Это простые и понятные в деле возведения конструкции. Кроме того, узлы соединений элементов наслонных стропил наиболее отработаны.
Наслонные стропила с двух сторон опираются на горизонтальные элементы конструкции. Здесь возможны два варианта.
Конструкция наслонных стропил: а - односкатной крыши; б - двухскатной крыши; в - схема работы наслонных стропил; 1 - мауэрлат; 2 - стропило; 3 - обрешётка; 4 - кобылка; 5 - коньковый прогон (конёк); 6- стойка; 7- подкос в плоскости стоек; 8 - подкос под стропило (в плоскости стропил); 9 - лежень.
В односкатных крышах оба конца стропил опираются на наружные стены. Учитывая возможную длину стропил 6,5 м, пролёт (расстояние между стенами) не должен превышать 5...5,5 м. Это простейшая стоечно-балочная конструкция, которая не включает в себя никаких дополнительных элементов.
Говоря о параметре наибольшей длины стропил, мы имеем в виду натуральное дерево, а не клеёную древесину, длина бруса из которой может быть значительно больше.
В двухскатных, четырёхскатных и многоскатных крышах нижний конец стропил также опирается на наружную стену, а верхний конец опирается на прогон:
Прогон, в свою очередь, опирается на стойки, которые установлены на внутренние опоры - стены, колонны.
В обоих вариантах суть наслонных стропил остаётся - это работа стоечно-балочной системы, схема работы которой в случае наслонных стропил показана на рисунке.
Таким образом, получается, что достоинство простоты и незамысловатости наслонных стропил может быть перекрыто некоторыми недостатками такой системы в двух- и более скатных крышах:
Указанные недостатки могут быть устранены при проектировании продольных подкосов, об этом позже.
В изучении этого материала Вам нужно запастись терпением и вниманием, поскольку к рассмотрению будет предложено много рисунков, взаимосвязанных между собой.
Стропильные конструкции являются классическим примером многоэлементных конструкций.
Сопряжение элементов производятся с помощью врубок, нагелей, скоб, гвоздей, металлических накладок.
Какова роль каждого элемента в этой системе, посмотрим в односкатных и двухскатных с вальмовым скатом крышах.
Мауэрлат . Мауэрлат укладывается по верхнему обрезу стен и служит для равномерного распределения нагрузки от стропил на стену. Чтобы не произошло загнивания деревянного мауэрлата, его отделяют от каменной стены прослойкой из какого-либо гидроизолирующего материала: подойдёт рубероид, толь, гидроизол и другие материалы с подобными свойствами.
К мауэрлату стропила крепятся с помощью лобового упора или врубки.
Стропила выступают за внешнюю поверхность стены на 600...800мм, образуя таким образом карниз (свес); с помощью свеса отводятся от стены атмосферные осадки. При этом возможно два решения свеса крыши:
В пределах свеса кровли просветы между стропилами зашивают каким-либо материалом, например досками.
Во избежание срыва кровли в ветреную погоду стропила необходимо закреплять противоветровыми связями. На рисунке показано, как это делается. Каждое второе стропило обкручивают хомутом из проволоки (0 4...6 мм), которую затем анкером (костылём) крепят к стене. Закрепление можно произвести к балочным элементам чердачного перекрытия, но это может неблагоприятно сказаться на работе перекрытия.
Схема разрезов стропильных конструкций четырехскатных крыш с вальмой
Схемы разрезов стропильных конструкций двухскатных крыш с вальмой: а - вид конструкции и продольный разрез; 6 - конструкция при центральном положении внутренней опоры; в - то же, при ее нецентральном положении; г - конструкция при двух внутренних опорах; 1 - коньковый прогон; 2 - стропило; 3 - мауэрлат; 4 - стойка; 5 - лежень; 6 - подкос в плоскости стропил; 7- схватка; 8 - прогон; 9 - накосное ребро; 10 - шпренгель; 11 - подкос в плоскости стоек; 12 - нарожник; 13 - кобылка; 14 - прибоина; 15 - брус под накосные ребра; 16 - обрешетка.
