Стропильные системы сложные


Виды и схемы стропильных систем: устройство стропильной системы

Крыша выполняет ряд важных функций по созданию достойных условий проживания вкупе с обеспечением внешней привлекательности. Вполне резонно ее считают значимой конструктивной составляющей здания. За формирование кровельной конструкции отвечает стропильный каркас. Он обязан стойко держать нагрузки, определять конфигурацию и сочетаться с экстерьером дома.

С решением поставленных задач способна справиться только грамотно подобранная основа крыши. Сделать правильный выбор значительно легче, если хозяину загородного поместья известны все возможные виды и схемы стропильных систем, понятна специфика их возведения и сфера применения.

Список обязанностей крыши не ограничивается лишь защитой от атмосферных воздействий. Хотя противостояние погодным явлениям в конкретной местности, вне сомнений, возглавляет внушительный перечень задач.

Крыша в качестве завершающего архитектурного штриха дополняет облик здания, придает ему стилистическую направленность или начисто лишает ее. Стропильная система как основа кровельной конструкции обязана отвечать всему спектру технических и эстетических требований, предъявляемых непосредственно к крыше.

Факторы выбора «костяка» крыши

Стропильная система – неоспоримая принадлежность скатных крыш, которая:

  • задает конфигурацию и крутизну;
  • удерживает финишное покрытие и компоненты кровельного пирога;
  • создает условия для безупречной работы элементов кровельной системы.

Выбор крыши в итоге сводится к определению идеального варианта стропильной системы, на который кроме личных предпочтений владельца дома влияют еще такие веские факторы как:

  • Количество зимних и летних осадков, характерное для местности, в которой запланировано строительство.
  • Сила и направление со скоростью ветров, преобладающих в регионе.
  • Желание хозяина использовать пространство под крышей для организации хозяйственных или жилых помещений.
  • Тип финишного кровельного покрытия.
  • Финансовые возможности собственника.

Климатические данные в немалой степени воздействуют на выбор крыши и устройство стропильной системы. В регионах с изобильным выпадением снега нецелесообразно возводить конструкции с незначительной крутизной, способствующей образованию снежных залежей. В районах с порывистыми ветрами наоборот предпочтительны обтекаемые и низко-скатные формы, которые сложно будет сорвать и унести мощному погодному явлению.

Понятно, что пологая конструкция не приспособлена к устройству в ней полезных помещений. Для желающих оборудовать пространство под кровлей есть стропильные системы, предназначенные для строительства в регионах с различной степень

виды и монтаж для разных форм скатных крыш

Хороший фундамент – еще не означает, что дом простоит «верой и правдой» на протяжении долгих лет. Еще одна крайне важная составляющая – надежная и качественная стропильная система для крыши. Давайте разберемся, как она устроена в случае скатной крыши, каких видов бывает и из каких элементов состоит.

Содержание материала:

Стропильные системы крыши

Какими должны быть стропила для крыш

Вот несколько видов стропил, которые чаще всего используются в современном строительстве:

  • металлические сложно изменить, но этот материал долговечен;
  • деревянные просты в использовании и изменении, но требуют дополнительной обработки;
  • деревянные двутавровые балки (сделаны из бруса и ОСП) отличаются ровностью при максимальной длине до 12 метров, но стоимость выше обычной системы из дерева;
  • железобетонные не поддаются изменениям вообще, но их выделяет длительный срок службы;
  • смешанные или комбинированные системы.

Каждый из них обладает своими плюсами и минусами, которые включают в себя прочность, цену, легкость монтажа, возможность небольших изменений, связанных, к примеру, с несоответствующими размерами, взаимодействие с окружающей средой. В данном материале пойдет речь о самом популярном материале для изготовления стропил - дерево. выделим основные задачи, которые ставятся перед конструкциями данного вида.

Первое, и самое главное – прочность каждого элемента. Крыша не должна деформироваться или сдвигаться. Основа конструкции стропил – треугольник. Именно в виде треугольника делают фермы (рамы), крепящиеся параллельно. Неподвижные и жесткие, они «возглавляют» всю конструкцию.

Малая масса. Тяжелая крыша – это крайне плохо. Поэтому большинство элементов производят из дерева. Если же вес кровельной системы большой, то его усиливают металлическим каркасом. Основа – хвойные породы дерева небольшой влажности.

Каким требованиям должно отвечать дерево:

  • 1-3 сорта. Без сколов, сучков и трещин.
  • Элементы из дерева не должны быть менее 5 см. по толщине, и с площадью до 45 кв. см.
  • Максимальная длина бруса из дерева хвойной породы не должна превышать 5-6 м.
  • Мауэрлат и прогоны изготавливаются исключительно из твердых пород дерева.

Главные конструкционные элементы стропил

Любой хозяин, планирующий возведение стропильной системы, обязан быть в курсе, из чего она состоит.

  1. Мауэрлат. Основа всей конструкции. С помощью этого элемента устанавливается правильная нагрузка на все несущие элементы дома.
  2. Стропильная нога. Задет наклон скату, придает крыше привлекательный вид, надежно закрепляет конструктивные части системы.
  3. Затяжка. Не позволяет «расходиться» ногам. Крепко удерживает их в нижней части.
  4. Прогон. Крепит стропильные ноги в верхней части системы (коньковый прогон) и по бокам (боковой прогон).
  5. Обрешетка. Монтируется строго перпендикулярно относительно балок. Изготавливается из обрезанного бруса или досок.
  6. Стойки/подкосы . «Добавляют» ногам еще больше стойкости.
  7. Свес. Защищает основные конструкции здания от различных природных осадков.
  8. Конек. Место, в котором закрепляются скаты.
  9. Кобылки. Создают свес. Необходимы в случае, когда стропила не имеют необходимой длины.
Детали стропильных систем на примере двускатной крыши, которые можно использовать для различных конструкций крыши

Давайте разберемся с таким составным элементов стропильной системы, как ферма. Ее делают плоской, и, помимо растяжки, в нее включаются раскосы и сами балки. Закрепляются все эти детали таким образом, чтобы нагрузка на главные конструкции шла вертикально.

В случае, когда пролет довольно большой, то ферма делается из нескольких составляющих. Нижняя часть фермы – потолок чердака. Точное число ферм определяется после серьезных расчетов на каждом конкретном объекте.

Виды стропильных систем разных типов крыш

Все варианты конструкций определяются двумя основными видами устройства стропильных систем: висячими и наслонными.

Висячие

Идеально подходят для двускатных типов крыш, с небольшими пролетами – до 5 м., без внутренних перегородок. Нижняя опора – мауэрлат. В такой системе применяется затяжка, которая уменьшает распор конструкции на главные опоры здания.

Конструкция крыши висячего типа

Балки висячих стропил расположены внизу – они также играют роль балок перекрытия. В случае, когда перекрытие были изготовлены из железобетонных конструкций, они также могут быть затяжками системы.

Важные дополнения:

  • Не стоит использовать ноги в качестве основного опорного элемента для свеса крыши. Более оптимальный вариант – кобылка (при условии, что свес имеет ширину не более 1 м.). Нога, при таком решении, передает нагрузку по всей своей плоскости мауэрлату.
  • Когда древесина имеет влажность более 20%, стоит заранее приготовиться к тому, что после высыхания система начнет «ходить». Решение – использовать в качестве крепежей болты, которые всегда можно подтянуть. Но, еще более «продвинутый» вариант – «мощные» крепежные винты.
  • На верху крыши обязательно нужно закрепить ветровую доску (должна идти от самого мауэрлата до верха конька). Угол организовывается от мансарды. Нужно это для создания максимально прочной крыши, стойкой к ветровым нагрузкам.

Наслонные

Применяются для крыш с пролетами 9-15 м. Вверху такие стропила крепятся на коньковый прогон, внизу – на мауэрлат.

Наслонная стропильная система

Если пролет более 15 м., то вместо конькового прогона монтируется два боковых, которые дополнительно крепятся на стойки.  В случае, когда будет создаваться чердак, в качестве опоры наслонных балок используют стену.

Особенности:

  • Любая конструкционная часть такой системы не должна быть толще 5 см.
  • Поверхности элементов должны быть максимально гладкими и обработанными.
  • Очень тщательно нужно отнестись к расчету нагрузок на каждый конструкционный элемент.
  • Мауэрлат должен располагаться строго в горизонтальном положении относительно вертикальных опор.
  • Симметрии нужно придерживаться и при монтаже подкосов со стойками.
  • Качественная вентиляция – залог того, что ваша система стропил не сгниет в будущем.
  • В точках соединения элементов с камнем или кирпичем нужна хорошая гидроизоляция.

В зависимости от выбранной застройщиком формы крыши, ее каркас также будет различным. Предлагаем изучить различные варианты для наиболее популярных верхних конструкций дома.

Односкатные крыши

Изготавливаются под углом 13-25 градусов, такие крыши имеют наиболее простые (в плане изготовления и монтажа) стропила. В случае небольшого здания с пролетами до 5 м. применяется наслонная система. В случае, когда пролеты больше 5 м – дополнительно применяют фермы.

