Висячие стропила с затяжкой, наслонные, деревянные: ширина пролета, стропильные системы, как связать

Всё о висячих стропилах: от особенностей конструкции до технологии монтажа

В этой статье мы расскажем о том, что такое висячие стропила. Вы сможете узнать, чем примечательна такая стропильная система и какие конструкции можно создать по данной технологии. Подробно будет рассмотрена трёхшарнирная ферма и её возможные модификации. Также в статье есть информация о распространённых видах и способах стыковки конструктивных элементов висячей стропильной системы. Ещё Вы можете найти информацию об основных принципах расчёта висячих стропил, а также о процедуре монтажа такой конструкции.

Одна из разновидностей висячей стропильной системы Источник remdominfo.ru

Немного об особенностях висячей стропильной системы

Висячие стропила – это один из видов стропильной системы. Тип конструкции выбирается ещё на этапе проектирования. Вариантов два. Можно использовать наслонные стропила, но только если внутри есть перегородки, которые могут послужить опорой. В противном же случае подойдёт висячая стропильная система, потому что такая конструкция опирается только лишь на внешние стены.

Чаще всего висячие стропила используются для строительства однопролётных жилых домов, складских и промышленных помещений, торговых павильонов, а также при строительстве мансард.

Несмотря на то, что висячие стропила не имеют никакой внутренней опоры, благодаря особенностям своей конструкции они не прогибаются. По такой технологии можно перекрывать пролёты длиной аж до 17 м.

Но сами стропила в висячей системе – это лишь часть конструкции. Кроме них используются ещё и бабки, подкосы, ригеля, затяжки. Висячая стропильная система может состоять из ферм или арок.

Так выглядит арочная висячая стропильная система Источник build-experts.ru

Если речь идёт о конструкции в виде ферм, то здесь две стропильные балки соединяются в верхней точке и получается треугольный каркас. По горизонтали такой элемент укрепляется затяжкой, которой может послужить брус или доска. Но бывают и металлические затяжки, изготовленные из профилированной стали. Их называют тяжами.

Затяжка – это важная часть конструкции висячих стропил. Дело в том, что стропильные ноги, просто упёртые в стены, стремятся разъехаться. А балка между ними помогает сохранять заданную форму. При этом на стены не передаётся горизонтальный распор. При использовании висячей стропильной системы давление на постройку оказывается только в вертикальном направлении.

Затяжка может быть расположена не только в нижней части фермы. Часто её сдвигают ближе к коньку. От расположения затяжки завися её функции. Если она находится у основания стропил, то её можно использовать в качестве каркаса перекрытия. При строительстве же дома с мансардой необходимо две затяжки: балка у конька послужит основанием для потолка подкровельного помещения.

Висячая стропильная система дома с мансардой Источник remontik.org

В случае, если расстояние между опорами стропильной системы более 6 м, то стропильные ноги укрепляют раскосами или бабками, а затяжку делают не цельной, а срощенной из двух балок.

Варианты конструкций с использованием висячих стропил

Существует несколько вариантов конструкций в виде ферм с использованием висячих стропил. Рассмотрим их все по отдельности.

Треугольная шарнирная ферма

Это простейшая ферма в форме треугольника. Состоит она из двух стропильных ног, которые соединяются в коньке. Их нижние основания упираются в горизонтальный брус – мауэрлат. Затяжку устанавливают у основания стропильных ног. При использовании такой технологии высота конька должна составлять не менее 1/6 от длины пролёта.

Такая схема используется очень часто. Её основным достоинством является простота. Здесь стропила работают на изгиб, а затяжка на растяжение, благодаря чему получается удачное распределение нагрузок.

Так выглядит треугольная шарнирная ферма Источник lbforum.ru

Для снижения степени изгиба стропильных балок, врубку конькового узла выполняют с эксцентриситетом. Благодаря этому во время воздействия на кровлю нагрузок извне вместе с обычным изгибом появляется сгибающий момент противоположного направления. Это позволяет значительно уменьшить изгибающую деформацию. Ещё такое решение даёт возможность использовать балки меньшего сечения, благодаря чему можно сэкономить на строительных материалах.

Шарнирная ферма с бабкой

Это более сложная схема, подходящая для пролетов от 6 м по длине. Дело в том, что длинная затяжка будет испытывать слишком большие нагрузки и со временем начнёт прогибаться под собственным весом. Чтобы этого не было, её подвешивают к коньку. Конструкция дополняется ещё одним элементом – бабкой. Бабка представляет собой деревянный брусок или стальной прут, идущий от конька до середины затяжки.

Таким образом, с помощью бабки можно поддержать слишком длинную затяжку и нивелировать её прогиб. Сама же затяжка должна состоять из двух балок, срощенных между собой.

Несмотря на простоту конструкции, при строительстве шарнирной фермы с бабкой часто допускают ошибки. Бабка должна работать только на растяжение, но никак не на сжатие. Проблема в том, что часто этот элемент путают со стойкой и упирают в затяжку, из-за чего сама бабка сжимается, а не растягивается.

Схема шарнирной фермы с бабкой Источник www.centerkrovel.ru

Путаница может возникнуть потому, что стойка и бабка очень схожи по своему устройству. Но их предназначение, как и принцип работы, совершенно разные. Бабка, в отличие от стойки, жестко не закреплена с затяжкой. Она подвешена на карнизном узле, а к ее нижней части с помощью хомутов крепится затяжка.

По длине балку затяжки набирают из составных частей. Элементы соединяются между собой косым или прямым прирубом и фиксируются болтами. Бабка же с затяжкой стыкуется посредством хомута.

Такая схема больше подходит для промышленных или складских помещений с большими пролётами.

Шарнирная ферма с приподнятой затяжкой

В такой конструкции затяжка располагается не в основании, а сдвигается ближе к коньку. Чем выше место установки, тем больше растягивается балка. Ферму с приподнятой затяжкой применяют при строительстве мансардных домов. При этом от высоты места крепления балки над перекрытием зависит высота потолка.

Стропильные ноги укрепляются на мауэрлат. При этом используется подвижный тип крепления. Иначе кровля будет деформироваться при перепадах температуры и влажности. К тому же, если на скаты будет действовать нагрузка только с одной стороны, то стропила смогут съехать в сторону на определённое расстояние, скомпенсировав неравномерность этой нагрузки. Крыша же всё равно останется в целости и сохранности, ведь стропила устанавливаются с выносом в обе стороны.

Для мансард больше подходит подвижный стык стропил и мауэрлатов Источник dvamolotka.ru

При обустройстве мансарды приподнятая затяжка обычно используется в качестве основы для потолка, поэтому её нужно защитить от провисания. Для этого стоит соорудить подвеску, идущую от конька к середине балки. Если же затяжка длинная, то требуется использование нескольких подвесок, а при больших предполагаемых нагрузках все стыки дополняются хомутами.

Шарнирная ферма с ригелем

Схема очень похожа на предыдущую. Отличие в том, что нижняя подвижная опора заменяется на жёсткий неподвижный стык. Стропильные ноги врубаются в мауэрлаты и фиксируются болтами.

Такое решение изменяет тип конструкции. Теперь стропильная система действует с распирающими усилиями на стены и мауэрлаты. Затяжка заменяется на ригель, представляющий собой затяжку, работающую на сжатие, который выносится ближе к коньку.

Так выглядят стропильные ноги, скреплённые ригелем Источник orchardo.ru

Но крыша с большой расчётной нагрузкой требует установки не только ригеля, но и дополнительной затяжки. В итоге получается конструкция, напоминающая усиленную трёхшарнирную арку.

