укладки материалов следует подходить с особой тщательностью.
На рисунке ниже показана конструкционная схема стропильного узла ендовы, в качестве материала кровли показана цементно-песчаная или керамическая черепица.

диагональная ендовая нога - блок из сдвоенных балок LVL брус сечением 45*300мм доска сплошного настила ендовы - LVL доска 30*100мм гидроизоляционный подкладочный ковёр гидроизоляционная плёнка ребристый желобок ендовы поролоновая полоса ендовы скобка крепления ендовы

Коньковый узел стропильной системы крыши.

Опорой стропильных пар в коньковом узле стропильной системы, построенной с применением LVL материалов, выступает коньковый брус 45*240мм, с закреплёнными на нём держателями балки.

коньковый прогон - LVL брус сечением 45*240мм держатель бруса коньковый брусок - LVL брус 45*45мм крепление коньковой, хребтовой обрешётки зажим коньковой черепицы коньковая черепица аэроэлемент конька с щёточной планкой

Фронтонный узел стропильной системы крыши.

Фронтонный свес стропильной конструкции защищает фасад дома от атмосферных осадков. Наиболее распространённая величина выноса фронтонного свеса 650мм. В качестве подшивки свеса применяют виниловый не перфорированный софит, с дополнительным креплением в брусок поз.5.

стропила - LVL брус сечением 45*240мм обрешётка - LVL брус сечением 45*45мм брусок крепленя подшивки - LVL брус 45*45мм опорный брусок обрешётки - LVL брус 45*45мм дополнительный брусок крепленя подшивки - LVL брус 45*45мм лобовая доска - LVL брус сечением 30*200мм боковая цементно-песчаная черепица.

Узел сопряжения стропильной системы и шахты дымохода и вентиляции.

В тех случаях, когда шахта дымохода имеет ширину большую, нежели чем шаг установки стропил, стропило устанавливается через ригель, смонтированный между крайними стропилами (см. рисунок).
Расстояние между ригелем и шахтой заполняется теплоизоляцией с индексом глрючести НГ (например, минераловатная теплоизоляция URSA PureOne).
На рисунке ниже показан вариант обмуровки шахты дымохода облицовочным кирпичом, для реализации такого варианта применяется несущая консольная плита см. рисунок.
Современные дымоходы включают в конструкцию слой теплоизоляции. Газовые отопительные котлы работают в циклическом режиме, при этом температура отводимых дымовых газов, как правило, не превышает 200°. Каминные топки работают с поглощением большого объёма холодного воздуха. Всё вышесказанное указывает на то, что в месте прохода шахты дымохода через стропильную систему крыши температура на поверхности шахты не превысит 50°. Поэтому согласно нормативных документов минимальное расстояние между шахтой дымохода и горючими конструкциями (деревянные изделия) должно составлять не менее 50 мм, для негорючих материалов 20 мм.
В качестве дымохода на рисунке показан вариант применения керамической дымоходной системы Schiedel, по соотношению стоимость/потребительские характеристики занимающей бесспорное первое место. На рынке также представлены сэндвич дымоходы с применением нержавеющей стали, но по затратам они окажутся сопоставимыми с керамическими сэндвич системами, при этом гарантийный срок эксплуатации дымоходов из нержавеющей стали, как правило, не превышает 10 лет, для сравнения, официальная гарантия на керамическую дымоходную систему Schiedel 30 лет. 
Сравнение сэндвич системы из нержавеющей стали и керамики рассмотренно в статье Сколько стоит дымоход?

 

стропила - LVL брус сечением 45*240мм брусок фиксации пароизоляционной плёнки ригель - LVL брус сечением 45*240мм  стальной уголок с ребром жёсткости пароизоляционная плёнка гипсоволокнистый лист ГВЛВ, подшивки потолка, смонтированный в два слоя пошаговая обрешётка - LVL брус 45*45мм контр-рейка - LVL брусок 30*45мм  гидроизоляционная плёнка гофрированная лента примыкания натуральная черепица  прижимная планка облицовочный кирпич ручной формовки консольная плита вентиляционная шахта шахта дымохода покровная плита шахты дымохода и вентиляции.