Двускатные

Тоже довольно простой вариант. Особенно, когда под такой крышей оборудуется чердак или мансардный этаж. Углы наклона – 15-63 градуса. Если капитальные перегородки расположены на расстоянии до 6 м. (относительно друг друга) – монтируют висячие стропила. Для ходовых размеров дома 6х6 или 9х9 метров рекомендуем использовать следующие схемы устройства крыши.

Рекомендуемая схема монтажа стропильной системы висячего типа для двускатной крыши

Увеличивая размеры дома, необходимо видоизменять (усиливать) конструкцию. В таких случаях необходимо использовать наслонную технологию.

Варианты двускатной крыши для пролетов более 10 метров: применение наслонной стропильной системы

Вальмовые или четырехскатные

Правила устройства стропильной системы вальмовой крыши

С углами наклона 20-60 градусов, и пролетами не более 13 м. Обязательное условие – внутренние усиливающие элементы. Для крыш такого типа используются фермы, или же монтируются стропила для крыш наслонного вида.

Ломанная крыша

Монтаж стропил ломанной крыши

В нижней своей части может обладать наклоном до 60 градусов, в верхней – пологая. Ввиду этой особенности мансардная площадь становится несколько больше. Используются такие же типы стропил, как и в варианте с четырехскатными крышами. Но, рекомендуется применять фермы.

Дополнительные элементы

Для создания максимально прочной крыши, каждая составная часть конструкции должна очень прочно соединяться с каркасом и остальными элементами. При этом крайне важно учитывать силу ветра и направление возможных механических нагрузок.

Более того, стоит обращать внимание еще и на древесину. Она может растрескаться из-за пересыхания. Поэтому важно создать такую конструкцию, в которой каждый элемент будет «работать» максимально слаженно.

Раньше все конструкционные элементы стропил закреплялись врубками. Но, это было не слишком «дешевое и экономичное удовольствие», так как необходимо брать деревянные элементы большого сечения.

Способы крепления стропил к мауэрлату и коньковому прогону

Так, сегодня для крепежа используются не врубки, а специальные болты и нагели:

Накладки из металла с атникоррозийным покрытием – еще один вариант крепежей. Они монтируются на элементы системы с помощью зубчатых пластин или гвоздей. Преимущества таких креплений следующие:

  1. Небольшой расход на одну единицу древесины.
  2. Простота монтажа.
  3. Высокая скорость закрепления.
Перфорированные элементы крепления: углы, пластины, опора бруса

Особенности установки стропильной системы и мауэрлатов двускатных крыш

Схема установки стропильной системы в случае двускатной крыши

I – мауэрлат, II – стропильная нога, III – перекрытие.

Использовать узкие стропильные ноги – «прямой путь» к провисанию системы в будущем. Чтобы не допустить этого, нужно применить специальную решетку – укрепление, в которую входят подкосы, стойки и ригеля. Чтобы создать ее, нужно взять древесину толщиной 2,2 и шириной 15 см., или использовать пластины из дерева диаметром минимум 13 см.

Стропила крыши – несущая конструкция скатов. Она состоит из элементов, которые можно соединять между собой ригелями, распорками, стойками и т.п. Материал для опорных балок, помимо наиболее распространенного – древесины, может быть любым – металлом, железобетоном или же смешанным.

Таблица для расчета стропильной системы в зависимости от расстояния между собой и длины

Древесина (брус) должна иметь сечение от 40 на 150 до 100 на 250 мм. Зависит эта цифра от удаленности ног одна от другой, и числа осадочных нагрузок для конкретной области (расчет проводится отдельно).

Доска не должна иметь более 5 см в поперечном сечении. Ширина прямо пропорциональна длине. К примеру, если ваша доска 5 м в длину, то ее ширина не должна быть менее 13 см. Немаловажен и основной материал обрешетки крыши. При его выборе стоит уделить внимание наличию сучков, сколов и трещин. Если найти максимально ровные бруски дерева не получается, то максимальная длина сучков не должна быть более 1/3 толщины древесины.

Последний шаг монтажа стропил для крыши – надежное закрепление каждого элемента. Скобы и металлические углы – самые оптимальные элементы для этих целей. Но, в современном строительстве все чаще стали использовать болты.

Стропильная система крыши — конструкция, устройства и виды (фото, видео)

Кровельные конструкции – один из сложнейших в проектировании, монтаже узлов жилого сооружения. Кровля первой принимает на себя «удар», защищая дом от осадков, ветра и холода, поэтому от ее герметичности, долговечности, качества зависит комфорт всех домочадцев. Основа надежной крыши – стропильная система, которая придает конструкции форму, задает оптимальный уклон, а также служит для крепления гидроизоляционного материала. Состав и взаимное расположение элементов каркаса зависят от конфигурации кровли. В этой статье мы расскажем, какие виды стропильных систем бывают, а также чем они отличаются друг от друга.

Содержание статьи

Функции

Стропильная система – совокупность опорных элементов, поддерживающих геометрию крыши, каркас кровельной конструкции, придающий ей жесткость, нужный уклон. Состав, толщину сечения, расположение частей «костяка» кровли определяют с помощью расчетов, учитывающих постоянные и временные нагрузки. Стропильный каркас выполняет следующие функции, определяющие функциональность крыши:

  1. Задает геометрию, уклон. Стропильные ноги каркаса придают крыше необходимый угол наклона и форму, способствующие облегченному сходу снега или атмосферных осадков с поверхности. Именно от каркаса зависит, сколько щипцов или скатов будет иметь кровля, а значит именно этот элемент конструкции определяет ее внешний вид.
  2. Служит основанием для крепления гидроизоляционного материала. Обрешетка стропильного каркаса используется для фиксации финишного покрытия крыши.
  3. Равномерно распределяет вес крыши. Взаимосвязанные элементы стропильной системы равномерно распределяют, а затем перенаправляют нагрузку от финишного покрытия и вес снежной массы между несущими стенами сооружения, не допуская перекоса или деформации конструкции.
  4. Обеспечивает функционирование кровли. Строение каркаса, учитывающее особенности устройства крыши и кровельного покрытия, обеспечивает поддержку, аэрацию и защиту от конденсата.

Учтите, что грамотно спроектированная стропильная система – залог долговечности, надежности и механической прочности крыши, поэтому ее проектирование и монтаж доверяют профессиональным архитекторам. Опытные мастера считают, что качественный каркас намного важнее финишного кровельного покрытия, поэтому экономить на нем не стоит.

Функции стропильных систем

Критерии выбора

Устройство стропильной системы отличается большим количеством вспомогательных элементов и повышенной сложностью. Оно составляется согласно расчету постоянных и временных нагрузок, действующих на конструкции, проекту, учитывающему выбранный кровельный материал, а также факторы внешней среды. При выборе вида стропильного каркаса принимают во внимание следующие критерии:

  • Климатические условия в регионе, где ведется строительства. Чтобы кровля выдержала вес снега и воды во время обильных ливней, определяется среднегодовое количество осадков в зимний и летний период.
  • Ветровая нагрузка. Для выбора оптимальной конструкции кровли определяют преобладающую розу ветров в районе строительства, а также учитывают среднюю скорость воздушных порывов.
  • Характер использования пространства под кровлей. На этом этапе определяется, будет ли оборудоваться жилая мансарда в подкровельном помещении или неотапливаемый чердак.
  • Разновидность финишного покрытия. Для каждого материала рассчитывается оптимальный угол наклона скатов, учитывающий его форму и способ крепления.
  • Бюджет застройщика. Стропильная система – одна из самых затратных по материалу и работе часть конструкции крыши, поэтому вид определяют финансовые возможности застройщика.

Опытные мастера считают, что бороться с природой бесполезно, вы все равно останетесь в проигрыше, поэтому во главу угла при выборе типа стропильного каркаса ставят климатические условия в местности, где ведется стройка. Если регион ветреный, то угол наклона скатов делают пологим, а если снежный – более крутым.

Зависимость высоты мансарды от уклона

Влияние климатических факторов

Влияние кровельного материала

Материалы

Стропильная система – обязательный элемент скатных кровель любой формы и конфигурации, состоящий из вертикальных опор, горизонтальных затяжек и стропильных ног, обеспечивающих поддержку и надежное крепление кровельному материалу. Материал, используемый для изготовления каркаса, должен обладать легким весом, высокой прочностью, несущей способностью, а также устойчивостью к воздействию влаги. Наиболее подходящими вариантами считают:

  1. Древесина. Дерево – природный, экологически безопасный материал, который отличается легким весом и прочностью. Для изготовления каркаса применяют бруски квадратного сечения 100х100 мм или 150х150 мм, доски сечением 50х150 мм твердых пород. Существенным недостатком деревянных элементов каркаса является то, что они прогибаются под собственным весом при большой длине, а также обладают слабой устойчивостью к воздействию влаги.
  2. Металл. Металлические стропильные системы дороже деревянных, они используются в основном при большой площади скатов и большом весе кровельного материала. Высокая несущая способность металлического профиля или уголка позволяет увеличивать шаг между элементами каркаса без потери прочности конструкции. Чтобы снизить вероятность распространения ржавчины, применяются коррозионностойкие виды металла.