Ферма с подвеской и подкосами

Эта схема представляет собой усовершенствованную конструкцию фермы с бабкой. Используется в тех случаях, когда длина пролёта настолько большая, что происходит прогиб затяжки и стропильных ног под собственным весом. Поэтому используются подкосы, которые подпирают стропильные балки. Чаще всего подкосы упирают во внутренние стены, но из-за того, что такой вариант не применим для висячей стропильной системы, опорой для подкосов служит бабка.

Для больших пролётов применяются не только длинные стропила, но и длинная затяжка. Она должна набираться из отдельных элементов, соединяемых между собой прямым или косым прирубом. Бабка и затяжка соединяются через хомут.

Так выглядит схема шарнирной фермы с подвеской и подкосами Источник obustroeno.com

Можно заметить, что все существующие конструкции ферм с висячими стропилами являются лишь усовершенствованиями треугольной шарнирной фермы. Остальные элементы, такие как бабки, ригели и затяжки, только повышают жёсткость системы и позволяют использовать её для больших пролётов.

Наслонные стропила: обзор конструктивных схем + план монтажа

Наслонная стропильная система – конструкция, применяемая при сооружении крыш зданий с промежуточными несущими стенами, опорными столбами или колоннами. Опирается она не только на стены снаружи, но и на внутреннюю центральную опору ( в некоторых случаях — на две).

Если говорить про использование, то наслонные стропила – самые распространенные для жилых частных домов, которые, как правило, имеют внутренние стены-перегородки.

Содержание

Особенности наслонных стропил

Составные элементы наслонной системы: две стропильные ноги, нижние края которых опираются и закрепляются на наружных стенах (мауэрлате), а верхние – на горизонтальном коньковом прогоне. Прогон, в свою очередь, удерживается вертикальными стойками, упертыми в промежуточную стену.

Это классическая схема устройства наслонной системы, подходящая для двухскатной крыши. С односкатной крышей прослеживаются те же правила, но с иной реализацией. Стропила, входящие в стропильную систему, укладывают с опорой на противоположные несущие стены (выходит, что только на две опоры). Внутренняя перегородка здесь не нужна. По сути, ее функцию выполняет более высокая стена.

Для повышения несущей способности стропильной конструкции, в систему внедряют подкосы. Их наличие позволяет увеличить длину перекрываемых пролетов.

Для односкатных крыш возможно применение наслонных стропил без внедрения подкосов при пролетах до 4,5 м. Наличие подкоса увеличивает эту возможную длину до 6 м. Похожая тенденция прослеживается с двухскатными крышами. Двухскатная конструкция с одной промежуточной опорой используется для пролетов до 9 м. Установка подкосов увеличивает максимальную длину пролета до 10 м. А комбинация подкосов со схваткой (горизонтальной балкой, соединяющей пару стропильных ног) – до 14 м.

Существует несколько вариантов реализации наслонных систем, среди которых различают безраспорные и распорные конструкции с дополнительными поддерживающими подкосами, схватками, подстропильными балками.

Рассмотрим основные конструкции наслонных стропил.

Безраспорные стропила без подкосов

Данный вид наслонных стропил не дает распор на внешние стены. Нивелирование распирающих нагрузок происходит, благодаря особому сочетанию креплений. Один край стропилины всегда закрепляют жестко, а второй – на скользящей опоре. Это дает отсутствие распора.

Жесткое крепление может означать, что узел закреплен, но допускается поворот балки в шарнире (одна степень свободы). Также существует жесткое защемление стропильной балки, при котором любые смещения невозможны (нулевая степень свободы).

Больше свободы дает скользящее крепление, которое позволяет стропильной ноге не только поворачиваться, но и смещаться горизонтально (две степени свободы).

Безраспорная конструкция характеризуется тем, что в ней всегда присутствует и жесткое, и скользящее крепление. Благодаря этому, под влиянием нагрузки, стропила изгибаются, не передавая распор на стены.

Варианты закрепления стропильных ног

Низ стропилины закрепляют жестко, верх – свободно (скользящая опора)

Нижний край стропилины крепят жестко к мауэрлату (одна степень свободы), путем врубки зубом. В другом случае применяют запил с фиксацией опорным бруском.

На верхнем конце стропилины делают горизонтальный пропил со скосом. Если врубка невозможна, то край стропильной ноги подшивают снизу обрезком балки и скрепляют с двух сторон монтажными пластинами. Крепление верхнего края стропилины к прогону выполняют по типу скользящей опоры. При этом противоположные стропилины укладывают на конек поочередно, без скреплений между собой. Поэтому двускатную крышу, выполненную по этой схеме можно воспринимать, как две односкатные крыши, прилегающие друг к другу.

Сложность схемы в том, что любая погрешность в реализации конькового узла, превращает безраспорную конструкцию в распорную. Поэтому данный вариант редко используют для двухскатных крыш, чаще – для односкатных.

Низ стропильной ноги закрепляют свободно, верх – жестко

Самая распространенная схема для частных домов.

Нижний край стропилины закрепляют к мауэрлату на ползуне (металлической скобе), благодаря чему она может сдвигаться и изгибаться под нагрузкой. Чтобы стропилина не могла «уйти» в боковом направлении, с двух сторон ее фиксируют металлическими уголками или брусками.

Верх стропильных ног закрепляют на шарнире с допуском поворота (одна степень свободы). При этом коньковые узлы наслонных стропил данного типа выполняют так: края стропилин схлестывают между собой и соединяют болтом или гвоздями. Или же стыкуют предварительно срезанные под углом концы, а затем связывают их металлическими или деревянными накладками.

Низ стропильной ноги закрепляют свободно, верх – жестко защемляют

Эта схема отличается от предыдущей тем, что соединение стропил в коньковом узле выполняется с жестким защемлением. Стропила скошенными торцами опирают друг в друга, а затем связывают их между собой и коньковым прогоном двумя ригелями-затяжками. Получается узел с защемлением.

Низ стропильных ног соединяют с мауэрлатом свободно, на ползуне.

Данный вариант креплений отличается повышенной несущей способностью, позволяющей применять его в регионах с повышенным уровнем снеговых осадков.

Способы повышения устойчивости безраспорных систем

Все три рассмотренные стропильные системы показывают себя, как устойчивые при неравномерных нагрузках только в случае жесткой фиксации конькового прогона. То есть, когда его концы выводят на фронтоны или подпирают дополнительными накосными стропилами.

Если же коньковый прогон опирается только на стойки, крыша может потерять устойчивость. В рассмотренных втором и третьем вариантах (низ стропильной ноги на ползуне, верх – жестко закреплен) при увеличении нагрузки на один из скатов крыша будет смещаться в сторону увеличившейся нагрузки. Первый вариант сохранит форму, но только при идеально вертикальных стойках (под прогоном).

Чтобы, несмотря на нежесткую фиксацию прогона и неравномерные нагрузки, система стропил наслонная осталась устойчивой, ее дополняют горизонтальной схваткой. Схватка – это балка, обычно с тем же сечением, что и у стропил.

Она скрепляется со стропилами гвоздями или болтами. Пересечение схваток и стоек фиксируется гвоздевым боем. Работу схватки можно охарактеризовать, как аварийную. В случае неравномерной большой нагрузки на скаты, схватка включается в работу и предохраняет систему от перекоса.

Укрепить систему с жестко закрепленным верхом и свободным низом (второй и третий варианты) можно с помощью небольшой трансформации нижнего узла. Стропильные ноги выводят за край стен. При этом само крепление остается скользящим, по типу ползуна.

