Железные стропила: полевой справочник

Горячекатаный двутавр (Ш-профиль) применяют для главных стропил ферм пролётом от 12 метров и нагрузками свыше 300 кг/м². Его полки удерживают изгиб, а стенка воспринимает поперечные силы. Холодноформированный З- и С-профиль из оцинкованной стали толщиной 2–3 мм подходит для стропил насадного типа на пролётах до 10 метров при умеренных снеговых нагрузках. Прямоугольная труба 60×40×3 мм или 80×40×3 мм используют для стропил-связей и пуфсов в тросовых фермах.

Легкокалиброванные профили (ЛСТК) с профилированием полок собирают в сборочно-распаковочные фермы на гвоздевых пластинах МЗП. Такие комплексы поставляются в наборах под конкретный проект с маркировкой каждого элемента. Их монтаж не требует сварки на объекте, но exige строгого соблюдения схемы сборки и затяжки болтов динамометрическим ключом.

Круглые трубы диаметром 48–89 мм с толщиной стенки 3–4 мм применяют как стропила в арках и сводчатых кровлях. Их монтаж требует гнуточных станков или заказ изготовленных по шаблону элементов. Сварные стыки таких стропил должны проходить визуально-оптический контроль и, по требованию проекта, ультразвуковую проверку.

Сопоставьте расчётное сечение по моменту инерции (Wx) с таблицами СНиП или паспортом профиля. Для стропил насадного типа определяют необходимый модуль сопротивления по формуле W = M / Ry, где M — изгибающий момент от нагрузок, Ry — расчётное сопротивление стали. Если паспортный Wx профиля меньше расчётного с запасом 15–20%, выбирают более высокий профиль или устанавливают дополнительные стойки и подвески.

Проверяют устойчивость стропил к изгибу из плоскости ската (по оси Y). Для этого вводят эффективную длину выбоя с учётом крепления обрешётки и продольных связей. Если обрешётка шагом 600 мм не обеспечивает необходимую жесткость, добавляют ветровые связи или увеличивают сечение профиля. Контактная коррозия между оцинкованным профилем и чёрными металлами крепежа исключают прокладками из паронита или полипропиленовой ленты.

Для мансардных кровлей с активной нагрузкой 250 кг/м² и более подбирают профиль с запасом по несущей способности не менее 25%. В зонах высокой сейсмичности или ветровой нагрузки проектируют жёсткие узлы стропило-мауэрлат с анкерными втулками диаметром не менее 16 мм и длиной закрепления в бетон не менее 120 мм.

Перед монтажом проверяют горизонтальность мауэрлата или верхнего пояса стального каркаса нивелиром. Допуск разницы высот опор под одну ферму — не более 5 мм на 10 метров длины. Превышение устраняют подкладками из стальных пластин под ножки ферм или шлифовкой бетона. Анкерные болты проверяют на выдержку вырыванием пробным нагрузанием 70% от расчётной величины.

Геометрию ферм контролируют по диагоналям и длине нижнего пояса. Допуск на длину — ±3 мм, на диагонали прямоугольных элементов — ±2 мм. Искривление полок профиля в плоскости не должно превышать L/1000, где L — длина элемента. Дефекты за пределами допусков — основание для замены элемента или согласования усиления с проектировщиком.

Защитное покрытие профиля осматривают на царапины и сколы. Повреждения оцинковки чистят металлической щёткой до металлического блеска и покрывают цинк-содержащим составом в два слоя с высыханием. Сварочные швы после очистки шпателем промазывают холодным цинкированием толщиной не менее 80 мкм. Монтаж начинают только после полного высыхания ремонтного покрытия.

Фермы поднимают талями или краном в сборочных позициях, временно закрепляя подвесками к временным стойкам. Устанавливают крайние фермы, натягают нить по верхнему и нижнему поясам, выверяют вертикальность стойк и наклон стропил. Промежуточные фермы выставляют по нити с контролем расстояния между осями — допуск ±5 мм.

Стропила насадного типа укладывают по шаблону: первый элемент выверяют уровнями в двух плоскостях, остальные — по натянутой шнуру по верхнему краю. Крепят к мауэрлату анкерными втулками через металлические уголки 90×90×6 мм с двумя болтами М12 на каждую ногу. В гребне стропила стыкуют накладной пластиной толщиной 4 мм с четырьмя болтами М10 или сваркой непрерывным швом по периметру контакта.

Продольные связи (пурлины) устанавливают по проекту, как правило, в узлах стойк и подвесок. Крепят болтами М12 в просверленные отверстия с зазором 2 мм для компенсации теплового удлинения. Зазор заполняют герметиком на полиуретановой основе. Обрешётку из профиля 40×40×2 мм или доски 50×50 мм фиксируют саморезами с пресс-шайбами и уплотнителем EPDM шагом не более 300 мм.

Стальные стропила без терморазрывов создают холодные мосты, снижающие температуру внутренней поверхности на 8–12°C относительно расчётной. При относительной влажности внутри помещения выше 60% это приводит к конденсату на нижнем поясе ферм и коррозии с внутренней стороны. Решают укладкой терморазрывных прокладок толщиной не менее 10 мм между профилем и обрешёткой или устройством контробрешётки с вентиляционным зазором 30 мм.

В агрессивных средах (химические производства, прибрежная зона, высокая загрязнённость) стандартное оцинкование 275 г/м² истощается за 5–7 лет. Требуются профили с покрытием магниевым алюминиевым сплавом (ZM) или полимерным покрытием класса RUV4 и выше. Сварочные стыки в таких условиях покрывают эпоксидными составами по спецпроекту.

Монтаж при температуре ниже -15°C без предварительного нагрева зоны сварки даёт хрупкие швы с риском холодных трещин. Болтовые связи при минусовой температуре затягивают с учётом уменьшения предельного текучести стали — момент затяжки снижают на 10% от паспортного. Работы по сварке при ветре выше 10 м/с или осадках прекращают до улучшения погоды.

Комбинированные схемы: стальные фермы на больших пролётах (залы, ангары) и деревянные стропила на пристроях, верандах, навесах. Узел стыка стального и деревянного каркаса выполняют через анкерную втулку в бетонную подкладку или стальную пластину с изоляцией от контактной коррозии. Деревянные элементы обрабатывают антисептиком и огнебиозащитой по классу проекта.

Коллекторные фермы из круглых труб собирают на земле и поднимают целиком. Это сокращает работы на высоте, но требует крана грузоподъёмностью не менее веса фермы с запасом 30%. Для малых объектов до 100 м² площади кровли часто выгоднее сборные ЛСТК-фермы на гвоздевых пластинах — их монтирует бригада из двух человек без спецтехники за 1–2 дня.

При реконструкции старых зданий с каменными стенами стальные стропила крепят к железобетонному ремню или стальному профилю, закреплённому химическими анкерами М16–М20. Глубина сверления и класс химического состава подбирают по выдержке на вырывание не менее 1.5 расчётной нагрузки. Деревянный мауэрлат в таком случае не применяют из-за неравномерности усадки.