Обратите внимание! Дерево считается наиболее подходящим материалом для изготовления стропильного каркаса крыши жилых построек, так как оно обладает 3 важными качествами: легким весом, прочностью, воздухопроницаемостью. Чтобы увеличить устойчивость древесины к воздействию влаги, нужно провести обработку элементов стропильной системы глубоко проникающим антисептиком.

Устройство

Устройство стропильной системы крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые поддерживая друг друга, придают конструкции жесткость, необходимую прочность, а также распределяю вес кровельного материала равномерно между несущими опорами. Состав каркаса, величина сечения отдельных элементов и их размещение зависят от типа финишного покрытия, уклона ската и способа использования подкровельного пространства. Обычно каркас состоит из:

  • Мауэрлата. Мауэрлатом называют подстропильный брус, который крепится поверх верхнего венца или ряда несущих стен дома. Он изготавливается из прочной, твердой древесины хвойных пород. Крепят мауэрлат с помощью длинных металлических шпилек или анкерных болтов.
  • Леженя. Лежнем называют мауэрлатный брус, расположенный не на внешних несущих стенах, а на внутренних перегородках. На лежень устанавливают центральные стойки, поддерживающие конек крыши.
  • Стоек. Стойками называют вертикальные опорные элементы, которые поддерживают коньковый прогон или центральную часть стропильных ног каркаса.
  • Стропил. Стропильные ноги опираются на мауэрлат и коньковый прогон, располагаясь под углом к основанию кровли.
  • Ригеля и затяжки. Эти терминами называют горизонтальные элементы каркаса, стягивающие между собой попарно стропильные ноги. Ригель располагается в верхней части стропил, прямо под коньком, он толще и прочнее затяжки, размещающейся гораздо ниже.
  • Подкосов. Подкос устанавливают под углом к стропилам, чтобы предотвратить их прогибание под действием собственного веса. Одним концом они упираются в ногу, а вторым – в стойку или затяжку.

Важно! Самая простая стропильная система состоит только из мауэрлата, стропил и конькового прогона. С увеличением сложности кровли повышается количество дополнительных элементов, упрочивающих конструкцию, а также компенсирующих нагрузки на прогиб и распирание.

Устройство каркаса

Виды

Конфигурация каркаса крыши зависит от архитектурных особенностей перекрываемого сооружения. Кровля должна учитывать количество несущих опор внутри или снаружи дома, чтобы равномерно распределить ложащуюся на них нагрузку. Различают следующие виды стропил:

  1. Наслонные. Наслонными стропилами называют каркас крыши, который опирается как на наружные несущие стены, так и на внутренние. В роли внутренних пор может выступать ряд колонн или капитальная перегородка между комнатами, предусмотренная проектом. Дополнительная внутренняя опора используется в качестве поддержки под коньковый прогон. С помощью наслонных стопил можно перекрывать сооружения большой площади без потери жесткости.

    Наслонные стропила

  2. Висячие. Стропила висячего имеют опору только в одной точке – в месте стыковки с мауэрлата. Другим концом они опираются друг на друга без поддержки конькового прогона. Такая система подходит для сооружений, в которых не предусматривается внутренняя капитальная стена. Стропильные фермы такого типа имеют устойчивую форму в виде равностороннего треугольника, поэтому не нуждаются в стабилизирующих элементах.

    Висячие стропила

Учтите, что финальный вид стропильного каркаса из деревянных или металлических элементов зависит от количества скатов и разновидности крыши. Наиболее простыми вариантами считают односкатную и двухскатную кровлю, а сложными – вальмовую, полувальмовую, шатровую.

Виды крыш

Зависимость устройства каркаса от уклона

Видео-инструкция

Что такое стропильная система и стропила: виды, назначение, устройство

Для крыши стропильная система – что-то вроде скелета. В ней тоже есть основные элементы, удерживающие весь каркас, и дополнительные, которые обеспечивают прочность и наличие внутреннего пространства под кровлей. Не зная названий всех этих элементов, довольно сложно разобраться в процессе строительства крыши. А разбираться нужно! Минимум для того, чтобы контролировать качество происходящих работ, когда вы нанимаете бригаду, и вникать в тонкости проектирования. А уверенные в себе мастера и вовсе берутся за устройство крыши самостоятельно, будучи хорошо теоретически подкованными.

Предлагаем вам рассмотреть основные понятия: что такое стропильная система и из каких элементов она состоит. Теперь для вас не останется непонятных терминов!

Первым делом давайте разберемся с основными понятиями. Чем больше нагрузка на крышу, чем сложнее ее форма, тем вероятнее в такой стропильной системе окажется много внутренних элементов. Например, самое простое устройство стропильной системы – у крыши с одним скатом, а самое сложное – у многоскатной или необычной крыши.

В зависимости от количества имеющихся скатов стропильную систему крышу называют односкатной, двускатной, четырехскатной или многоскатной. Так, у односкатной крыши есть только плоскость – в виде прямоугольника. А у двухскатной крыши обе плоскости опираются на две наружные стены. При этом с торцевых сторон дома образуются два треугольника, которые называется щипцами (поэтому двухскатную крышу еще нарекают щипцовой).

Обычно такую крышу обустраивают с уклоном от 14 до 60 градусов. Состоит она ряда двух стропильных ног, упирающиеся в горизонтальный брус. В самом простом варианте эти две стропильные ноги соединены бруском, который называется затяжкой, но богата дополнительными элементами. Это лежни, стойки, прогоны, подкосы и многое другое.

А вот уже более сложная четырехскатная крыша. У такой стропильной системы нет фронтонных стен, их заменяют дополнительные скаты. В какой-то степени это экономит строительные материалы, но спроектировать и построить такую крышу уже труднее. Для этого понадобятся стропила наслонного типа либо целостные стропильной фермы:

Кроме того, четырехскатная крыша еще и имеет подвиды. Так, если все скаты представляет собой одинаковые треугольники, такую крышу называют шатровой. При этом вершины треугольников всегда сходятся в одной точке. Если два ската крыши представляют собой трапеции, а другие два – срезанные треугольники, то это уже полувальмовые крыши: датские или голландские.

Еще один вид крыш – это ломаная или мансардная. Обычно такие скаты крутые, до 60 градусов, а возле конька – более пологие. Благодаря такой структуре стропильной системы площадь мансарды позволяет обустраивать там вполне комфортные помещения. Такая крыша особенно хороша для домов, у которых ширина менее 10 метров.

Нередко сегодня встречается также многоскатная крыша со сложной архитектурой, которая становится день ото дня все более модной. Но и ее стропильная система интуитивно понятна, ведь любое сложное можно разделить визуально на несколько простых сегментов. Поэтому, посмотрев на необычную крышу, вы увидите, что в ней эффектно сочетались сразу несколько самых типичных конструкций.

Теперь давайте перейдем к изучению отдельных элементов. Итак, когда

Сложные стропильные системы. Виды и особенности стропильных конструкций

Стропильная система крыши своими руками

Стропильная система – это несущая конструкция скатной крыши.

Она передаёт нагрузку от кровельного материала, снега и ветра на стены или внутренние опоры строения. От надёжности и долговечности стропил зависит надёжность и долговечность всего здания.

И потому так важно правильно спроектировать и смонтировать эту конструкцию

Стропильная система требует продуманного расчёта: возведение её без проекта чревато деформацией и разрушением крыши.

Расчёт следует доверить профессиональному инженеру-конструктору. Вместе с тем заказчику нужно хотя бы в общих чертах понимать, как устроена эта система.

Её конструкция зависит от целого ряда факторов: формы, размера, уклона крыши; веса кровельного материала; снеговой и ветровой нагрузки, характерной для региона, где ведётся строительство; возможности устройства внутренних опор; величины безопорных пролётов стропил и пр.

Обратите внимание: чем проще форма крыши, тем надёжнее её конструкция.

Одна из главных нагрузок на стропила – вес снегового покрова. Его расчётная величина для средней полосы России – 180 кг/м 2 в горизонтальной проекции крыши. Чем меньше уклон крыши, тем ближе к расчётной величине будет снеговая нагрузка на неё.

С увеличением уклона эта нагрузка уменьшается, а при уклоне свыше 60′ ее не принимают в расчёт.

Материалы для стропильной системы

Для возведения стропильной системы чаще всего используют пиломатериалы из древесины хвойных пород не ниже 2 сорта, без пороков, с влажностью 18-22%.

Чтобы защитить дерево от гниения и возгорания, его обязательно обрабатывают био- и огнезащитными составами (антисептиками и антипиренами). В некоторых случаях стропильную систему выполняют целиком или частично из стальных элементов (двутавра, швеллера, уголка и др.), соединяемых сваркой. Стальные конструкции тяжелее и сложнее в монтаже, но они позволяют создавать безопорные пролёты значительной длины.