Еще один вариант повышения устойчивости – жесткое крепление низа стоек, на которых удерживается горизонтальный коньковый прогон. Для этого их врубают в лежень и фиксируют к перекрытиям, например, используя накладки из досок или брусков.

Распорные стропила без подкосов

В этом случае стропила опираются на несущие стены и передают им распор. Поэтому такие системы нельзя применять для домов, стены которых выстроены из газобетона. Газобетонные блоки совершенно не противостоят изгибу и разрушаются при распорных нагрузках. А другие материалы, например, кирпич или бетонные панели, легко выдерживают такие нагрузки и не деформируются.

Распорная система стропил требует наличия жестко закрепленного мауэрлата. Причем, чтобы выдержать распор, прочность стен должна быть высокой. Или же по верху стен должен идти неразрывный железобетонный пояс.

Для распорных стропил используют те же, рассмотренные выше для безраспорных систем, варианты креплений. Но с одним нюансом: все имеющиеся скользящие крепления (ползуны) заменяют на шарнирные с возможностью поворота. Для этого к низу стропилины прибивают опорный брус или делают врубку зубом в мауэрлат. Шарнирное крепление в коньковом узле выполняют, наложив стропила друг на друга и скрепив их гвоздевым боем или болтом.

Распорная конструкция – это нечто среднее между наслонными безраспорными и висячими системами. Коньковый прогон в них еще используется, но он уже не играет значительной роли. Ведь стропила уперты нижними краями в стены, а верхними краями – друг в друга. При просадке стен или прогибе конькового прогона под собственным весом, прогон перестает работать вообще. По своей сути такие стропила становятся висячими.

Для повышения устойчивости системы в нее включается схватка, которая работает на сжатие. Она частично, хоть и в небольшой степени, снимает распор на стены. Для того, чтобы схватка сняла распор полностью, она должна соединить нижние края стропильных ног. Но тогда она станет уже не схваткой, а затяжкой.

Также уменьшает распор установка жестко зафиксированного конькового прогона.

Стропила с подкосами

Такие системы могут устраиваться как по распорным, так и по безраспорным схемам. Их отличие от уже рассмотренных вариантов состоит в наличие третьей опорной части под стропильной ногой – подкоса (подстропильной ноги).

Подкос меняет систему. Стропилина из однопролетной балки превращается в двухпролетную неразрезную. Это позволяет увеличить перекрываемый пролет, вплоть до 14 м. А также – уменьшить сечение стропил.

Читайте также:  Способы визуально увеличить потолок в узкой прихожей

Подкос соединяют со стропилиной таким образом, чтобы не допустить ее смещения. Делается это следующим образом: подкос заводят под стропило и фиксируют деревянными накладками по бокам и снизу.

Наслонная система с подстропильными балками

Эта конструкция наслонных стропил подходит для построек с двумя продольными несущими стенами или промежуточными поперечными стенами. Стойки в этом случае расположены не под коньком, а под стропилами. Коньковый прогон отсутствует.

Стропильные ноги в схеме опираются на две подстропильные балки (сквозные прогоны), которые, в свою очередь, уложены вдоль скатов крыши и опираются на вертикальные стойки. Стойки закреплены к несущим промежуточным стенам через лежни.

Сквозные прогоны можно и не включать в схему. Тогда стойки придется подводить непосредственно под каждую стропилину и закреплять с затяжкой гвоздевым боем.

Сверху стропильные ноги стыкуют между собой и связывают накладками из металла или дерева с двух сторон.

Отсутствие конькового прогона автоматически означает, что стропильная система образует распор. Чтобы его нейтрализовать в безраспорном варианте системы, ниже сквозных прогонов закрепляют затяжку. При нагрузках она будет растягиваться и устранит нежелательный распор. Для сохранения устойчивости в системе используется схватка, закрепленная в нижней части сторопильных ног. Также от складывания конструкцию уберегут специальные расшивки, которые закрепляют крест-накрест между стойками.

В распорной системе схватку устанавливают выше сквозных прогонов. Тогда схватка под нагрузкой будет сжиматься и, по сути, превратится в ригель.

Установка стоек под стропильными ногами или сквозных прогонов (и отсутствие центральных стоек!) дает возможность использовать наслонные стропила данного типа для устройства просторных мансардных помещений. Другие схемы подходят только для чердачных помещений и мансард с перегородками.

Ключевые моменты монтажа наслонных стропил

Имея на руках рассчитанную схему устройства, можно приступать к монтажу стропильной системы. Установка выполняется в несколько этапов, основные из них такие:

1. По верху наружных стен укладывают мауэрлат – доску или брус. Чтобы предупредить загнивание мауэрлата, между ним и стеной прокладывают гидроизолирующий материал – рубероид, толь и т.п.

2. По верху промежуточной стены укладывают лежень, который необходим для крепления вертикальных стоек.

3. На лежне закрепляют стойки с шагом 3-6м.

4. Сверху, на стойки, устанавливают коньковый прогон.

5. Выставляют стропила с шагом 0,6-1,2 м. Снизу стропильная нога крепится к мауэрлату в соответствии с выбранной схемой креплений (на шарнире или на ползуне). Сверху стропильные ноги либо выкладывают отдельно на коньковый прогон, либо соединяют верхние края между собой, опирая на конек.

6. Если схема предусматривает, стропильные ноги соединяют горизонтальными схватками.

7. Опять же, по требованию схемы, выставляют подкосы, опорные элементы.

Выполняя работы по установке стропил нельзя допускать оплошностей. Следует помнить, что стропильная система – это каркас крыши, который должен выдерживать все возможные нагрузки. Неправильно рассчитанная или смонтированная система может запросто привести к перекосу и даже разрушению всей крыши.

Устройство стропильной системы с висячими стропилами

Висячий вид стропил опирается на стены сооружения исключительно концами и устраивается при наличии расстояния между соседними опорами не более шести метров. Кровельные конструкции, имеющие более широкий пролёт, требуют выполнения укреплений посредством ригелей и затяжек в верхней части конькового элемента. Использованию подлежит не только деревянная, но и металлическая система затяжек.

Отличие висячих от наслонных стропил

Основное отличие между двумя стропильными конструкциями заключается в характере стропильной опоры. И если при монтаже висячей стропильной системы ноги имеют непосредственный упор в стены сооружения, но для наслонных стропил характерно наличие специальных элементов, создающих дополнительную опорную точку.

Отличие висячих и наслонных стропил

Висячие стропила обладают определённой конструкционной сложностью и значительным весом по сравнению с наслонной системой. Однако, именно система висячих стропил относится к оптимальному варианту для перекрытия пролётов, с шириной не менее шести и не более десяти метров, а также для создания полноценного мансардного помещения.

Наслонная стропильная система может быть как распорной, так и безраспорной, с закреплением на мауэрлатной балке, а висячая стропильная система передаёт исключительно вертикальные усилия. Следует учитывать, что на конструкцию висячих стропил требуется больше строительного материала, что сказывается на общей стоимости возводимой конструкции.

Применение висячих стропил

Основное применение такой стропильной системы заключается в возможности использования при отсутствии в сооружении внутренних несущих стен. Подобная конструкция не обладает центральной опорой, а местом сочленения с сооружением служат стены здания. Второй конец висячих стропил имеет опору на верхних краях встречных стропил.

Кроме того, для стропильных ног висячих конструкций характерно полное отсутствие создания горизонтальных нагрузок, что обусловлено обеспечением распорного напряжения не передающегося на стены здания. Чтобы уменьшить усилия требуется применять специальные затяжки. Основное предназначение этих затяжек заключается в объединении нескольких конструкционных элементов.