Узел опирания стропила на мауэрлат: а - опирание стропила без кобылки; б - то же, с кобылкой; в - опирание стропила на мауэрлат, закрепленный к стене проволочной скруткой; г - то же, при закреплении мауэрлата анкером; 1 - свес стропила; 2 - стропило; 3 - мауэрлат; 4 - противоветровая связь (скрутка из проволоки через одно стропило); 5- гидроизоляция; 6- анкер; 7- кобылка; 8- противоветровая связь; 9- проволока-скрутка, заложенная в кладку через 1,5...2 м; 10 - анкер, заложенный в стену через 1,5...2 м.
Возможно крепление стропил к мауэрлату, но тогда мауэрлат необходимо закрепить к стене, чтобы исключить срыв крыши при сильной ветровом напоре. Одним из способов крепления является обкручивание мауэрлата проволокой-скруткой через каждые 1,2... 1,5 м. Проволоку заранее закладывают в стену в процессе её возведения. Как вариант, мауэрлат крепят к стене анкерами. Анкер представляет собой длинный стальной стержень (это может быть кусок стержневой арматуры), который пробивает насквозь мауэрлат и вбивается в подготовленное отверстие в стене, длина анкера - не менее 0,5 м. Оба способа одинаково хорошо крепят мауэрлат; какому из них отдать предпочтение, зависит от умения мастера.
В односкатной крыше верхний конец стропил аналогичным образом укладывается на стену.
Коньковый прогон . В двухскатной крыше при центральном положении внутренней опоры верхний конец стропил поддерживает коньковый прогон. Если стропила противоположных скатов расположены в одной плоскости, то они скрепляются между собой деревянной или металлической накладкой. Возможно соединение врубкой стропил «вполдерева». Если же стропила укладываются на коньковый прогон попеременно, то они просто сбиваются гвоздями.
В случае нецентрального расположения внутренней опоры коньковый прогон как таковой отсутствует. Тогда стропила с одной стороны укладываются на боковой прогон, а коньковое ребро образуется упиранием друг в друга стропил противоположных скатов. Соединение стропил в коньке также можно соединить с помощью накладок.
Стойки и лежень . Коньковый прогон поддерживается стойками, которые устанавливаются с шагом 3...6 м:
Подкосы . Очень важными элементами в системе наслонных стропил являются подкосы, которые устанавливаются в продольном и поперечном направлениях.
Подкосы в продольном направлении:
Соединение подкосов к коньковому прогону производится с помощью врубки.
В задачу поперечных подкосов входит:
Узлы соединения элементов стропильных конструкций: 1 - коньковый прогон; 2 - стропило; 3 - скоба (стержень d = 12 мм); 4 - стойка; 5 - лежень; 6 - подкос в плоскости стропил; 7- схватка; 8- прогон; 9- накосное ребро; 10 - доски с двух сторон подкосов; 11 - подкос в плоскости стоек; 12 - гидроизоляция; 13 - гвозди; 14 - прибоина; 15 - болт d=12мм.
На внутренних опорах подкосы желательно устанавливать с двух сторон, чтобы погасить распор, возникающий в нижней части подкосов. Но иногда можно отступить от этого правила. Например, когда нужно организовать внутренне пространство.
Крепление нижней части подкосов может производиться:
Опирание стропил на подкосы происходит и в случае ассиметричного расположения внутренних опор и при значительных пролётах: стропила на одном скате опираются на боковой прогон и подкосы, а на другом - на подкосы; в верхней точке стропила упираются друг в друга. Стропила могут опираться и с двух сторон на боковые прогоны, что происходит в случае двух внутренних опор.
Схватка (стяжка) . При значительных пролётах в общую конструктивную схему вводят горизонтальный элемент - схватку, или стяжку. Схватка придаёт дополнительную жёсткость в поперечном направлении и гасит возникающий в конструкции распор. Схватку располагают ниже прогонов.
Диагональные стропила . Накосные рёбра и рёбра разжелобков (ендов) в местах пересечения скатов делают из диагональных стропил. Диагональные стропила, накосные и ендовые, часто бывают значительной длины и испытывают большие нагрузки, чем рядовые стропила. Чтобы их разгрузить, вводят подкосы в виде балок или шпренгелей; в виде опоры подойдут и стойки.