Помимо прочего, это даёт возможность полноценно использовать всё пространство под кровлей (жилое помещение не будет ограничено стойками, подпорками, дополнительными стенами и пр.).

Обычно поверх металлического каркаса делают деревянную стропильную систему, в которой предусматривают теплоизоляционный слой: металл должен обязательно находиться в тёплой зоне.

Специалисты отмечают, что в этом случае утепление деревянных стропил должно быть выполнено очень качественно, иначе вероятно промерзание металлической конструкции, появления на ней конденсата, способного вызвать коррозию. Кроме того, протяжённые безопорные пролёты можно создать из клеёного бруса, LVL-бруса и других современных пиломатериалов, главным минусом которых является высокая цена. И всё же в большинстве случаев стропильную систему делают из обычной древесины.

Элементы стропильной системы

Основной элемент несущей конструкции крыши – стропильные ноги (стропила), устанавливаемые вдоль ската.

К стропилам крепят обрешётку (в случае мансардной крыши – сначала контробрешётку и только потом обрешётку), а к ней – кровлю. Одним концом стропильная нога опирается на – деревянный брус (или бревно в срубовых сооружениях), который укладывают поверх ограждающей стены здания.

Другим концом стропило опирается либо на коньковый прогон (брус), либо на конец стропильной ноги с противоположного ската.

Монтаж стропильной системы обеих видов

Стропильная система бывает двух типов – висячая и наслонная. Первая предполагает, что стропила опираются только на две наружные стены, без промежуточных опор. Такая конструкция создаёт серьёзное распирающее давление на стены.

Чтобы уменьшить его, обычно предусматривают горизонтальные затяжки (ригели) – деревянные балки, соединяющие стропила с соседних скатов.

Две стропильные ноги и затяжка формируют треугольник – фигуру, которая обеспечивает максимальную жёсткость конструкции. Высоту расположения затяжек определяют расчётом. На мансардной крыше чаще всего их ставят на уровне потолка жилого помещения (их можно тем или иным способом обыграть в интерьере).

Висячие стропила сложны в монтаже, поэтому конструкторы стараются по возможности использовать более простые в исполнении наслонные стропила.

Их устанавливают в зданиях, где есть одна или несколько внутренних несущих стен либо промежуточные опоры того или иного типа. Тогда нижними концами стропильные ноги опираются на наружные стены, а в средней части – на внутренние стены или промежуточные опоры, тем самым оказывая значительно меньшее распирающее давление на ограждающие стены.

Нагрузка от средней части стропил передаётся на основание за счёт вертикальных стоек и наклонных балок (подкосов), установленных поверх мощной горизонтальной балки, называемой лежнем.

Для усиления наслонной системы могут также применяться горизонтальные затяжки. Отметим, что деревянные элементы стропильной конструкции соединяют, как правило, при помощи болтов (шпилек) в сочетании с гайками и широкими шайбами, гвоздей, саморезов в сочетании со стальными фасонными деталями – пластинами, уголками и пр. По мнению ряда специалистов, саморезы – не лучшее решение: под нагрузкой их шляпки могут срываться.

Мнение:

«Желательно, чтобы крыша, под которой будет располагаться мансардное помещение, обладала достаточно простой формой. Дело в том, что в стропильной конструкции для крыши сложной геометрии приходится предусматривать либо очень мощные, дорогостоящие и трудновыполнимые несущие элементы, либо большое количество стоек и других опор для поддержания стропил, что вступает в противоречие с необходимостью создать под кровлей просторное жилое помещение. Если же обязательно требуется крыша сложной формы, имеет смысл выполнить перекрытие мансардного этажа из железобетонных плит или монолитного железобетона. В этом случае можно на любое место перекрытия установить так называемый «лежень» -брус, на который будут опираться стойки, поддерживающие те или иные элементы крыши, н

Стропильная система крыши - устройство, конструкция и составные узлы

Чтобы отстроенный дом прослужил много лет, будучи крепким и надежным, ему нужен не только хороший фундамент. Не менее значимым элементом является стропильная система крыши, которая принимает на себя все превратности непогоды. И она с честью должна выдержать нагрузки в виде порывов ветра, обильных снегопадов и сильных ливней. Поговорим о том, как устроена и как правильно построить эту систему.

Требования предъявляемые к стропильной системе

Жесткость

Прежде всего, каждая деталь системы, а также места соединений обязаны быть жесткими, не деформируясь ни при усилии сдвига, ни при усилии распора. Основа всей конструкции – треугольник. Именно такую форму имеют рамы (фермы), которые закрепляются параллельно друг другу. Их жесткая фиксация обеспечивает крыше необходимую устойчивость. А вот если фермы получились подвижными, недалеко и до беды. Такая неполноценная крыша и сама может разрушиться, и стены обвалить.

Небольшой вес

Крыша не должна быть тяжелой, поэтому систему стропил, как правило, делают из дерева. Если же вес кровли солидный, то несущую основу делают из металла. Или берут хвойное дерево, не ниже первого сорта, с влажностью ниже 18 процентов. Использование антисептической обработки и применение антипиренов для защиты от огня – два обязательных условия. Тогда узлы крепления стропильной системы кровли будут прочными и крепкими.

Высокое качество материала

Дерево для стропил должно быть следующим:

  • Древесина берется 1 - 3 сорта. Трещин и сучков должно быть по минимуму. На метр может быть 3 сучка высотой не более 3 см. Трещины допустимы не по всей глубине, длиной до половины длины доски.
  • Несущие элементы делают из деревянных деталей толщиной от 5 см, площадью от 40 см2.
  • Хвойные доски могут быть длиной до 6,5 м, а лиственные – до 4,5 м.
  • Прогоны, подушки и мауэрлат делают из твердых лиственных пород дерева. Их обрабатывают антисептиком.

Основные части конструкции стропильной системы

Продумывая устройство стропильной системы крыши, необходимо знать, из каких деталей эта самая система состоит.

#1. Мауэрлат – это как бы фундамент всей системы. Он помогает равномерно распределить нагрузку на стены.

#2. Стропильная нога определяет угол наклона ската, а также общий вид кровли, жестко фиксируя отдельные элементы.

#3. Прогон – скрепляет ноги стропил. Коньковый прогон находится вверху, боковые прогоны – сбоку.

#4. Затяжка – не дает стропильным ногам разъезжаться, соединяя их внизу.

#5. Стойки и подкосы – дают ногам стропил дополнительную устойчивость. Они упираются в лежень (который лежит внизу параллельно коньку).

#6. Обрешетка - набивается перпендикулярно стропильным ногам и представляет собой обрезные бруски или доски. Она призвана передавать всю нагрузку от кровельного материала на стропильные ноги. 

#7. Конек крыши - это место соединения двух скатов крыши. Вдоль конька набивается сплошная обрешетка для усиления данной части крыши.

#8. Кобылки - применяют для создания свеса в случае если длинна стропильных ног не достаточна.

#9. Свес крыши - это элемент предназначенный для защиты от попадания на стены избыточного количества осадков.

Теперь рассмотрим такой сложный узел как стропильная ферма. Она имеет плоскую форму, а входят в нее, кроме стропил, растяжки, стойки и раскосы. Их располагают так, что нагрузки на стены внутри дома не происходит. Лишь внешние его стены являются опорами, причем нагрузка идет вертикально. Расстояние между фермами определяется расчетами. Если пролет большой, то ферма состоит из нескольких деталей. У чердака нижний пояс фермы служит в качестве потолка. 


Выше приведены примеры деревянных стропильных ферм, кроме этого в некоторых случаях применяют фермы сделанные из бетона и металла.

Читайте также:

Формы крыш и стропильных систем

Односкатная крыша.

Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °. Если дом маленький, а пролет его не превышает 5 м, то нужна система стропил наслонного типа. Опирается она на внешние стены, а также на стену внутри здания (если она есть). Когда пролет более 5 м, нужно использовать стропильные фермы.


Устройство стропил односкатной крыши.

Двускатная крыша

Крыша с двумя скатами также несложная, под ней располагается мансарда или чердак. Уклон ее от 14 до 60 °. Если внешние стены отстоят друг от друга менее чем на 6 метров, делают висячую стропильную систему. Наслонные стропила нужно использовать тогда, когда пролет велик и есть внутренние опоры.


Устройство висячих и наслонных стропиль двускатной крыши.

Четырехскатная крыша

Крыша с четырьмя скатами называется вальмовой или полувальмовой. Ее уклон бывает от 20 до 60 °, а пролет может составлять – до 12 м. При этом должны иметься внутренние опоры. Фронтонные стены в данном случае отсутствуют, что экономит материалы. Однако монтаж подобной крыши сложнее, чем двухскатной. Для такой конструкции крыш стропильные системы делаются либо наслонного типа, либо с применением стропильных ферм.


Особенности конструкции четырехскатной крыши.