Виды конструкций крыши

Особенностью конструкции, опирающейся исключительно на края стен здания без наличия опоры центрального типа, является наличие пяти видов функционирования.

С подвеской или бабкой

Относится к морально устаревшей схеме и заключается в подвешивании затяжки к арочному коньку. Деревянная подвеска называется бабкой, а железная — тяжем. Затяжка может быть выполнена из укороченных элементов, которые состыкуются на хомуте подвески посредством косого или прямого прируба и скручивания болтами.

Полученная подвеска работает исключительно на растяжение от прогиба самой затяжки, что обусловлено собственным весом. Подвеска может быть выполнена из конструктивно подходящего материала.

Конструкция стропильной системы с подвеской или бабкой

Треугольные трехшарнирные арки

Висячие стропила обладают формой замкнутого треугольника, что называется трехшарнирной треугольной аркой, где стропила работают на изгиб, затяжка работает на растяжение. Показатель минимальной высоты конькового подъёма не должен быть меньше 1/6 пролёта арки.

Конструкция стропильной системы с треугольной трехшарнирной аркой

Стропильные арки с приподнятой затяжкой

Востребованное соединение для зданий с полноценным мансардным помещением. При установке затяжки соблюдается сдвиг вверх. Растягивающее напряжение, воспринимаемое затяжкой, прямо пропорционально высоте её расположения. Такой безраспорный тип конструкции характеризуется опиранием стропил на мауэрлат согласно схеме для любых шарнирно подвижных опор. Таким образом опора низа стропил выполняется по принципу своеобразного ползуна.

Стропильные арки с приподнятой затяжкой

Треугольные арки с ригелем

Конструкция с ригелем

В таком соединении заменяется нижний опорный узел с ползуна на неподвижную опору шарнирного типа. Характерная врубка в мауэрлат зубом или посредством использования специального опорного бруска, что обуславливает конструкционную устойчивость арки, которая приобретает распорные функции и передаёт горизонтальное напряжение на мауэрлат и стены. Балки мауэрлата нуждаются в жёстком креплении к стенам.

Треугольные арки с подкосами

Ещё одна морально устаревшая схеме, которая является неким подобием модернизированной трехшарнирной треугольной арки с подвеской или бабкой. Чтобы уменьшить прогиб и увеличить длину стропил используются подкосы, низ которых упирают в подвеску или бабку. Напряжение от прогибающихся стропил передаётся подкосам, растягивающими подвеску в которую врублены.

Растянутая подвеска утягивает за собой узел конька и стропильный верх, что вызывает сжимание подкосов. Полученное круговое движение всех внутренних напряжений позволяет получить довольно жёсткую конструкцию арки.

Устройство стропильной системы

Наиболее простой вариант фермы на основе висячих стропил представляет собой треугольник, состоящий из двух стропильных ног, которые упираются вверху друг в друга и дополнены затяжкой. Такой тип конструкции является распорной системой без передачи напряжения на стены. Основной распор нейтрализуется посредством затяжки.

Таким образом распор остаётся в системе и не имеет внешних проявлений, что позволяет упростить устройство стропильной системы и узлов опоры на стены. Висячие стропила не нуждается в обязательном обустройстве мауэрлата, а на слой гидроизоляции можно подложить только деревянную доску, требующуюся для горизонтального выравнивания ферм и увеличения площади узловой опоры.

Проводим расчёт

Для выполнения правильного расчёта любой стропильной системы, рекомендуется использовать компьютерные программы или формулы. Для висячей стропильной системы следует учитывать полное отсутствие опорных балок. Показатель длины покрываемого пролёта не имеет существенного значения.

Все производимые расчёты должны базироваться на следующих особенностях:

  • чтобы получить точные расчёты по количеству необходимого материала следует составить схему, а также план и раскладку предполагаемой стропильной системы с отображением всех конструкционных элементов, указанием их количества и точных размеров;
  • правильный расчёт размеров с учётом длины необходимого пиломатериала позволяет скомпоновать основные конструктивные элементы и минимизировать количество отходов;
  • следует учитывать, что в точках повышенных нагрузок в схему для расчёта необходимо включить стропила спаренного типа;
  • подбор сечения для стропильных ног производится на основании подсчётов суммарных нагрузок на всю кровельную площадь, а также на площадь одного квадратного метра;
  • стропильные балки целесообразно изготавливать из древесины наиболее высокого качества, без сучков, трещин и других дефектов;
  • минимальное сечение брусов для затяжек и прогонов составляет порядка 50 × 150 миллиметров, а стойки, ригели, подкосы и другие вспомогательные элементы выполняются из бруса с сечением 100 × 100 или 150 × 150 миллиметров.

Инструкция по установке

Выполнение кровельной конструкции базируется на нескольких этапах:

  • установка мауэрлата и балок перекрытия. Установка стоек и прогонов не требуется. Рекомендуется отметить центр крыши в месте пролегания конька посредством временной фиксации досок на центрах фронтонов.
  • выполнение шаблона. Доска прикладывается нижним концом на уровень мауэрлата, а верхний конец располагается на сделанной отметке высоты. Верхний запил отмечается на крае доски, который обозначает центр крыши, а для нижнего запила должна отмечаться точка на треть ширины доски в месте стыковки с мауэрлатом. Такой шаблон требуется для уточнения симметричности стропил.
  • подготовка стропильных ног по шаблону. Готовые стропила раскладывают попарно и крепят металлическими накладками и саморезами или шпильками на уровне верхних срезов. Нижняя часть полученных ферм крепится посредством уголков и саморезов или гвоздей к мауэрлату.
  • установка затяжек или ригелей. При помощи досок соответствующей длины стягиваются стропильные ноги. Общее количество ригелей и показатель высоты их расположения зависят от конструкционных особенностей крыши.

Технология крепления узлов

Если необходимо получить более длинные стропильные ноги, то следует выполнить наращивание посредством следующих методов:

  • наращивание встык;
  • метод внахлёст;
  • способ косого прируба;
  • наращивание тремя досками;
  • наращивание посредством опоры на прогон.

Что еще нужно знать при монтаже своими руками смотрите в видео.

Устройство карнизного свеса

Проект стропильной системы может не предполагать устройство карнизного свеса, что требует возведение такого элемента после устройства стропильной конструкции. Кровельный свес выполняется при помощи наращивания стропильных ног специальной доской-«кобылкой».

Стандартная длина такого вылета не должна быть менее сорока сантиметров. Оптимальный размер карнизного свеса должен составлять около шестидесяти сантиметров. Кобылка крепится к стропильной ноге с выдерживанием незначительного просвета, который необходимо частично заполнить вкладышем из короткой доски. Для крепления используются гвозди, пара которых забивается с противоположной стороны, а затем загибается.

Заключение

При возведении сооружений, не обладающих несущими капитальными стенами, следует применять висячую стропильную конструкцию.

Висячая стропильная конструкция выполняется посредством стягивания ригелями или затяжками, и чаще всего используется для возведения простых двускатных крыш или в качестве верхней стропильной системы мансардной крыши.

В висячей стропильной конструкции отсутствует коньковый прогон, а верхняя часть симметричных стропильных ног в качестве опоры использует друг друга.

Виды стропильной системы двухскатной крыши: для маленьких и больших домов

В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые все вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов ее организации накопилось немало, и каждая имеет свои особенности в построении узлов и врубок. Подробнее о том, какой может быть стропильная система двухскатной крыши и как при этом должны крепиться стропила и другие элементы системы поговорим подробнее.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).

Схема двускатной крыши

Теперь о составляющих системы и их назначении:

  • Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
  • Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
  • Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
  • Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
  • Лежни — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
  • Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
  • Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.

