Стропила врезалки

Глядя на красивую, грамотно и со вкусом выполненную кровлю, редко кто задумывается о том, что находится глубоко под кровельным «пирогом». А ведь опорой кровли, гарантом ее надежности и безопасности являются скромные труженики – стропила. О типах стропил, новых и традиционных материалах, а также о программном обеспечении для автоматизированного проектирования стропильных систем и пойдет речь в этой статье.
1. Что такое стропила? Типы стропильных систем
Стропила – это, образно говоря, «скелет» кровли. Шарнирно соединенные между собой элементы стропильного каркаса поддерживают кровлю и передают на стены или другие присутствующие опоры постоянные (вес кровельного покрытия, элементов безопасности, установленных на кровле, и т.д.) и временные (снег, ветер, гололед и т.д.) нагрузки. Стропильные системы могут быть простыми и сложными. Простая система состоит из двух стропильных ног, упирающихся в горизонтальный брус, – затяжку. Сложная включает в себя: стропильные ноги, прогоны, лежни, стойки, подкосы (подстропильные ноги), распорки и мауэрлаты. В зависимости от того, является ли стропильная система безраспорной или распорной конструкцией, стропила разделяются на две основные группы: наслонные и висячие.
Висячие стропильные системы сложнее в изготовлении, требуют более тщательного надзора при эксплуатации, к тому же их труднее ремонтировать и усиливать. Применяются такие стропила в том случае, когда внутренние стены отсутствуют и система опирается только на наружные ограждения. Их стропильные ноги работают на сжатие и изгиб. Кроме того, конструкция создает значительное горизонтальное распирающее усилие, которое передается стенам. Уменьшить это усилие помогает деревянная или металлическая затяжка, соединяющая стропильные ноги. Она монтируется как у основания стропил (и в этом случае служит ригелем – именно этот вариант наиболее часто используется при строительстве мансардных крыш), так и выше. Чем выше она располагается, тем больше должно быть ее сечение и надежнее сопряжение со стропилами. Наслонные стропильные системы являются конструктивно простейшей и экономичной альтернативой. Применяют их в тех случаях, когда в здании имеются два или несколько рядов вертикальных опор (стен или колонн), расстояние между которыми, обычно, не превышает 5–8 м. Такие пролеты легче перекрыть стропилами, раскладываемыми вдоль скатов на небольшом расстоянии друг от друга.
На практике деревянного домостроения помимо общепринятых стропил в последнее время набирают обороты в применении и скользящие стропильные системы. Суть данных систем заключается в том, что скользящее опирание предотвращает выпячивание и скручивание стропил. Данное воздействие, возникающее при усадке здания, в свою очередь, приводит к незамедлительному нарушению кровельного «пирога». Разрабатывать проект для данного вида стропильных систем следует специализированной организации, имеющей опыт в проектировании и монтаже подобных конструкций.

2. Традиционные материалы
Для нужд многоэтажного монолитного или кирпичного домостроения, а также для строительства большепролетных сооружений промышленного или социально-культурного назначения фермы стропильных систем выполняются чаще всего из металлических профилей или массивных железобетонных статически определимых балок-ригелей. Однако ряд технико-экономических исследований, а также анализ российского и зарубежного опыта позволяют обратить более пристальное внимание на деревянные элементы: цельные или клееные. Их с успехом можно применять в покрытиях тех же производственных зданий пролетами до 18 м, спортивных, выставочных и других общественных большепролетных сооружений. Деревянные стропила применяют также в качестве несущих конструкций временных зданий, зданий промышленного назначения с химически агрессивной средой и хозяйственно-бытовых помещений (беседок, бунгало, навесов т.д.). В строительстве же индивидуальных малоэтажных деревянных или кирпичных домов дерево является очевидным лидером.
3. Инновационные материалы
3.1. Обычный клееный брус и брус LVL
Основная идея производства разнообразных клееных материалов – получение однородных изделий из неоднородного сырья. Деревянные ламели, распиленные вдоль линий напряжения и склеенные качественными смолами, образуют материал, намного более прочный, чем его прародитель – натуральная древесина. Еще более прочный и монолитный материал образует склеенный деревянный шпон.
Любой клееный брус в отличие от обычных пиломатериалов способен сохранять точные линейные размеры вне зависимости от сезонных факторов и климатических условий. Он не деформируется и не коробится от сырости, не трескается и не гниет, имеет минимальные показатели естественной усушки, практически не впитывает влагу, а потому собственный вес балки во влажной среде остается неизменным. Стабильность линейных размеров бруса гарантирует высокую точность сопрягаемых деталей, благодаря чему конструкции долговечны и не теряют свою привлекательность со временем, чего нельзя сказать об изделиях из обычной древесины, которые подвержены разбуханию и короблению.