Ломанная крыша

Крыша ломаная, или мансардная, внизу может иметь уклон до 60 °. А вот вверху она обычно более пологая. За счет этого площадь мансарды увеличивается. Такая крыша хороша для домов, где ширина не достигает 10 м. Как и в предыдущих случаях, можно применять наслонную систему стропил. Однако фермы использовать предпочтительнее.


Устройство ломанной крыши.

Типы стропильных систем - чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

  • Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
  • На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
  • Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Читайте также:

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу - мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

  • Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
  • Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
  • Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
  • Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
  • Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
  • Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
  • Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
  • Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Соединительные элементы

Чтобы крыша получилась надежной, узлы стропильной системы должны правильно соединяться. Нужно при этом учесть направление и силу нагрузок (как статических, так и динамических). А еще важно предусмотреть возможное растрескивание дерева от усушки, сделав так, чтобы узлы системы стропил при этом не перестали исправно работать.

Ранее все детали стропильной системы скрепляли между собой врубками. Это надежно, но не слишком экономно. Ведь для этого нужно, чтобы деревянные конструкции имели большие сечения, которые позволяли бы делать врубки безопасно ослабляя деревянные элементы.

Поэтому в нынешнее время узлы стропил скрепляют не врубками, а нагелями и болтами.


Способы крепления стропильных ног.

Популярно применение перфорированных стальных накладок, имеющих покрытие от коррозии. Закрепляют накладки гвоздями или пластинами с зубцами, утопленными в дерево. Такой крепеж для стропильной системы удобен тем, что:

  • Накладки уменьшают расход дерева на одну пятую, так как требуются элементы меньшего сечения, чем при врубке;
  • они могут монтироваться мастером с не очень большим опытом;
  • они закрепляются весьма быстро.


Перфорированные пластины использующиеся для крепления стропил.

На последок можете посмотреть полезное видео в котором рассказывается о всех самых важных моментах конструирования стропильной системы крыши.

Видео. Стропильная система крыши, что нужно знать для правильного конструирования

Если вы заметили ошибку, не рабочее видео или ссылку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Проектирование стропильных систем, изготовление стропильных систем

Проектирование стропильных систем

Для чего?

Конструкция стропильной системы требуется при строительстве новых домов, при ремонте, обновлении старых. Можно создать дополнительные объемы, увеличить полезную площадь, в случае предпродажной подготовки вложить сравнительно небольшие деньги в переделку кровли и значительно увеличить стоимость. При создании чертежей используем программу К3 - Коттедж.Визуально в общей массе коттеджа крыша составляет до 50-70%, то есть больше половины. Роль кровли в общем виде постройки трудно переоценить. Новые стропила и качественная крыша в корне меняют внешний вид. На кровлю производители дают гарантию до 50 лет, однако условием надежной работы кровли является прочность всей конструкции.

Что такое стропильные системы

Стропильные системы для деревянных домов бывают двух типов: раздвижные и жесткие, безусадочные.При изготовлении раздвижной системы сверху создается узел петель и возможность скольжения по задвижкам и опорным стенкам. Мобильные стропила хорошо работают в двускатной крыше, нагружая конек и фронтоны. В настоящее время крепеж для подвижных частей купить несложно, он есть практически во всех крупных магазинах. Также мобильность нужно учитывать при установке водоотводящей системы, ведь свес выдвигается и может тянуть трубу за собой.

Безусадочная жесткая система используется для сохранения бревен при большом количестве откосов, во избежание конфликта в конструкции стропила не должны двигаться навстречу друг другу в долинах.Выбирается отметка, над которой строится дом из каркаса. Это позволяет распределять нагрузку с крыши либо равномерно, либо в заранее определенных точках. В кадре такая задача легко решается.

Как делается дизайн?

Проектирование стропильных систем начинается с получения задания, требуются размеры, отметки и пожелания, которые вы хотите получить в результате. Конструируется каркас, который будет принимать и распределять нагрузки от стропильной системы. Установлены коньки, трассы, ендовы необходимых секций, проработаны сложные стыки, установлены стропила, ветровые и лобовые стекла.

Составляется перечень всего необходимого для строительства с учетом кровельного материала (мягкая кровля, металлочерепица, цементно-песчаная черепица), водосточной системы, вентиляционных проемов, молниезащиты и других вспомогательных элементов. Затем производится смета, при необходимости вносятся изменения в конструкцию и корректируется смета, достигается желаемый результат.

.

Сложные системы - Scholarpedia

Сложность возникает как постньютоновская парадигма для подхода с объединяющей точки зрения к большому количеству явлений, происходящих в системах, состоящих из нескольких субъединиц, на пересечении физических, инженерных, экологических и жизненных путей. и гуманитарные науки. Долгое время господствовала идея, что восприятие систем такого типа как сложных возникает из-за неполной информации в связи с наличием большого количества переменных и параметров, маскирующих лежащие в основе закономерности.С годами стали доступны экспериментальные данные и теоретические открытия, оспаривающие эту точку зрения, показывающие, что Сложность , напротив, укоренена в фундаментальных законах физики. Осознание этого открывает путь к систематическому изучению сложности, которая сегодня составляет в высшей степени междисциплинарную, быстрорастущую отрасль науки, основанную на взаимном обогащении концепций и инструментов нелинейной динамики, статистической физики, теории вероятностей и теории информации, анализа данных и Численное моделирование.

Традиционно фундаментальная наука исследует очень малое и очень большое, и то и другое лежит за пределами повседневного восприятия человека. Уникальность сложных систем состоит в том, что они связаны с классом явлений фундаментальной важности, в которых система и наблюдатель могут развиваться в сопоставимых временных и пространственных масштабах.

Феноменология сложности

Система, воспринимаемая как сложная, порождает характерную феноменологию, основной отличительной чертой которой является множественность возможных результатов, наделяющая ее способностью выбирать, исследовать и адаптироваться.Этот процесс может проявляться по-разному.

  • Появление черт, охватывающих систему в целом, которые никоим образом не могут быть сведены к свойствам составных частей. Эмерджентные свойства отражают изначальную роль взаимодействий между частями. Они проявляются в создании самоорганизованных состояний иерархического и модульного типа, где порядок и согласованность обеспечивается восходящим механизмом, а не нисходящим проектированием и контролем. Примеры такого поведения в классическом лабораторном масштабе обнаруживаются в жидкостях, находящихся под напряжением (например,грамм. Ячейки Рэлея-Бенара в жидкости, нагреваемой снизу) и в открытых химически реагирующих системах (например, бистабильность, колебания, паттерны Тьюринга и волновые фронты в реакции Белоусова-Жаботинского и родственных системах). Дальнейшие примеры в естественных системах представлены сетями коммуникации и управления в живом веществе, от генетического до организменного и популяционного уровня.
  • Переплетение в одном явлении крупномасштабных закономерностей и, казалось бы, беспорядочных эволюционных тенденций.Это сосуществование порядка и беспорядка поднимает вопрос о предсказуемости будущего развития рассматриваемой системы на основе имеющихся данных. Типичными примерами являются атмосфера в связи с привычной трудностью выпуска надежных прогнозов погоды за пределами горизонта в несколько дней, а также с экстремальными геологическими и экологическими явлениями, такими как землетрясения и наводнения. Человеческие системы, такие как торговцы на фондовых рынках, влияющие как друг на друга, так и на сам рынок, также сталкиваются с неожиданными кризисами и коллапсами, несмотря на то, что рациональность, как предполагается, преобладает на индивидуальном уровне.Фракталы, детерминированный хаос и его крайняя форма полностью развитой турбулентности представляют собой ценные прототипы сосуществования порядка и беспорядка во времени и пространстве.

Помимо макроскопического уровня сложности проявлений также повсеместно распространены на микроскопическом уровне. Системы со встроенным беспорядком, подобные стекловидным материалам, порождают множество разнообразных эволюционных процессов, управляемых взаимодействиями на микроскопическом уровне. Множество систем, работающих в нанометровом масштабе, демонстрируют сложное поведение, такое как преобразование энергии и аномальный перенос, возникающее из-за взаимодействия между спонтанными флуктуациями, генерируемыми под микроскопом, и систематическими ограничениями окружающей среды.Само происхождение необратимости связано с внутренней сложностью динамики атомов, составляющих макроскопическую систему, под действием их взаимного взаимодействия.

Основы исследования сложности

Эмерджентные свойства отражают существование различных уровней описания, подчиняющихся собственным законам, выраженным в терминах правильно определенных переменных. Чтобы понять происхождение этих законов, начиная с фундаментальных законов, управляющих элементарными составными частями материи, необходимо обратиться к концепциям нелинейности и ограничения.