В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».

Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.

Разница в конструкции наслонных и висячих стропил

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Читайте также:  Чем недорого покрыть крышу на даче: используемые материалы, инструкция по монтажу, видео и фото

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

С наслонными стропилами

В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.

Простейший вариант наслонных стропил

Безраспорные схемы и узлы врубок

Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.

Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.

Простая безраспорная система двускатной крыши с наслонными стропилами

Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом — не более сечения балки. Глубина врубки — не более 0,25 ее высоты.

Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.

Такую схему без наличия опыта делать не рекомендуется: при малейшей неточности выполнения появляются распорные силы и конструкция становится нестабильной.

Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.

Вариант крепления стропил без распора на стены

Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.

Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.

Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках

Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.

Варианты стропильных систем со схватками

Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.

Схемы стропильных систем двускатных крыш со схватками

К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.

Крепление схватки к стропильным ногам и коньковому брусу

Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.

Системы наслонных стропил с подкосами

В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).

Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.

Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса

Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.

Система стропил со смещенным относительно центра вертикальным прогоном

Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.

Система для домов с двумя внутренними несущими стенами

Если в доме есть две несущие стены, устанавливают две подстропильные балки, которые расположены над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются лежни , нагрузка от подстропильных балок передается на лежни через стойки.

Системы с подстропильными балками

В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.

В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.

Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.

Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона

Для крепления стоек используются гвозди дляной 150 мм и болты 12 мм. Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.

Конструкция висячих стропил: познаем подробно

При возведении крыши, основополагающим фактором, является выбор будущей стропильной системы. На эту конструкцию, в течение срока эксплуатации, действуют постоянные и временные нагрузки, поэтому правильный расчет и монтаж несущей системы обеспечат надежность и долговечность всей крыши в целом. Висячие стропила используются в сооружениях, где нет внутренних несущих стен, поэтому опорами для них выступают наружные несущие стены.

Из чего состоит система висячих стропил

Система подобного типа имеет несколько составных элементов. И ознакомиться с ними нужно обязательно, чтобы понимать назначение каждого из них и не запутаться в понятиях.

Висячие стропила с затяжкой

Таблица. Составляющие элементы системы.

Стропильные ноги или стропилины

Стойки и подкосы

Деревянная стропильная система

Основные виды соединений элементов

Для создания надёжной и функциональной стропильной системы любого типа необходимо правильно стыковать между собой все элементы. Только в этом случае они будут выполнять надлежащую функцию и предотвратят деформацию.

В верхней точке стропильные балки совмещаются и стыкуются путём врубки, встык или внахлёст. Этот узел конструкции называется коньковым. Крепление встык предполагает обрезку стропил под углом и скрепление их с помощью металлических или деревянных накладок. При соединение внахлёст же стропильные ноги накладываются друг на друга и соединяются болтами или шпильками, а ненужные углы обрезаются.

Соединение стропильных ног внахлёст

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте про цены на устройство стропильной системы за м².

Соединение врубкой вполдерева похоже на соединение внахлест. Но в этом случае верхушки стропил накладывают друг на друга после выпиливания выемок в половину толщины бруса. Потом выпиленные части соединяют, в них просверливают сквозное отверстие и стягивают их болтом.

Видеоролик об ещё одном интересном и надёжном способе стыковки стропильных балок «в замок»:

При создании висячей стропильной системы приходится часто стыковать между собой основания балок и затяжку. Обычно для такого соединения применяется лобовая врубка с одинарным или двойным зубом. Также может использоваться крепление встык. Приподнятая затяжка накладывается на стропила встык с последующей фиксацией с помощью болтов.

Как было уже сказано, стропила соединяются с мауэрлатом подвижным или жёстким способом. Первый вариант выполняется с использованием скользящих металлических пластин и плоских крюков, что допускает незначительные смещения балок. Для жёсткого крепления используется врубка зубом или крепление с опорным бруском.

Общие принципы расчета висячих стропил

Как вы уже успели убедиться, висячая стропильная система относится к сложным конструкциям и требует правильного расчета, основанного на множестве факторов. Ошибочные итоговые параметры приведут к тому, что крыша не сможет противостоять потенциальным нагрузкам, что чревато деформациями и обрушениями.

Поэтому желательно доверить расчет висячих стропил профессионалам или использовать уже готовый проект дома. В крайнем случае расчеты можно выполнить с помощью одного из онлайн-калькуляторов, которых достаточно много в сети интернет.

Для расчета используются следующие данные:

  • размеры перекрываемого помещения;
  • наличие мансарды;
  • предполагаемая максимальная нагрузка;
  • угол наклона скатов;
  • тип стропильной системы;
  • материал изготовления стен;
  • материал кровельного покрытия.

В результате расчета определяют:

  • сечение стропил;
  • величину шага стропил;
  • форму ферм.

Проектирование системы

Чтобы правильно создать макет системы, важно учитывать:

  • шаг установки стропил;
  • нагрузку на строение и конструкцию;
  • сечение стропил;
  • материал, который будет использоваться для создания кровли;
  • тип конструкции;
  • углы скатов крыши
  • размеры строения в целом;
  • климатические условия региона.

Схема расчета стропил

Чем точнее будет произведен расчет и правильнее будет спроектирована система стропил, тем прочнее и надежнее получится вся конструкция. Для удобства можно воспользоваться существующими онлайн-калькуляторами, что актуально для тех, кто не дружит с точными науками, или для начинающих мастеров.

Стропильная система двускатной крыши

Видео — Cтропильная система крыши, что нужно знать для правильного конструирования

Монтаж висячих стропил

Для строительства стропильной системы могут потребоваться определенные инструменты и материалы. Список, приведенный ниже, довольно приблизителен, но может использоваться за основу во время подготовке к начал работ.

Инструменты для создания системы стропил:

  • молоток;
  • топор;
  • электролобзик или ножовка;
  • уровень строительный, бечевка, рулетка;
  • нитка с грузом (отвес);
  • карандаш, линейка.

В качестве необходимых материалов можно перечислить непосредственно сами брусья и доски для стропил, саморезы и гвозди, анкерные болты, гидроизоляционный материал, антисептические составы для обработки древесины.

Сигма-Extra — наружные работы, атисептик для дерева

Рассмотрим процесс монтажа стропильной системы пошагово.

Шаг 1. Весь древесный материал обрабатывается антисептическими средствами, предотвращающими развитие процессов гниения, возникновение грибка и плесени. До момента начала установки материал хорошо просушивается.

Деревянные элементы обрабатываются антисептиком

Шаг 2. Строительный материал доставляется на верхнюю часть строения.

Материалы нужно доставить наверх

Шаг 3. По периметру несущей стены прибивается мауэрлат, состоящий из двух досок такой ширины, чтобы они могли собой закрыть всю верхнюю часть стены. Между мауэрлатом и стеной рекомендуется прокладывать слой гидроизоляционного материала (например, рубероида). Это позволит уплотнить соединение, защитить материал от влаги и снизить количество сквозняков в будущем.

Установка мауэрлата (в данном примере здание каркасного типа)

Шаг 4. Далее из бруса создаются балки, которые будут крепиться к каждой паре стропил в нижней части. Они крепятся к мауэрлату и соединяют между собой две несущие стены. Временно по ним можно передвигаться во время произведения работ, также на них складываются и доски, которые используются для создания стропил.

Шаг 5. Для формирования верха крыши вырезается коньковая балка. Она должна иметь длину от одной части будущей крыши до другой и располагаться параллельно длинным несущим стенам.