Диагональные стропила опираются на коньковый прогон. Если конькового прогона нет, то обходятся прибоиной, подбитой к стропилам.
Для опоры диагональных рёбер вместо прибоины может быть изготовлен специальный брус, их поддерживающий.
Нарожники . Вальмовый скат формируется за счёт нарожных стропил (нарожникое), с одной стороны опирающихся на мауэрлат, а с другой - на накосные рёбра.
Все нижние опорные узлы стропильных конструкций располагают на некотором расстоянии от верхнего уровня чердачного перекрытия; это нужно для удобства периодического осмотра узлов. В малоэтажных домах достаточно 150...400 мм.
Несмотря на то, что о жёсткости стропильной конструкции упоминалось в предыдущем подпараграфе, считаем нужным ещё раз об этом сказать.
Жёсткость конструкции в поперечном направлении вполне обеспечивается за счёт того, что стропила расположены в противоположных скатах, поэтому удерживают конструкцию от скособочивания. Обрешётка, которая потом набивается под кровельный материал, также способствует жёсткости. При значительных пролётах вводим подкосы.
Иная картина наблюдается в продольном направлении: здесь от потери конструкцией жёсткости не удержит ничего, если не принять меры. Такими мерами являются подкосы, которые монтируются между стойками, в их плоскости. Кроме обеспечения жёсткости подкосы в продольном направлении выполняют и другие функции, о которых было рассказано выше.
В частном домостроении элементы стропильных конструкций выполняются, как правило, из дерева. Отдельные элементы, например прогоны, большой длины накосные рёбра и другие, могут быть выполнены из стального проката. При этом нужно принимать меры по изоляции дерева и металла в местах их соединения.
На практике параметры стропильных элементов рассчитываются в зависимости от нагрузок: снеговой, ветровой, массы самой стропильной конструкции и кровельного материала. Ориентировочно можно воспользоваться данными таблицы, которые ориентированы на предложения современного строительного рынка.
Стропила раскладываются с шагом 0,6... 1,2 м. Шаг рассчитывается не только в зависимости от нагрузок, действующих на конструкцию, включая массу кровельного материала, но также от расчётного пролёта стропил и их сечений. В таблице показана зависимость шага стропил от материала кровли и пролёта (рассчитано для II климатической зоны).
Как уже говорилось выше, стропильная конструкция выполняет несущие функции. Если чердачное или мансардное помещение предполагается быть тёплым, то нужно предусмотреть теплоизоляцию его от наружного холодного воздуха. Тогда мы будем иметь дело с совмещённой крышей, в которой несущие и ограждающие (прежде всего, теплоизолирующие) функции соединены в одной конструкции.
Утепляющий слой прокладывают между стропилами (лучше минеральную вату - негорючий материал). Снизу утеплитель поддерживает обшивка потолка. Со стороны помещения утеплитель защищается пароизоляцией. Полный состав слоёв рассмотрен в разделе «Кровли».
При необходимости дополнительной теплозащиты утеплитель может располагаться не только между стропилами, но и под ними. Это целесообразно делать, если высоты сечения стропил недостаточно для размещения между ними утеплителя требуемой толщины. Например, для условий Москвы и области требуется 200 мм утеплителя, тогда как расчёт показывает, что высоты сечения стропил достаточно 150 мм.
Расположение утеплителя в стропильной конструкции: а - утеплитель между стропилами; б - утеплитель между и под стропилами; в - утеплитель на стропилами; 1 - стропило; 2 - утеплитель; 3 - пароизоляция.
Иногда утеплитель располагают над стропилами. В этом случае стропила открыты и могут быть красиво обыграны соответствующим архитектурным замыслом.
Не надо прямолинейно воспринимать, что утеплитель нужен только для утепления в холодных районах. Этот материал не зря называют теплоизолирующим. В теплых районах он поможет предотвратить перегрев чердачного помещения.