Рисунок 1: Усложнение в результате явления бифуркации, проиллюстрированного здесь на примере конвекции Рэлея-Бенара. Левая панель: за пределами точки нестабильности система должна выбрать одно из двух новых решений \ (b_1, \ b_2 \), которые становятся доступными (два разных направления вращения в случае конвективной ячейки Рэлея-Бенара). Желтая линия обозначает конкретный путь эволюции. Правая панель: механический аналог процесса, при котором шарик, катящийся в указанном ландшафте, может оказаться в долине \ (b_1 \) или долине \ (b_2 \) за точкой бифуркации \ (\ lambda_c \.\)

Нелинейные системы, подверженные ограничениям, связанным, например, с расстоянием от состояния термодинамического равновесия, могут быть глубоко проанализированы методами нелинейной динамики, специальной области физико-математической науки. Поскольку ограничение постепенно выводит систему из эталонного состояния (например, состояние термодинамического равновесия, которое известно как уникальное и не имеющее какой-либо формы крупномасштабной структуры и активности вдали от точек фазового перехода), генерируется несколько качественно различных режимов.Этим режимам соответствуют четко определенные математические объекты, аттракторы, каждый из которых необратимо достигается из набора специфических для него начальных состояний, называемых областью притяжения. Таким образом, эволюционный ландшафт делится на ячейки, в которых реализуются разные судьбы, и тем не менее это не противоречит детерминированному характеру основных законов эволюции. Природа, количество и доступность аттракторов могут быть изменены путем изменения ограничений.Эти вариации отмечены критическими ситуациями, когда эволюционный ландшафт меняется качественно, поскольку новые виды поведения внезапно рождаются сверх порогового значения ограничения, в частности, через механизмы нестабильности и бифуркации. Критичности и бифуркации наделяют систему возможностью выбора, адаптации и сохранения памяти о прошлых событиях, поскольку в идентичных условиях окружающей среды можно идти разными путями (см. Рисунок 1). Их лучше всего уловить, переключившись на новые коллективные переменные, называемые параметрами порядка , которые во многих случаях оказываются подчиненными универсальным законам, известным как нормальные формы.Однако, как правило, не существует универсальной исчерпывающей классификации всех сценариев эволюции: эволюция сложных систем - это открытый процесс, который, тем не менее, остается совместимым с причинным и детерминированным характером законов природы. Следует подчеркнуть, что система, близкая к критичности, демонстрирует повышенную чувствительность, поскольку мельчайшие различия в значении ограничения и в выборе начального состояния будут приводить к эволюции в сторону разных режимов.Напротив, любой данный режим / аттрактор устойчив к возмущениям.

Среди режимов, которые могут быть реализованы нелинейными системами, режим детерминированного хаоса представляет особый интерес, поскольку устойчивость и чувствительность здесь постоянно сосуществуют: в то время как аттрактор, описывающий хаос, восстанавливается после возмущения, первоначально близкие состояния на аттракторе расходятся. впоследствии экспоненциально. Эта чувствительность к начальным условиям дополнительно подчеркивает проблему предсказуемости определенных явлений, связанных со сложными системами, даже если они управляются детерминированными законами.Это также обеспечивает еще один общий механизм эволюции, в котором будущее остается в значительной степени открытым.

На основании вышеизложенного кажется, что множественность, чувствительность и внутренняя случайность сложных систем не могут быть полностью объяснены традиционным детерминированным описанием, в котором основное внимание уделяется детальной точечной эволюции отдельных траекторий. Вероятностный подход предлагает естественную альтернативу. Фундаментальный момент состоит в том, что эволюция систем, состоящих из нескольких субъединиц и претерпевающих сложную динамику, может быть отображена в вероятностное описание самосогласованным образом, без эвристических приближений.Таким образом, эволюция соответствующих переменных принимает форму, в которой значения, представленные в детерминированном описании, модулируются случайными флуктуациями, порождаемыми сильно нестабильной динамикой, преобладающей на микроскопическом уровне. Это еще больше подчеркивает разнообразие доступных вариантов поведения и влечет за собой то, что функции распределения вероятностей, а не сами переменные, становятся теперь основными величинами, представляющими интерес. Они подчиняются эволюционным уравнениям, таким как основное уравнение или уравнение Фоккера-Планка, которые являются линейными и гарантируют (при мягких условиях) единственность и стабильность стационарных плотностей вероятностей, в отличие от детерминированного описания, которое является нелинейным и порождает множественность и нестабильность.

Характеристика сложных систем

Сочетание вероятностного и детерминированного описаний, а также макроскопических и микроскопических представлений открывает путь к многоуровневому подходу, лежащему в основе современных исследований сложности, как кратко излагается ниже.

Прогнозирование сложных систем

Благодаря присущей им линейности и стабильности распределения вероятностей могут использоваться для надежных прогнозов будущих событий, обусловленных состояниями, преобладающими в определенное время.Особый интерес представляет предсказание экстремальных событий, повторения состояний определенного типа и превышения пороговых значений. Состояния, связанные с вероятностными предсказаниями, следует понимать в грубом смысле ансамблей ближайших точечных состояний (как те, что представлены в детерминированном подходе). В настоящее время этот подход интенсивно используется в оперативном прогнозировании погоды, где он известен под названием ансамблевого прогнозирования.

Сложность, энтропия и обобщенные размерности

Вероятностный процесс может быть охарактеризован иерархией энтропийных величин, описывающих количество данных, необходимых для идентификации конкретного состояния системы (энтропия Шеннона) или их последовательности (блочные или динамические энтропии) с заданным разрешением.Энтропия Колмогорова-Синая является пределом бесконечного разрешения блочных энтропий и характеризует степень динамической случайности системы. Величины, подобные энтропии, порождают также иерархию величин, подобных размерностям, обычно фрактальных, обеспечивая полезную геометрическую характеристику сложности.

Сложность и информация

Вероятностное описание сложных систем предлагает представление в терминах последовательностей состояний, которые можно рассматривать как символы или буквы алфавита.С этой точки зрения сложные системы рассматриваются как источники и обработчики информации. Символьные последовательности можно охарактеризовать длиной минимального алгоритма, который позволяет наблюдателю восстановить их, называемой алгоритмической сложностью или сложностью Колмогорова-Чайтина. Полностью случайные последовательности являются наиболее сложными с этой точки зрения, но считается, что естественная сложность лежит между полным порядком и полной случайностью, добавляя, в некотором смысле, динамическое, «неравновесное» измерение к концепции алгоритмической сложности.

Масштаб, корреляции, самоподобие

Альтернативная характеристика сложных систем - это корреляции, набор величин, описывающих усредненным образом, как система сохраняет во времени и пространстве память о возмущении, первоначально нанесенном одной из ее частей. Как правило, начало сложного поведения отмечается генерацией дальнодействующих корреляций, которые в некоторых экстремальных ситуациях не имеют масштабов в том смысле, что не демонстрируют привилегированных характерных временных или пространственных масштабов.Затем соответствующие распределения вероятностей отображают, в свою очередь, хвосты степенного закона. Эти особенности называются самоподобными или фрактальными законами.

Моделирование сложных систем

Прямое моделирование интересующего процесса, а не интеграция набора основных эволюционных уравнений, является незаменимым элементом при изучении сложных систем. Начиная с минимального количества исходной информации, которая считается важной, исследуются различные сценарии, совместимые с этой информацией.Общие аспекты сложного поведения, наблюдаемого в широком спектре полей (во многих из которых подробная структура составляющих единиц и их взаимодействия могут быть неизвестны с степенью достоверности, сопоставимой с степенью уверенности, сравнимой с физическим законом), улавливаются таким образом посредством модели регулируются простыми местными правилами. В своей компьютерной реализации эти модели обеспечивают привлекательную визуализацию и глубокое понимание, от Монте-Карло и многоагентного моделирования до клеточных автоматов и игр.

Приложения

Вдохновение сложных систем применяется для понимания крупномасштабных природных систем, таких как атмосфера и климат, начиная с первых принципов, особенно в связи с важнейшим вопросом прогнозирования.И наоборот, естественная сложность служит источником вдохновения для прогресса на фундаментальном уровне.

Сложные системы лежат в основе новых методов искусственной самоорганизации и вычислительных устройств в таких контекстах, как биотехнология, информатика и робототехника, где децентрализованные взаимодействия простых автономных единиц приводят к появлению интеллекта роя и глобальных структур, дополняющих структуры обычных машин , способный реагировать и адаптироваться с минимальным внешним направлением, устойчивый к повреждениям и очень гибкий.Эволюционные принципы, вытекающие из исследования сложности, также играют роль в понимании функционирования иммунной системы и мозга, а также в разработке искусственных нейронных сетей и связанных с ними систем, способных выполнять распознавание образов, оптимизацию и т. Д.

Сложные системы представляют собой привилегированный интерфейс между математическими и физическими науками, с одной стороны, и социальными и экономическими науками, с другой. Здесь, хотя законы, управляющие эволюцией, не известны с какой-либо сопоставимой степенью детализации, как в физико-химической системе, многие наблюдаемые поведения являются частью характерной феноменологии сложных систем, описанной в этой статье.Таким образом, естественно использовать преимущества концепций и методов, разработанных в контексте теории сложности, основанной на физике, для решения некоторых проблем, возникающих в этих дисциплинах, под интересным углом. При этом часто приходится действовать по аналогии. Динамика рынка, управление, транспорт, принятие решений - одни из наиболее перспективных направлений, которые, кроме того, обладают отличительной чертой, состоящей из отдельных элементов с внутренней адаптацией и реакцией.Это вводит новый уровень сложности, связанный с совместной эволюцией компонентов друг с другом и с их внешней средой.