Вырезается коньковая балка

Шаг 6. Определяется требуемая высота крыши – уровня, на котором будет крепиться коньковая балка. Угол наклона ската рекомендуется делать в пределах 25-45 градусов. Узнать угол наклона крыши и длину стропил можно, используя теорему Пифагора. Для этого нужно замерить расстояние от конька, высоту крыши и расстояние до внешней стены.

Угол наклона ската крыши

Шаг 7. Коньковая доска устанавливается в месте будущей стыковки двух стропильных ног.

Место стыковки стропильных ног

Шаг 8. Из подготовленного пиломатериала отмеряются и вырезаются будущие стропила нужной длины. Они будут крепиться с выбранным шагом к коньковой доске и мауэрлату.

Для резки можно использовать стусло

Шаг 9. Чтобы появилась возможность крепления стропил к другим элементам, делаются специальные вырезы треугольной формы. Для этого доска устанавливается так, чтобы одной стороной лежать на коньковой доске, а второй – на мауэрлате. Наносится разметка распила. Далее производится выпиливание размеченных участков.

Пример готового треугольного выреза

Шаг 10. Точно так же подготавливается и вторая стропилина. Теперь они должны быть состыкованы друг с другом. Для этого доски сдвигаются как можно ближе друг к другу, наносится разметка, обозначающая место распила. Производится распил и доски могут быть состыкованы.

Подготовлена вторая стропилина

Шаг 11. Стропилины крепятся к мауэрлату при помощи металлических уголков и саморезов. При помощи них же доски закрепляются и на коньке крыши.

Крепление стропильных ног к мауэрлату

Крепление к коньку крыши

Шаг 12. Две стропилины между собой соединяются при помощи металлических пластин и саморезов. Таким образом, устанавливаются две первые конструкции, которые будут располагаться по краям крыши.

Соединение стропилин металлической пластиной

Шаг 13. Для того чтобы было проще ровно установить другие стропила, между крайними конструкциями натягивается веревка строго по горизонтали.

Между крайними элементами натягивается веревка

Шаг 14. Таким же способом производится установка и остальных стропил.

Процесс монтажа стропил

Шаг 15. При необходимости стропила могут быть усилены затяжками, которые крепятся к двум стыкующимся стропилинам.

Схема усиления стропил

Видео – Монтаж стропильной системы

Видео — Монтаж стропил

Видео — Использование ригеля (стяжки) для стропил как элемента интерьера

Висячие стропила считаются достаточно простой конструкцией по сравнению с другими видами стропильных систем. Но спешки во время их установки быть не должно. Важно помнить, что при малейшем перекосе вся работа пойдет насмарку, потому работать нужно внимательно и аккуратно.

Заключение

Висячие стропила – одна из разновидностей стропильной системы, отличающаяся тем, что она не требует никакой внутренней опоры. Благодаря особой конструкции, с помощью такой технологии можно перекрывать постройки с большими пролётами. Чаще всего висячая стропильная система состоит из ферм, реже – из арок. Технология проверена временем и хорошо зарекомендовала себя в качестве стропильной системы, как жилых домов, так и промышленных помещений.

Конструкции крыш с висячими стропилами

Деревянные висячие стропила, которые ещё называют стропильными фермами плотницкой, т.е. ручной, работы, имеют преимущества, выражающиеся в возможности:

  • проектирования помещений больших объёмов, не разделяемых внутренней стеной или колоннами;
  • устройства мансардного этажа свободного пространства в пролётах до 6 м: без стоек и связей между ними.

Почему это возможно? Ответ очевиден на схемах работы наслонных и висячих стропил, показанных на рисунке. В наслонных стропилах нагрузка передаётся на стены и стойку, для которой нужна опора. А для опирания висячих стропил требуются опоры только под нижние концы стропил – наружные стены, потому и открывается внутренний объём помещения. Так работает любая ферма, от простейшей деревянной до сложной железобетонной или металлической.

Кстати говоря, если имеются внутренние опоры в подчердачном помещении, которые поддерживают чердачное перекрытие, то свободное пространство мансарды может быть увеличено до 10 м.

Суть работы висячих стропил — стропильных ферм

Суть работы фермы такова. Нагрузки действуют на стропила, которые являются верхним поясом Фермы.

Под действием нагрузки возникают силы, стремящиеся «растащить» стропила; иными словами, появляется распор Н— горизонтальная составляющая реакции R в усилиях, возникающих в основании стропил. Чтобы распору не удалось растянуть стропила, его нужно погасить или, говоря инженерным языком, воспринять.

Висячие стропила: а – вид конструкции; б – поперечный разрез; в — план раскладки элементов конструкции; 1 – наслонное стропило; 2 – прогон; 3 – висячее стропило – верхний пояс стропильной фермы; 4 – мауэрлат; 5- коньковый прогон; б— подвеска; 7- подкос; 8 — затяжка – нижний пояс стропильной фермы; .9- подвесное чердачное перекрытие; 10- болт; 11 – подбалка; 12 – подкладка; 13 – гидроизоляция; 14 – накладка; 15 – кобылка

Есть разные способы восприятия распора. В нашем случае мы стянем оба нижних конца стропил затяжкой, которая будет являться нижним поясом фермы. Итак, нижний пояс фермы всегда работает на растяжение, воспринимая распор от стропил.

Читайте также:  Как обустроить уголок для домашних животных в своей квартире

Виды стропильных ферм. Элементы стропильных ферм

Вид ферм зависит, прежде всего, от:

  • нагрузок, действующих на фермы;
  • величины пролёта покрытия.

На рисунке приведены некоторые виды стропильных ферм, а узлы соединения элементов – на рисунке.

Виды стропильных ферм (узлы показаны на рисунке): а-е – виды ферм в зависимости от величины пролета; 1 — висячее стропило; 2 — затяжка; 3- чердачное перекрытие; 4 — затяжка, совмещенная с балкой перекрытия; 5 — подвеска (бабка); 6— подвесной потолок; 7— подкос; 8 —дополнительная балка; 9— распорка; 10 – подвесная балка перекрытия.

Простейшая треугольная ферма не имеет иных элементов, кроме стропил и затяжки. Но и пролёт, на котором она работает – наименьший: не более 6 м. Ключевым вопросом системы является опирание фермы на вертикальные конструкции -стены, колонны, и существенную роль здесь играет положение затяжки, которая может располагаться вверху и внизу системы. Итак, в зависимости от положения затяжки опирание стропильной фермы осуществляется по двум вариантам.

  1. Затяжка располагается выше уровня опор фермы, т.е. выше уровня пола чердачного перекрытия. На мауэрлат в этом случае опирается нижний конец стропил, по аналогии с наслонными стропилами. Узел решается, как показано на рисунке. Положение затяжки принимается с таким расчётом, чтобы не мешать передвижению по помещению: либо выше человеческого роста, либо наиболее близко к балкам перекрытия, чтобы была возможность её переступить. Следует принимать в расчёт, что чем выше затяжка, тем неблагоприятнее её работа: тем меньший распор она может воспринять, и, следовательно, тем меньший пролёт ферма может перекрыть. Так, фермы с высокой затяжкой часто применяют при устройстве козырьков над входной группой; при этом фермы имеют разную решётку, что не является необходимостью, а только украшением.
  2. Затяжка – в уровне опор: она опирается на мауэрлат и играет роль балок чердачного перекрытия. Соединение стропила и затяжки осуществляется с помощью врубки и болта. Если нужно сформировать свес, то это можно сделать либо с помощью кобылк, либо посредством выпуска стропила. Если шаг ферм превышает необходимый шаг балок чердачного перекрытия, то балки перекрытия укладываются непосредственно на наружные стены, как балки обычного междуэтажного перекрытия. Связь их с нижним поясом фермы может отсутствовать.