Конструкция крыши – сложная система, в которую ходят опорные элементы, гидроизоляционное покрытие, утеплитель и пароизоляция. Все кровельные узлы подвергаются воздействию временных и постоянных нагрузок, поэтому они должны обладать высокой несущей способностью, чтобы избежать деформацию или даже обрушение кровли. Чтобы гарантировать прочность и долгий срок эксплуатации, выполняют точный расчет, определяющий состав каркаса, расстоянием между его элементами, а также их сечение. Как правило, в частном домостроении используется наслонная стропильная система, позволяющая перекрывать сооружения шириной до 16 метров. В этой статье мы расскажем о ее устройстве, особенностях и основных узлах.
Конструкция, состоящая из взаимосвязанных опорных элементов, поддерживающих кровельные скаты, называется . Она выполняет функции своеобразного каркаса, придающего уклон и форму кровле. Монтаж кровельной конструкции выполняется только после того, как сделан расчет нагрузок, которые будут воздействовать на нее в процессе эксплуатации. Правильно сконструированный каркас решат следующие задачи:
Обратите внимание! Стропильной системой наслонного типа называется опорная конструкция крыши, которая включает в себя вертикальные стойки, опирающиеся на внутренние несущие стены. Монтаж такого каркаса выполняется, если посредине дома располагается капитальная стена, установленная на фундамент. Крыша с наслонной стропильной системой испытывает напряжение только на изгиб, благодаря чему ей не требуются компенсирующие распирание элементы.
Перед тем как выполнить монтаж кровли, необходимо сделать точный расчет нагрузок, которые будут на нее воздействовать, а также составить подробный проект. Эти нехитрые вычисления помогут определить, какие элементы войдут в наслонную стропильную систему, рассчитать их сечение и расстояние между ними. Если крыша имеет опору на внутренние несущие стены, то ее каркас состоит из следующих компонентов:
Важно! В конструировании наслонной стропильной системы главное, перед тем как выполнять монтаж, правильно выполнить расчет постоянных и временных нагрузок, которым подвергается крыша дома. Отличительными чертами каркаса этого типа является использование внутренних несущих стен для установки лежня, вертикальных строек, поддерживающих коньковой конструкции.
Крыша подергается нескольким видам нагрузок, в том числе нагрузке на распирание и на изгиб. Чтобы компенсировать эти напряжения, а также чтобы сделать стропильную систему устойчивой и жесткой, используется большое количество компенсирующих элементов, сечение которых определяет расчет. Для предотвращения деформаций каркаса монтаж кровли выполняют, используя подвижные крепления. Наслонные стропила бывают следующего типа:
Опытные кровельщики для перекрытия деревянных домов, еще не завершивших процесс усадки, используют безраспорные стропильные каркасы, подвижные опоры которых могут компенсировать деформации, возникающие при постепенном высыхании древесины. Расчет состоит в том, что не жестко закрепленная конструкция будет оседать вместе с коробкой дома.
Конструкция наслонного стропильного каркаса кровли зависит от многих факторов. На состав системы влияет уклон скатов, климатические условия в зоне строительства, выбранный кровельный материал. Чтобы учесть все эти критерии, нужно выполнить расчет нагрузок на кровлю. В зависимости от ширины перекрываемого сооружения, стропильный каркас крыши имеет следующие особенности:
Учтите, что максимальная длина стропильных ног наслонного каркаса ограничивается стандартным размером пиломатериалов, составляющим 6 метров. Конечно, можно изготовить наборные стропила или надставить кобылки, но такая конструкция получится менее прочной.
Стропила представляют собой основной опорный элемент конструкции любой крыши. Способов установки их существует множество. Очень часто кровли домов собирают, к примеру, на наслонных распорных стропилах. Их основной особенностью является то, что работают они в процессе эксплуатации кровли и на изгиб, и на сжатие. То есть передают на стены не только вертикальное, но и горизонтальное усилие.
По сути, такие стропила являются переходным вариантом от наслонных безраспорных к висячим. Вертикальную нагрузку они передают через коньковый прогон и стойки. Распорное же давление такие стропила оказывают на стены из-за того, что крепятся к мауэрлату или балкам жестко. При таком способе фиксации в каркасе кровли неизбежно возникает горизонтальное напряжение. Схема наслонных стропил распорных, представленная ниже, демонстрирует принцип их работы наглядно.
