Стропила из профильной трубы для двухскатной крыши: монтаж и расчёт

Для стропил используют квадратную (например, 60×60, 80×80) или прямоугольную (40×60, 50×100) трубу. Главный параметр — момент инерции сечения в плоскости работы стропила: для прямоугольного профиля большую сторону ставят вертикально. Толщина стенки определяет местную устойчивость стенок под концентрированными нагрузками от обрешётки и точечных креплений. Марка стали не ниже С245 (Ст3сп/пс); трубы из низколегированных сталей (09Г2С) дают запас прочности, но требуют более квалифицированной сварки. Внутренний диаметр должен допускать прохождение штока сварочного аппарата или удлиненного бита для затяжки болтов внутри фермы.

Закупку делают с запасом 5–7% на обрезки и возможные бракованные участки. Приёмка партии: проверка прямолинейности по натянутой нити (допуск не более 3 мм на 3 м), отсутствие вмятин и глубоких царапин, соответствие фактической толщины стенки паспортной по микрометру в трёх сечениях каждого прута. Трубу хранят под навесом, стыкуя концы брусками, чтобы исключить осадку влаги внутрь.

Двухскатная крыша моделируется как шарнирно-опорная балка с углом у конька 30–45°. Основные воздействия: собственный вес каркаса и кровельного пирога, снеговая нагрузка по карте зонирования, ветровая нагрузка с учётом коэффициента аэроdинамического давления для данного угла наклона. Расчёт производится на предельное состояние первой группы (несущая способность) и второй группы (прогибы не более L/200). Шаг установки стропил выбирают кратным шагу обрешётки и размеру листов кровельного материала — чаще 600, 800 или 1000 мм.

Если расчётный сетевой момент в сечении конька превышает несущую способность выбранного профиля, вводят раfters с подвесом (треугольную ферму с нижним поясом — пуфом) или устанавливают промежуточную опору — несущую стену или балку. Для пролётов до 4 м часто достаточно одной трубы-стропила без пуфа при сечении 80×80×3 мм и шаге 800 мм, но это проверяется только расчётом. Не копируйте сечение у соседа: разная снеговая зона и категория ветровой нагрузки меняют результат в 1,5–2 раза.

В коньке стропила сходятся под углом и соединяются переборной пластиной толщиной не менее толщины стенки трубы, вырезанной по контуру сечения. Сварной шов — непрерывный по периметру контакта, катеты шва 0,7 толщины стенки. Альтернатива — болтовое соединение через стальную гуссетку M12–M16 с шайбами и контряйками; отверстия в трубе просверливают на станке, ручная дрель даёт овальность и снижает несущую способность на 30–40%.

К мауэрлату стропило передаёт вертикальную и горизонтальную (раздвижную) силы. Надёжный узел — анкерная втулка, заваренная в нижний конец стропила, с шпилькой М16, уходящей в бетонный пояс или закреплённой на деревянном мауэрлате через металлическую пластину с гвоздерами или болтами. Простое прилегание трубы на брус и крепление двумя саморезами не воспринимает ветровой вырыв. Пуф (нижний пояс фермы) заваривают или болтят к стропилам на расстоянии 300–500 мм от опоры; он работает на растяжение и снимает раздвижную нагрузку со стен.

Вся металлическая поверхность после механической очистки покрывают грунтовкой на цинковом основании (содержание цинка в сухом остатке не менее 90%) в два слоя с интервалом по технической карте. Верхний слой — алкидная или полиуретановая эмаль цвета, отличного от грунтовки, для визуального контроля пропусков. Сварные швы и срезы обрабатывают особенно тщательно: там нарушена заводская оцинковка. Внутри труб обработку не проводят — достаточно конденсатоотводных отверстий диаметром 8–10 мм в нижних точках каждого прута, закрытых сеткой от насекомых. Пожарная защита (интумецирующие покрытия) применяется по требованию проекта или нормативов для общественных зданий; для частных домов достаточно ограничиться антикоррозийной системой.

Перед укладкой обрешётки проводят полную геометрическую проверку: вертикальность стропил (пломба или нить с грузилом), совпадение вершин конька с осью здания (теодолит или лазерный уровень), шаг установки (рулетка по осям), наличие и затяжка всех анкерных соединений (динамометрический ключ по проектному моменту). Проверяют целостность покрытия: нет сколов, прогаров грунтовки, необработанных сварных швов. Составляют акт приёмки с фотофиксацией узлов. Только после подписания акта допускают к укладке пароизоляции и обрешётки.

Самостоятельный расчёт и монтаж допустимы для простых двухскатных крыш пролётом до 6 м в снеговых зонах I–III по СП 20.13330, при наличии навыков сварки (сертификат сварщика на соответствующую группу трубопроводов/конструкций) и доступа к динамометрическому ключу. Обращение к проектировщику обязательно при: пролёте свыше 6 м, сложной конфигурации скатов (ломаные, мансардные), категории ответственности здания II и выше, сеисмичности 7 баллов и выше, а также если заказчик требует гарантийный срок на несущие конструкции более 10 лет. В этих случаях «полевой» расчёт по упрощённым формулам не даёт надёжного запаса прочности.