Узлы соединения элементов стропильных ферм: 1 – висячее стропило; 2 – затяжка; 3 – накладка; 4 – затяжка, совмещенная с балкой перекрытия; 5- подвеска (бабка); 6- подбалка; 7- подкос; 8 —дополнительная балка; 9 — распорка; 10— подвесная балка перекрытия; 11 — гвоздь; 12— болт; 13— гидроизоляция; 14 – подкладка; 15 – кобылка; 16 – стальной хомут; 17-соединение балок «на ус»; 18-скоба.

Соединение верхних концов стропил осуществляется либо как лобовой упор (вполдерева), либо с помощью накладки.

В фермах пролётом более 8 м вводится дополнительный элемент — подвеска. Вид её похож на стойку в наслонных стропилах, но нужна она для другого. Её задача — предотвратить провисание затяжки, т.е. затяжка к ней подвешивается, отсюда и название подвески. Это, во-первых. А во-вторых, в случае изготовления ферм из натурального дерева, подвеска образует узел (узел 6 на рисунке называется соединением «на ус»), где отдельные части затяжки соединяются между собой: поскольку длина деловой древесины составляет только 6,5 м, затяжку выполняют составной. Верхний конец подвески зажимают верхними концами стропил с помощью накладок, а к её нижнему концу подвешивают с помощью хомута из полосовой стали затяжку.

Возможный вариант соединения подвески и верхних концов стропил показан на узле 5 — с помощью накладки.

При ещё большем увеличении пролёта – до 12 м – в конструкцию висячих стропил вводятся подкосы , назначение которых обеспечить жёсткость конструкции в плоскости ферм и облегчить работу стропил: подкосы уменьшают расчётную длину стропил и уменьшают их прогиб под действием нагрузок.

При пролёте до 15 м применяют две подвески и спаренные стропила, которые можно сплотить болтами или деревянными шпонками. Конструкция, показанная на рисунке, позволяет устроить помещение, свободное от подкосов и подвесок. Жёсткость конструкции придаёт распорка.

При пролётах, равных или больших 8 м, чердачное перекрытие, как правило, содержит только подвесной потолок нижележащего этажа и при необходимости -утеплитель. Балки или плиты перекрытия без дополнительных опор на таких пролётах не уложить.

Вообще говоря, фермы, показанные на рисунке, д, е, являются скорее ответом на теоретический вопрос, возможно ли треугольной деревянной фермой перекрыть большие пролёты, нежели примером повсеместного практического применения в современном жилищном строительстве. Почему так? Ответов припасено в достатке.

Во-первых, здания пролётом больше 12 м относятся к большепролётным конструкциям и практически не возводятся в жилье, поскольку жилой дом по своему функциональному назначению разделяется на помещения, размеры самых просторных из которых имеют значительно меньшие пролёты.

Во-вторых, проектирование и изготовление подобных ферм требуют определённых знаний и опыта, а специалистов, обладающих такими знаниями, найти не всегда представляется возможным. Проще работать с железобетоном и металлом, в том числе со стальными лёгкими конструкциями.

В-третьих, подвешенные к подвескам деревянные составные затяжки в фермах больших пролётов не имеют достаточной несущей способности, чтобы нести нагрузку от чердачного перекрытия эксплуатируемого чердачного объёма. К ним можно закрепить только конструкцию подвесного потолка нижележащего этажа. Однако жизнь уносит в историю неэксплуатируемые чердаки, тем более таких роскошных объёмов. Сейчас, когда идёт борьба за каждый эксплуатируемый метр жилья, пусть даже как подсобного помещения, применяют другие конструкции, но это уже тема другого курса.

Шаг и жёсткость стропильных ферм

Шаг стропильных ферм принимается из тех же соображений, что и наслонных стропил и составляет в общем случае 0,6. 1,2 м. На стропила фермы – верхние пояса, как и в случае наслонных стропил, крепится обрешётка, на которую потом монтируется кровельный материал. Сечения висячих стропил рассчитываются из тех же соображений, что и сечения наслонных стропил.

Жёсткость системы — одно из основных требований конструкции — в поперечном направлении обеспечивается самой фермой: это геометрически неизменяемая форма — треугольник. А для противодействия ветровым нагрузкам в продольном, вдоль скатов, направлении устанавливают раскосы (диагональные связи) в плоскости стропил в середине каждого ската.

Жёсткость диска покрытия обеспечивается также обрешёткой.

Устройство пола чердачного перекрытия и утеплённой крыши при стропильных фермах

После установки ферм заполняется пространство между затяжками, если они расположены в уровне опор. Состав слоёв аналогичен таковому при устройстве межбалочного пространства в чердачном перекрытии при наслонной стропильной конструкции.

Чёрный пол чердачного помещения укладывается на затяжки. Снизу затяжки закрываются материалом отделки потолка.

Если затяжки расположены выше уровня опор, то пол чердачного помещения монтируется по балкам, как это делается в обычном чердачном перекрытии.

При устройстве тёплых крыш утеплитель так же, как и в наслонных стропилах, закладывается между стропилами.

Стропильные фермы хороши, если в доме есть чердак (мансарда). При отсутствии чердака нижние пояса ферм открыты, они не «прячутся» в чердачном перекрытии. Это можно отнести к недостаткам висячих стропил, но, с другой стороны, фермы можно обыграть, придав им красивый вид.

Висячие стропила – устройство и конструкция стропильной системы

Приветствую вас, друзья! В сегодняшней статье мы подробно рассмотрим все аспекты, касающиеся висячих стропил. Они являются основными составляющими элементами кровли, вместе с которыми формируют каркас замкнутого типа, который обладает высокой прочностью и устойчивостью к воздействию осадков и ветровой нагрузки.

Но прежде чем мы начнем, я кратко хотел бы остановлюсь на видах стропил, которые бывают двух видов – наслонные и висячие – и особенностями их применения.

Виды стропильных систем

Различаются между собой наслонные и висячие стропильные системы способом передачи весовой нагрузки от крыши дома на его стены:

  • Для строения, в конструкции которого не предусмотрены внутренние несущие перегородки, стропильные балки опираются только на внешние стены – такие стропила называются висячими. В этом типе сооружений всегда применяется затяжка, которая объединяет ноги балок, что позволяет существенно снизить распирающую нагрузку от стропил.
  • В случае, если здание обладает внутренними несущими стенами или промежуточными опорами, в конструкции таких сооружений используются наслонные стропила. Эти сооружения, в отличие от висячих элементов, характеризуются простотой в изготовлении и применении, а также меньшим количеством используемого материала. Однако, для их применения потребуется возведение дополнительных перегородок и опорных узлов внутри строения.

Основные узлы висячей стропильной системы

Висячая стропильная система состоит из следующих элементов:

  • Стропильные ноги. Это опорные брусья, в задачу которых входит формирование двускатной крыши. Они изготавливаются из досок или брусков, имеющих следующие размеры: 50х150 либо 100х150 миллиметров. Шаг установки варьируется в диапазоне от 0,6 до 1,2 метра, в зависимости от многих факторов.
  • Мауэрлат – представляет собой брус сечения 100х100 или 150х150 миллиметров. Он монтируется в верхней части несущих стен, в том месте, где на них будут опираться стропильные балки, и выступает в роли устройства по распределению веса кровли, передаваемого на стены и фундамент здания.
  • Затяжка – горизонтальная балка, которая осуществляет стягивание нижних участков стропильных ног. Данный элемент способствует компенсированию нагрузки на распирание, действующую на главные узлы кровли.
  • Подкосы и стойки – это подпорки, выполняющие функцию поддержания стропильных ног, дополнительно защищая их от воздействия нагрузки на изгиб. Они примыкают к верхним или нижним частям балок.
  • Прогон – является элементом, на которую опираются ноги стропил в верхней части крыши.
  • Обрешетка. Представляет собой обрезные доски или бруски, которые предназначены для передачи нагрузки от кровли на стропильные ноги.
  • Конек крыши. Это участок, в котором соединяются 2 ската крыши.