Список литературы

Опросы

  • Сложные системы, Nature Insight 410, 241-284 (2001).
  • S. Camazine, J.-L. Денебург, Н. Франкс, Дж. Снейд, Г. Тераулаз и Э. Бонабо, Самоорганизация в биологических системах, Издательство Принстонского университета, Принстон (2001).
  • Х. Хакен, Синергетика.Введение: Неравновесные фазовые переходы и самоорганизация в физике, химии и биологии, Springer, Berlin (1977).
  • Х. Хакен, Продвинутая синергетика. Иерархии нестабильности и самоорганизующиеся системы и устройства, Springer, Berlin (1983).
  • J.H. Голландия, Возникновение: от хаоса к порядку, Helix Books, Нью-Йорк (1998).
  • С. Кауфман, Истоки порядка, Oxford University Press, Нью-Йорк (1993).
  • Г. Николис и К. Николис, Основы сложных систем, World Scientific, Сингапур (2007).
  • Г. Николис, И. Пригожин, Самоорганизация в неравновесных системах, Wiley, Нью-Йорк (1977).
  • С. Вольфрам, Новый вид науки, Wolfram Media Inc., Шампейн, Иллинойс (2002). \ N \ n \ n

Особые темы

  • Р. Альберт, А. Л. Барабаши, Статистическая механика сложных сетей, Rev. Mod. Phys. 74, 47-97 (2002).
  • P.W. Андерсон, К.Дж. Эрроу и Д. Пайнс (ред.), Экономика как развивающаяся сложная система, Эддисон-Уэсли, Редвуд-Сити, Калифорния (1988).
  • Г. Чайтин, MetaMath? Поиски Омеги, http://arxiv.org/abs/math.-HO/0404335.
  • А. Хартманн и Х. Ригер (редакторы), Новые алгоритмы оптимизации в физике, Wiley, New York (2004).
  • Б. Мандельброт, Fractales, hasard et financial, Flammarion, Paris (1997).
  • К. Николис и Г. Николис, Хаос в диссипативных системах: понимание физики атмосферы, Adv. Chem. Phys. 91, 511-570 (1995).
  • И. Пригожин, Конец уверенности, Свободная пресса, Нью-Йорк (1997).
  • А. Скотт (редактор), Энциклопедия нелинейной науки, Тейлор и Фрэнсис, Нью-Йорк (2005).
  • Whole-istic Biology, Science 295, 1661-1682 (2002).

Внутренние ссылки

  • Джон В. Милнор (2006) Аттрактор. Академия наук, 1 (11): 1815.
  • Эдвард Отт (2006) Бассейн притяжения. Академия наук, 1 (8): 1701.
  • Анатолий Михайлович Жаботинский (2007) Реакция Белоусова-Жаботинского. Академия наук, 2 (9): 1435.
  • Джон Гукенхаймер (2007) Бифуркация.Scholarpedia, 2 (6): 1517.
  • Валентино Брайтенберг (2007) Мозг. Scholarpedia, 2 (11): 2918.
  • Олаф Спорнс (2007) Сложность. Scholarpedia, 2 (10): 1623.
  • Эдвард Отт (2006) Кризисы. Академия наук, 1 (10): 1700.
  • Джеймс Мейсс (2007) Динамические системы. Scholarpedia, 2 (2): 1629.
  • Томаш Даунарович (2007) Энтропия. Академия наук, 2 (11): 3901.
  • Ижикевич Евгений Михайлович (2007) Равновесие. Академия наук, 2 (10): 2014.
  • Хенрик Джелдтофт Йенсен и Паоло Сибани (2007) Стеклянная динамика.Scholarpedia, 2 (6): 2030.
  • Джеймс Мердок (2006) Нормальные формы. Scholarpedia, 1 (10): 1902.
  • Джефф Мохлис, Кресимир Йосич, Эрик Т. Ши-Браун (2006) Периодическая орбита. Академия наук, 1 (7): 1358.
  • Филип Холмс и Эрик Т. Ши-Браун (2006) Стабильность. Scholarpedia, 1 (10): 1838.
  • Марко Дориго и Мауро Бираттари (2007) Рой интеллект. Scholarpedia, 2 (9): 1462.
  • Герман Хакен (2007) Синергетика. Академия наук, 2 (1): 1400.

См. Также

Алгоритмическая сложность, аттрактор, бассейн притяжения, бифуркации, клеточные автоматы, хаос, сложность, динамические системы, энтропия, фракталы, стеклянная динамика, энтропия Колмогорова-Синая, нормальные формы, самоорганизация, синергетика, турбулентность

.

Поставщик комплексных систем и услуг для производства труб и профилирования

Добро пожаловать в Rafter Equipment Corporation. Мы являемся производителем трубных станов и профилегибочного оборудования с полным спектром услуг, который предлагает полный пакет услуг, которые дополняют TOTAL MILL SOLUTIONS для вашего бизнеса. Только Rafter может поставить вам оборудование, обеспечить его работоспособность, добавить компоненты к существующей линии и пополнить запас расходных материалов - от выравнивания стана до полных программ технического обслуживания - и все это с помощью одного телефонного звонка.Мы действительно хотим быть вашим поставщиком комплексных решений для мельниц.

Мы гордимся тем, что произведены в Америке, и являемся одним из последних оставшихся производителей трубных мельниц в Северной Америке. Наше оборудование не имеет себе равных по производительности, надежности и долговечности. Мы работаем с 1917 года, и без преувеличения можно сказать, что многие машины, построенные Rafter более 60 лет назад, все еще работают. Давайте поговорим о том, как Rafter может быть вашим поставщиком комплексных систем и услуг для производства труб и профилирования.

.

Текущий выпуск - сложные системы

Том 29, номер 3 (2020)


Специальный выпуск 4-й Всемирной конференции по сложным системам (WCCS)
Мохамед Немиче и Мохамед Эссаиди

Статьи для этого специального выпуска были отобраны из докладов, представленных на 4-й Всемирной конференции по сложным системам (WCCS), которая проходила 22–25 апреля 2019 г. в Уарзазате, Марокко.

Цитируйте эту публикацию как:
M.Немиче и М. Эссаайди, «Специальный выпуск 4-й Всемирной конференции по сложным системам (WCCS)», «Сложные системы», 29 (3), 2020 с. я.
https://doi.org/10.25088/ComplexSystems.29.3.i


Подавление удовлетворенности как основа возникновения сложных обществ Старого Света
Саида Хачими Эль Идрисси, Мохамед Немиче и Мохамед Чакрауи

История знает множество империй на всех землях.Империи - это различные сообщества и группы, принадлежащие к разным культурам и этническим группам, распространившиеся на большие территории и управляемые одним государством. Основная цель этой статьи - расширить наше понимание формирования сложных обществ Старого Света из примитивных обществ с использованием агент-ориентированного моделирования. Зигмунд Фрейд считает, что цивилизация не могла существовать без ограничения человеческих желаний. Подавление удовлетворения - предпосылка прогресса и формирования цивилизации.Чтобы люди могли сотрудничать в большой группе, необходимо подавлять некоторые желания и соблюдать нормы, чтобы поддерживать гармонию в группе. Это приведет к увеличению группового прогресса и формированию огромных и сложных обществ. В этой статье мы описываем теоретическую агент-ориентированную модель, которая объясняет возникновение сложных обществ Старого Света с помощью модели Фрейда. Основное предположение нашей модели основано на следующей причинно-следственной цепочке: усиление войны → усиление подавления удовлетворения (социальных норм и институтов) → больший прогресс → повышение групповой продуктивности → рост сложных обществ Старого Света.

Ключевые слова: агентное моделирование; подавление удовлетворения; сотрудничество; конкуренция; Сложное общество Старого Света

Цитируйте эту публикацию как:
С. Х. Эль Идрисси, М. Немиче и М. Чакрауи, «Подавление удовлетворенности как основа возникновения сложных обществ Старого Света», Комплексные системы, 29 (3), 2020, стр. 655–667.
https://doi.org/10.25088/ComplexSystems.29.3.655


Эффективные решения задачи классификации плотности в одномерных клеточных автоматах: где их найти?
Закария Лабуди

Задача классификации плотности - одна из других эталонных задач для изучения способности клеточных автоматов решать проблемы с помощью возникающих коллективных вычислений.Задача классификации плотности пытается найти локальное правило, которое может выполнять большинство голосов в произвольной начальной конфигурации клеточного автомата. Решения этой проблемы были разработаны с помощью нескольких механизмов обучения, в частности алгоритмов оптимизации, из-за отсутствия стандартных процедур для выбора подходящих локальных правил. В этой статье мы предлагаем новые исследования определения плотности в одномерных клеточных автоматах радиуса r = 4. Мы показываем, что наше предложение позволяет сохранить значительное количество неизвестных правил, некоторые из которых могут превосходить текущие эффективные решения.Кроме того, мы даем пояснения о вычислительных механизмах, вызывающих появление глобальных вычислений, так что рассматриваемая проблема решается. Это ключевой элемент для улучшения как общего понимания того, как вычислительные задачи решаются путем появления, так и выбора подходящих локальных правил перехода состояний.