Перед монтажом крыши, конечно же, должны быть разработаны подробные схемы установки всех ее элементов, в том числе и стропил. При составлении проекта каркаса кровли прежде всего следует определиться:
К расчету этого параметра стоит подойти максимально ответственно. От того, насколько правильно будет выбран угол, напрямую зависит надежность и долговечность такой конструкции, как крыша с наслонными стропилами. Лучше всего, конечно, устроить над зданием кровлю покруче. В этом случае в доме можно будет оборудовать жилой чердак или мансарду. К тому же и смотрятся загородные здания с такими крышами солиднее. Однако обходятся крутые кровли, разумеется, дороже пологих.
Помимо особенностей эксплуатации будущей крыши и архитектуры здания, при выборе угла наклона скатов нужно учитывать еще и такие факторы, как:
Для каждого конкретного кровельного материала существует свой собственный минимально допустимый показатель угла наклона. Так, к примеру, для металлочерепицы он составляет 12-14 градусов, для шифера - 22 градусов и т. д. При разработке проекта это, конечно же, нужно учитывать.
Возможную ветровую и снеговую нагрузку на кровлю определяют по специальным таблицам, составленным для каждого конкретного региона. В большинстве районов России оптимальным углом наклона скатов с учетом этих показателей является 30-45 градусов.
По вполне понятным причинам, самой важной частью каркаса крыши являются именно наслонные стропила. Конструкция (и узлы, и сами ноги) их, как основного в данном случае опорного элемента, должна быть максимально устойчивой и прочной. Поэтому к выбору пиломатериала для них нужно подойти как можно более ответственно.
Чаще всего для стропил крыш загородных домов используется сосновый брус. В такой древесине содержится очень много смол, а поэтому она довольно-таки устойчива к воздействию влаги. Помимо этого, сосновые пиломатериалы имеют достаточно большой запас прочности и не слишком дорого стоят.
Сечение бруса для опорных элементов каркаса кровли рассчитывают с учетом следующих факторов:
Устанавливаться наслонные стропила могут с шагом от 50 до 120 см. В тех регионах, где зимой выпадает много снега, расстояние между этими элементами обычно делают поменьше. То же самое касается и крыш, отделанных тяжелым кровельным материалом, к примеру глиняной черепицей. Если же осадков в регионе в холодное время года выпадает не слишком много, можно сэкономить и установить стропила с большим шагом. В европейской части России при использовании для обшивки кровли ондулина или профилированного листа стропила обычно монтируют на расстоянии примерно в 80-100 см друг от друга.
Что касается необходимой длины ног, то ее определить довольно-таки просто. Конструкция наслонных стропил, как и любых других, такова, что во фронтальной проекции крыша дома обычно представляет собой равнобедренный треугольник. Поэтому для того чтобы рассчитать длину ноги, нужно просто разделить половину длины пролета здания на косинус угла наклона ската. К полученной цифре следует прибавить примерно 40 см на свесы.
Зная длину и определившись с расстоянием между ними, можно легко выяснить, какое у них должно быть сечение. Для этого нужно воспользоваться специальными таблицами. Чаще всего под стропила берут брус сечением 150х150 см. Под мауэрлат, поскольку на него в процессе эксплуатации приходится серьезная нагрузка, обычно используют материал потолще - 150х200 или 200х200 см.
Мауэрлат к бетонным и кирпичным стенам обычно закрепляется на анкера, предварительно вмурованные в кладку или раствор. Способов же фиксации собственно самих стропил существует несколько:
Монтируются стропила при сборке каркаса крыши или непосредственно на мауэрлат, или на выступающие за пределы плоскости стены балки. В последнем случае крепление может выполняться двумя способами:
При креплении непосредственно на мауэрлат в стропиле вырезается только посадочное гнездо. Жесткая фиксация при этом производится чаще всего с использованием специальных Их устанавливают по бокам ноги и закрепляют болтами. Чтобы снизить горизонтальную нагрузку на стены от крыши, иногда на стропило снизу также набивают брус (для упора в мауэрлат). Такой узел крепления обычно дополнительно фиксируется проволокой-катанкой. Ее вмуровывают в стену еще на этапе кладки или заливки армирующего пояса.