Особенности конструкции висячих стропил

Крыша с висячими стропилами является наиболее простым вариантом фермы, обладающей треугольной формой. Она способна перекрывать пролёты длиной до 17 метров. В её состав входят две стропильные ноги, упирающиеся друг в друга и затяжка, которая их дополняет.

Такая система считается распорной и благодаря её особенностям, возникающее напряжение не передаётся на стены здания.

Всего существует пять видов конструкций, образованных висячими системами.

Треугольная шарнирная арка

Такая конфигурация имеет замкнутую треугольную форму, в которой стропильные балки работают на изгиб, а затяжка — на растяжение. Для того чтобы система правильно работала, высота конька должна быть не меньше 1/6 длины пролёта фермы. Эта конструкция пользуется большой популярностью при устройстве чердаков.

Арка шарнирная с бабкой

Эта конструкция основана на подвешивании бабки к арочному коньку. Система такого типа работает на растяжение, которое возникает от изгиба самой затяжки. В зависимости от характера и назначения конструкции, подвеска может изготавливаться из дерева либо металла. Затяжка может быть выполнена из отдельных компонентов, которые фиксируются на нижнем участке подвески при помощи болтовых соединений.

Арка шарнирная с приподнятой затяжкой

Данная конструкция является аналогом треугольной арки, но в отличие от последней, затяжка фиксируется не внизу стропильных ног, а вверху сооружения. Такая форма соединения весьма популярна при создании полноценных мансардных помещений. Крепление затяжки к стропильной ноге осуществляется посредством врубки полусковороднем и при помощи болтового соединения. Чем выше располагается затяжка, тем большее растягивающее усилие она воспринимает.

Арка шарнирная с ригелем

В этой конфигурации в качестве опорного узла выступает неподвижный элемент шарнирного типа. Крепление с мауэрлатом осуществляется за счёт опорного бруса или посредством врубки зубом. Сами распределительные балки необходимо жёстко закреплять к несущим стенам. При больших распорных нагрузках внизу конструкции может устанавливаться затяжка.

Арка с подвеской и подкосами

Этот тип является некоторым подобием трёхшарнирной арки с подвеской. В систему висячих стропил, конструкция которых претерпела небольшие изменения, были введены подкосы, избавившие сооружение от избыточного напряжения. Когда на подвеску воздействует растягивающее напряжение, происходит сжатие подкосов и арка приобретает жёсткую структуру.

Способы крепления стропильных ног

Соединение основных элементов висячих конструкций чаще всего осуществляется при помощи двух методов.

Двойным зубом

Способ используется в тех случаях, когда крыша является достаточно пологой и угол наклона скатов относительно горизонтальной поверхности составляет менее 35 градусов.

Применяться может двойной зуб как с шипом, так и без него. Для первого элемента в балке делаются два упора, в крайнем из которых вырезается шип, а в стропильной ноге устраивается соответствующее отверстие, подогнанное по размерам. Для правильной работы конструкции, геометрические размеры этих компонентов должны максимально совпадать.

Болтом и хомутом

Технология заключается в следующем: в стропильной ноге срезается торцовая часть, далее она устанавливается на балку в то место, где вырезана выемка и закрепляется болтом. Это соединение должно располагаться перпендикулярно верхней части стропильного элемента. В некоторых случаях может использоваться соединение с использованием хомута.

Принципы расчета

Для проведения грамотного расчёта стропильной конструкции необходимо руководствоваться следующими принципами:

  • Климатическими факторами, преобладающими в конкретном регионе – следует учесть такие моменты, как средний уровень осадков, выпадающих за год, а также снеговые и ветровые нагрузки;
  • Типом конструкции висячих стропил;
  • Значениями углов наклона, в соответствии с которыми будут установлены скаты;
  • Высотой стропильного треугольника;
  • Размерами и количеством карнизных свесов;
  • Расстояниями между стропилами;
  • Архитектурной формой строения;
  • Характеристиками материалов, которые предполагается использовать в конструкции крыши.

Стропильная система проектируется с учётом конструктивных особенностей будущего сооружения: в расчёт идёт не только длина пролёта фермы и размер сечения стропильных ног, но и характеристики таких важных деталей, как ригели, подкосы и бабки.

Монтаж висячих стропил

Для проведения работ по монтажу стропил потребуются следующие инструменты:

  • строительный уровень;
  • топор;
  • молоток;
  • нож;
  • карандаш;
  • отвесное приспособление;
  • рулетка;
  • ножовка.

В качестве примера рассмотрим монтаж треугольной трехшарнирной арки с приподнятой затяжкой, как одного из самых популярных вариантов, позволяющих сделать мансарду.

Для установки системы с висящими стропилами необходимо выполнить следующие шаги:

  • Осуществить подъём на перекрытие стропильного бруса;
  • Установить и соединить стропила в верхней части. Сделать это можно несколькими способами:
    • выполнив запил на обеих стропильных ногах (что увеличивает прочность всей конструкции), а соединение выполнить с помощью болта и гайки;
    • запилить стропила в стык, и соединить металлической пластиной или набив брусок;
  • Сделать разметку в месте опирания стропила на мауэрлат, после чего на стропильной ноге сделать выемку, позволяющую увеличить надежность опоры. Провести эту же операцию по формированию выемки на второй балке;
  • После того, как ферма подогнана по размерам, на ее основы нужно сделать шаблоны для левой и правой стропильной ноги – это позволит удобно подготовить новые фермы на земле, не занимаясь их подъемом наверх. В качестве основы для шаблона можно использовать фанеру;
  • Установить стропила на край кровли и зафиксировать к мауэрлату при помощи гвоздей;
  • Подготовить еще одну ферму, и смонтировать ее на противоположной стороне крыши. Между ними натягивается веревка, которая будет выступать в роли уровня для следующих стропильных ферм;
  • Установить горизонтальный брус (затяжку). Данный компонент используется для связывания стропильных ног и уменьшения распорных сил, передающихся от кровли на стены строения – чем выше она закреплена, там большие нагрузки на растяжение испытывает. Врубка затяжки в стропило выполняется полусковороднем, а крепление осуществляется с помощью болтов. Лучше если затяжка будет из цельного бруска, но при необходимости наращивания используются гвозди или болты;
  • Выполнить установку остальных ферм кровли в соответствии с разметкой.

Изначально, при формировании системы из висячих стропил, фиксация ног к мауэрлату выполняется с использованием гвоздей. После завершения сборки, данный участок рекомендуется укрепить:

  • специальными полосами (шинами), изготовленными из тонкой стали. Для этого стропильный брус оборачивают шиной, далее с обеих сторон в металлическую полосу забивают гвозди либо ввинчивают шурупы.
  • Металлическими уголками (крепление осуществляется на саморезы).

Используя перечисленные метод дополнительного крепления, можно значительно усилить конструкцию кровли и избежать её повреждений при различного рода нагрузках. В заключении рекомендую ознакомиться с подробным видео-гайдом по устройству двускатной кровли с использованием висячих стропил:

Если у вас появились вопросы по другим разновидностям конструкций висячих стропил – пишите об этом в комментариях, подробно разберем.

Ссылка на основную публикацию