Ключевые слова : сложные системы; возникающие глобальные вычисления; клеточные автоматы; определение плотности; свойство симметрии, свойство сохранения числа; квантовый эволюционный алгоритм

Цитируйте эту публикацию как:
Z.Лабуди, «Эффективные решения задачи классификации плотности в одномерных клеточных автоматах: где их можно найти?», Сложные системы, 29 (3), 2020, стр. 669–688.
https://doi.org/10.25088/ComplexSystems.29.3.669


Влияние используемых ключевых слов на привлечение контента в сложных сетях
Ясин Эль Муден, Джафар Идрайс и Абдеррахим Сабур

Чтобы понять сложные сети, такие как социальные сети (OSN), необходимо их изучить.Это дает частичное представление о реальном объекте, который обычно считается репрезентативным для всего, как айсберг. OSN быстро растут не только по количеству привлекаемых ими пользователей, но и по объему данных, производимых за короткий период времени. После создания данные привлекают внимание других пользователей, которые с ними взаимодействуют. Цель этого исследования - оценить влияние используемых ключевых слов на привлекательность контента путем анализа различных способов привлечения, а также характера взаимодействия между различными сообществами.Исследование касается важнейшей темы: окружающей среды и изменения климата. В этом документе рассматриваются ключевые слова, используемые в Twitter, и их влияние на взаимодействие различных пользователей в этой сложной сети.

Ключевые слова : социальная сеть в Интернете; большие данные; PCA; привлечение контента; эффект ключевого слова; сложная система; извлечение данных; анализ данных; извлечение знаний

Цитируйте эту публикацию как:
Y. El Moudene, J. Idrais и A. Sabour, «Влияние ключевых слов, используемых на привлечение контента в сложных сетях», Complex Systems, 29 (3), 2020 pp.689–709.
https://doi.org/10.25088/ComplexSystems.29.3.689


Балансировка нагрузки на брокере центра обработки данных на основе теории игр и метаэвристических алгоритмов
Амин Мрхари и Юсеф Хади

Спрос на вычислительные ресурсы увеличивается с каждым годом. В последние годы управление ресурсами стало одной из основных исследовательских проблем в области облачных вычислений. В этой статье мы предлагаем два решения, основанные на теории игр и метаэвристических алгоритмах: оптимизация роя частиц и оптимизация искусственного пчелиного поселения для приближения оптимального или почти оптимального решения для балансировки нагрузки в брокере центра обработки данных на основе ожидаемого времени отклика пользователей. .Мы рассматриваем проблему как несовместимую игру между пользователями. Результаты моделирования показывают сравнение предложенных алгоритмов и демонстрируют почти оптимальность с точки зрения ожидаемого времени отклика.

Ключевые слова: облачные вычисления; балансировки нагрузки; некооперативные игры; теория игры; эволюционные алгоритмы; Равновесие по Нэшу, оптимизация роя частиц, оптимизация искусственной пчелиной семьи

Цитируйте эту публикацию как:
А. Мрхари и Я. Хади, «Балансировка нагрузки на брокере центра обработки данных на основе теории игр и метаэвристических алгоритмов», Комплексные системы, 29 (3), 2020 стр.711–728.
https://doi.org/10.25088/ComplexSystems.29.3.711


Кепстральные коэффициенты вейвлета Добеши для обнаружения болезни Паркинсона
Сумайя Зайрит, Тауфик Белхуссин Дрисси, Абделькрим Аммуму и Бенаяд Нсири

Целью данной статьи является оценка эффективности подхода, который фокусируется на классификации записи голоса с помощью опорных векторов (SVM), чтобы различать пациентов, страдающих болезнью Паркинсона (БП), и здоровых пациентов.Наше исследование основывалось на состоянии 38 пациентов, некоторые из которых здоровы, а другие страдают болезнью Паркинсона. Исследование было проведено следующим образом: извлечение кепстральных коэффициентов было достигнуто путем преобразования речевого сигнала с помощью дискретного вейвлет-преобразования (DWT), а также с помощью кепстрального анализа с использованием шкалы Mel. В конце была произведена классификация с использованием двух ядер линейной и радиальной базисной функции (RBF) классификатора SVM.

Ключевые слова : болезнь Паркинсона; Вейвлет Добеши; MFCC; SVM

Цитируйте эту публикацию как:
S.Зайрит, Т. Белхуссин Дрисси, А. Аммуму и Б. Нсири, «Кепстральные коэффициенты вейвлета Добеши для обнаружения болезни Паркинсона», Комплексные системы, 29 (3), 2020, стр. 729–739.
https://doi.org/10.25088/ComplexSystems.29.3.729

.

Dietrich's - 3D - Программное обеспечение CAD / CAM для плотницких и деревянных строительных работ

Вы ищете профессиональное программное обеспечение 3D CAD / CAM для столярных и столярных работ, промышленного или сборного строительства, и вы ищете модульное и индивидуальное решение для планирования, проектирования и производства, которое постоянно адаптируется к практическим и меняющимся требованиям деревянного строительства ?

Добро пожаловать в Дитрих!

Промышленные компании, работающие по всему миру, заказчики из ремесленного сектора, строительной отрасли и промышленности уже 35 лет используют наше специально разработанное программное обеспечение для работы с древесиной для решения самых сложных задач САПР.Для более чем 10 000 пользователей мы являемся давним и надежным партнером и входим в число лидеров мирового рынка в области программ CAD для деревянного строительства. Мы поддерживаем вас и ваши проекты не только нашим программным обеспечением, но и компетентными советами и обучением на месте, профессиональным обслуживанием, поддержкой и индивидуальными системными решениями. Дерево - это наша страсть!

.

Программное обеспечение для проектирования древесины, стропильные фермы, кровельные фермы, металлические балки

Программное обеспечение и продукты для
лёгкого деревянного строительства.

  • Технически продвинутое программное обеспечение
  • Эффективные металлические полотна и гвозди
  • Экспертная поддержка, обучение и дизайн
  • Консультации и поставка производственного оборудования

Программное обеспечение для деревянных конструкций Horizon.

Информационное моделирование зданий для производства деревянных каркасов.

  • На основе Autodesk® Revit
  • Мощные возможности для проектирования деревянных каркасных зданий
  • Сотрудничайте с архитекторами, инженерами
    и специалистами-проектировщиками крыш и полов.

Узнать больше

Гарантированный маршрут
по снижению затрат!

Используйте на 20% меньше древесины и меньше металлических полотен.

Выберите easi-joist® и станьте более конкурентоспособными.

Узнать больше

«Если для вашего бизнеса важно более простое деревянное проектирование
,
почему вы все еще трудитесь с

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше

Думаете о переходе на Wolf Systems?

Наша программа обучения конверсии делает переход на
безболезненным и гарантирует, что вы сразу же получите выгоду от
нашего передового программного обеспечения.

Узнать больше

Бесплатное приложение Truss Mate

новейший инструмент торговли

Расчет размеров фермы и заказ в местном отделении

поставщика одним касанием экрана.

  • Измерение углов стропил
  • Расчет высоты и уклона
  • Список поставщиков с удобной картой

Загрузите бесплатное приложение сегодня!

Covid-19 Уведомление:

Производственные, складские и административные офисы Компании открыты для бизнеса, и приняты меры безопасности в отношении COVID-19 для защиты клиентов, поставщиков и персонала.

Служба поддержки клиентов, конструкторское бюро и служба поддержки компании доступны, с ними можно связаться по телефону 02476 602303 и по обычным каналам.

Иногда есть лучший способ, более простой способ, способ без меньших испытаний, чтобы хорошо выполнить работу.

В Wolf Systems наше программное обеспечение, наши продукты и услуги, короче говоря, все, что мы делаем, призвано упростить деревянное проектирование. Зачем? Потому что, когда проектирование упрощается, вы будете работать быстрее, вы будете более отзывчивы к своим клиентам и сэкономите деньги.И это все хорошо для бизнеса.

Wolf Systems, простота проектирования.

Последние новости

После успеха в 2016 году Wolf Systems Managing ...

Wolf Systems с нетерпением ждет возможности продемонстрировать easi-joist® ...

Продукты

Более прочные металлические перемычки и ногтевые пластины, снижающие стоимость производства.

Программное обеспечение

Мощное, но простое в использовании программное обеспечение для проектирования, проектирования, BIM и бизнеса.

Услуги

Обучение, поддержка и услуги по проектированию деревянных конструкций, на которые вы можете положиться.

.

Смотрите также