Продукция LVL была изобретена в США в 1930-х годах. Первоначально этот материал использовался для производства самолетных пропеллеров и других высокопрочных авиационных компонентов во время Второй мировой войны. В 1970-х годах основатели компании Trus Joist International Арт Траутнер и Герольд Томас стали использовать параллельно набранные склеенные слои шпона для формирования строительных двутавровых балок, балок перекрытия, ферм.
Клееный брус обладает высокими прочностными характеристиками при сравнительно малом весе. Длина цельных элементов может достигать 20 м. В единственном экземпляре в мире существует даже 60-метровый пресс для непрерывного производства LVL! Производство бруса ведется по технологии непрерывного прессования с микроволновым предподогревом. Она способствует лучшему проникновению смолы в древесную структуру и образованию нового, однородного, высокопрочного материала.
Брус LVL активно используется в строительстве и особенно в реконструкции мансардных помещений. Малый вес конструкции позволяет использовать этот материал в зданиях с ограниченной несущей способностью, т.е. старый фундамент и несущие стены здания можно полностью сохранить. Основная сложность задачи реконструкции зданий зачастую связана с работой в условиях плотной городской застройки, не позволяющей использовать тяжелую строительную технику – однако в работе с LVL-брусом она и не нужна. Наряду с широко применяемыми плоскостными несущими конструкциями (стропильными фермами, рамными и арочными несущими конструкциями) интерес представляют объемные пространственные системы (сетчатые своды, купола, тонкостенные и ребристые своды оболочки). Применение LVL-бруса в пространственных конструкциях позволяет значительно разгрузить фундамент здания путем равномерного распределения нагрузки от покрытия по контуру здания. LVL-брус и изделия из него легко поддаются обработке лакокрасочными покрытиями, антисептиками и антипиренами, а его естественная древесноволокнистая структура позволяет применять его не только как материал несущих конструкций, но и как составную часть интерьера. Существует несколько технологий старения балки из LVL и покрытия различными лаками и красками. Современные конструкторы и архитекторы с успехом используют этот прием.
Сравнение клееного бруса из ламелей и бруса LVL (Laminated Veneer Lumber – клееный брус из шпона)
Клееный брус из ламелей
Брус LVL
Назначение
Получение поверхности, готовой к эксплуатации без дополнительной отделки
Изготовление силовых конструктивных элементов – балок перекрытия, несущих элементов стен, кровли
Прочность
Прочностные характеристики LVL-материала превышают аналогичные параметры клееного бруса на 45%
Стоимость длинномерных изделий
При увеличении длины вырастает в геометрической прогрессии
Мало зависит от их длины
Огнестойкость
LVL-брус обладает более высокой огнестойкостью по сравнению с обычным брусом, которая достигается путем большой многослойности и меньшей пористости. При температуре 300°С на поверхности брус сохраняет свои свойства на протяжении 30–60мин, при этом происходит медленное обугливание балки со скоростью 0,6 мм/мин по плоскостям и 1 мм/мин по торцам
Акчурин Тимур Исхакович, генеральный директор ООО «Талион Трейдинг»
При возведении спортивного сооружения в Grossachsenheim, Германия, первоначально было запланировано использование стального профиля для перекрытия прогонов несущего каркаса. Здание построено полностью из клееных строительных элементов с применением каркасных технологий и массивных деревянных панелей. В проекте использованы перекрытия с расстоянием между опорами более 6 м и нагрузками в 500 кг/м2. Однако вместо того, чтобы использовать для всех прогонов несущего каркаса первого этажа стальной профиль HEB 340, был использован брус Ultralam шириной 75 мм и длиной 600 мм. В результате: 14 м3 Ultralam заменили 9 т стали, что привело к экономии 60% стоимости и 45% веса материала. Для стропильных систем используется брус типа R и X – в первом из них все слои шпона имеют параллельное направление волокон, а во втором отдельные слои имеют перпендикулярное направление волокон.
3.2. Двутавровые балки
3.2.1. Дерево + OSB (HDF)
Двутавровые балки изготавливаются из композитных плит (OSB или HDF), соединяющих цельнодеревянные или клееные полки. HDF (High Density Fiberboards – древесноволокнистая плита высокой плотности) – материал, получающийся прессованием очень мелких древесных опилок. OSB (Oriented Strand Board – ориентированно стружечная плита) – это древесные плиты, полученные путем трехслойного формирования и горячего прессования крупноразмерной древесной стружки (щепы). Длинные тонкие щепы длиной до 140 мм и толщиной около 0,6 мм укладываются в ковре тремя слоями. Внешние слои образуются щепой, ориентированной параллельно длине готовой плиты. Во внутреннем слое щепа укладывается перпендикулярно длине готовой плиты. Балки из композитных плит выдерживают большую нагрузку и не дают изгиба, усадки или трещин после укладки. В стенках деревянны

Именно к ней и надо крепить стропила. Стропила нужно врезать в обвязку ( врез не должен быть больше 25% от поперечного сечения, 

накосные стропила следует изготавливать из досок толщиной как у  стропила нужно монтировать подкос, а так же врезать стойки в 

Устройство наслонных стропил: Наслонные стропила (рис. стропильные ноги, опирая их одним концом на прогон, другим врезая в мауэрлат. Чтобы