Иногда деревянные наслонные стропила закрепляют на мауэрлате и на узел из трех гвоздей. Это также довольно-таки надежный способ. В этом случае один гвоздь забивается в середине стропила, а два других под небольшим углом по обеим сторонам от него. При таком способе крепления также целесообразно дополнительно использовать проволоку-катанку. Иногда вместо нее применяются и специальные хомуты, обхватывающие стропило над мауэрлатом.
Вверху наслонные стропила могут фиксироваться также несколькими способами. Иногда их крепят непосредственно на коньковом прогоне методом врубки, но чаще все же соединяют попарно над ним. В последнем случае собираться фермы могут методом «в полдерева» или с использованием толстых стальных пластин либо брусков.
Поскольку наслонные распорные стропила передают на стены в том числе и горизонтальную нагрузку, на больших пролетах их, как и висячие, иногда дополнительно соединяют попарно ригелем под коньком.
Собирается наслонная система стропил дома этой разновидности следующим образом:
После того как основа каркаса кровли будет собрана, приступают к монтажу утеплителя, гидроизолятора, обрешетки и кровельного материала.
Очень часто каркас этой разновидности устанавливают на больших домах с широкими прогонами. В этом случае, чтобы избежать необходимости использования толстого бруса, а следовательно, и ненужных расходов, в конструкцию кровли обычно включают дополнительные элементы - подкосы или подстропильные балки. Первые одним концом крепят в месте соединения стойки и лежня, а вторым, под углом в 45 градусов, - к самому стропилу. В результате получается дополнительная опора, не позволяющая ноге слишком сильно изгибаться при серьезных нагрузках. Срезать подкос нужно точно под углом в 45 градусов. Наличия зазоров между ним, стойкой и ногой не допускается.
Использование позволяет собирать еще более надежные крыши на домах с очень широкими пролетами. В этом случае коньковый прогон не устанавливается. Вместо этого вдоль стен сначала монтируются два лежня, на которые крепятся стойки. На них и укладываются балки, надежно поддерживающие наслонные стропила. Узлы крепления в данном случае выполняются по той же схеме, что и на мауэрлате. То есть в стропиле сначала выбирается посадочное гнездо, а затем оно крепится на балку с помощью уголков.
Используют наслонные стропила распорные в основном только на домах с кирпичными, блочными или монолитными стенами. Связано это прежде всего с тем, что в данном случае крепление к мауэрлату производится жестко. На деревянные дома стропила этой разновидности не устанавливают, потому что такие здания после постройки способны давать сильную усадку. В результате жестко закрепленную на верхнем венце кровлю может просто-напросто повести. На таких домах стропила фиксируют к мауэрлату на специальных элементах - «салазках», обеспечивающих их подвижность.
Как видите, рассчитать и установить наслонные распорные стропила самостоятельно не так уж и сложно. Однако, какой бы способ их крепления к мауэрлату, балкам и прогонам не был выбран, все работы нужно производить тщательно - с использованием качественных без нарушения технологий. В противном случае крыша получится ненадежной и в скором времени потребует ремонта либо даже переустановки.
Наслонными называют стропила, которые одним своим концом опираются на стену здания, а другим – на коньковый брус или прогон, расположенный вдоль линии пересечения скатов. Конек поддерживается стойками, которые, в свою очередь, также должны иметь опору, поэтому наслонные стропильные системы устанавливают только в зданиях, имеющих внутренние несущие стены. Конструкцию крыши дополняют обрешетка, на которую укладывается кровельное покрытие, и вспомогательные элементы: подстропильные стойки, подкосы, и схватки.
Крепление стропил в точках опирания может осуществляться различными способами. В зависимости от этого опора может быть жесткой, шарнирно-неподвижной или шарнирно-подвижной. Тип опоры определяет величину и направление усилий, передаваемых стропилом на опорные конструкции под действием всей совокупности нагрузок (ветер, снег, собственный вес стропил, обрешетки и кровельного пирога). По этому признаку наслонные стропильные системы делятся на:
Безраспорная система
В стропильных системах данного типа каждое стропило работает на изгиб, передавая на стены и конек только вертикальные усилия. Такую схему распределения нагрузок можно реализовать одним из трех способов:
А) Нижнюю часть стропила упирают в мауэрлат посредством специального выреза – врубки, или прикрепляемого к нему опорного бруска. В верхней части стропила также выполняется врубка, но срез делают косым, то есть под таким углом, чтобы торец стропила не упирался в коньковый брус и оно могло свободно сгибаться. Несмотря на то, что максимальный изгибающий момент формируется в середине пролета стропила, а в верхней части балки его значение практически равно нулю, существуют ограничения на глубину подреза стропила в коньковом узле:
— не более 30% высоты сечения, если она составляет 180 мм;
— не более 40% высоты сечения, если она лежит в пределах от 120 до 180 мм;
— не более 50% высоты сечения, если она составляет 120 мм.
Б) В точке опирания стропила на мауэрлат выполняют опору типа «ползун», допускающую поворот и продольное смещение стропила. Для предотвращения отрыва стропила от мауэрлата во время сильного ветра его прикручивают проволочными скрутками к забитым в стену костылям. Верхний конец стропильной ноги крепят к коньковому прогону посредством гвоздей, болтов или саморезов.
В) В этом варианте нижняя опора стропил делается шарнирно-подвижной (ползун), а верхняя – жесткой (в науке о сопротивлении материалов такой вариант опоры называют «заделкой»). Наибольшее значение изгибающего момента приходится в этом случае на верхнюю опорную часть стропила, при этом уменьшается его прогиб и увеличивается несущая способность.
Распорная система
От описанных выше вариантов распорная стропильная система отличается тем, что опорный узел каждого стропила вместо двух степеней свободы имеет всего одну. Например, в варианте «а» верхняя часть стропила не просто опирается на коньковый брус, а жестко прикрепляется к нему с помощью гвоздей, болтов или пластин с саморезами. При таком способе крепления на стену передается горизонтальное усилие (распор), направленное наружу. Это усилие тем меньше, чем более жестким является конек, поэтому в деревянных домах, стены которых распорные усилия выдерживают хуже кирпичных, жесткость конька усиливают установкой дополнительных стоек, подкосов и балок.
Дополнительные элементы стропильных систем
Для повышения устойчивости стропильной системы применяют горизонтальный элемент (схватку). В нормальных условиях схватка работает на сжатие, разгружая стропильные ноги. В аварийных ситуациях, когда коньковый прогон, не выдерживая нагрузки, дает чрезмерный прогиб, схватка начинает работать на растяжение, удерживая стропильную систему от окончательного разрушения. Высота схватки над уровнем перекрытия составляет 1800 мм. Таким образом, она не препятствует перемещению людей в чердачном помещении. Отверстия в схватке делают так, чтобы крепеж устанавливался без зазора, поэтому схватка начинает выполнять свою предохранительную функцию при малейших нарушениях геометрии конька.
Кроме схваток применяют стойки и подкосы, которые устанавливаются под срединной частью стропила, превращая последнее в неразрезную балку с двумя пролетами. Минимальный угол между осью подкоса и горизонтом составляет 45 градусов. Крепятся эти элементы к стропилам и балкам перекрытия с помощью опорных брусков или металлических накладок.
При наличии двух или более внутренних несущих стен на них можно уложить опорный брус или доску – лежень. В этом случае стропильную систему можно усилить сквозными прогонами, использующими лежень в качестве опоры.
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.
Различаются между собой наслонные и висячие стропильные системы способом передачи весовой нагрузки от крыши дома на его стены:
Висячая стропильная система состоит из следующих элементов:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Соединение основных элементов висячих конструкций чаще всего осуществляется при помощи двух методов.
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.
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.
Для проведения грамотного расчёта стропильной конструкции необходимо руководствоваться следующими принципами:
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.
Для проведения работ по монтажу стропил потребуются следующие инструменты:
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:
Изначально, при формировании системы из висячих стропил, фиксация ног к мауэрлату выполняется с использованием гвоздей. После завершения сборки, данный участок рекомендуется укрепить:
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.
