Трехшарнирная треугольная арка с подвеской или бабкой

Виды висячих стропил. Учимся делать двускатную крышу над срубом

Конструкция висячих стропил представляет собой вид замкнутого треугольника – самая простая ферма. Этот треугольник состоит из двух стропильных ног, сомкнутых верхами и затяжки между ними внизу.

Образуется распорная конструкция, которая, однако, распор на стены здания не передает, а нейтрализует затяжкой. Хоть простейшая ферма и является распорной конструкцией, как и наслонные стропильные системы, которые конструируются и распорным и безраспорным методом с креплением мауэрлатной балки, но давление висячие стропила оказывают только вертикальное. Напряжение при распоре, которое возникает в ферме, не проявляется, в конструкции и поглощается. Висячая стропильная система не предполагает обязательного применения мауэрлата и намного упрощает приспособление узлов опирания стропильных ног на стены. Для избегания смятия древесины и общего увеличения площади опоры узла опирания конструкции достаточно будет на слой изоляции проложить доску, что также выровняет ферму по горизонту.

Далее рассмотрим подробнее конструктивные схемы висячих стропильных систем:

Трехшарнирная треугольная арка

Трехшарнирной треугольной аркой часто называют простейшую ферму, которая представляет собой вид замкнутого треугольника (рис.). Балки стропил в ней работают на изгиб и аналогично наслонным стропильным конструкциям рассчитывают единично на сжатие каждую однопролетную стропильную ногу. Конек конструкции рекомендуют в практике поднимать на высоту не менее 1/6 всего пролета арки. Затяжка в такой схеме работает только на растяжение и не является несущей полезной частью этой конструкции, поэтому заменить ее можно на тяж из стали.

Чтобы уменьшить величину изгиба стропильных ног, упирающихся друг в друга, коньковый узел врубают с эксцентриситетом (рис.). В этом случае при воздействии внешней нагрузки от собственного веса, кровли или атмосферных явлений появляется дополнительный изгибающий момент противоположного действия. Дополнительно это дает возможность применять балки меньшего сечения.

Расчеты узлов врубки стропил в затяжку должны дополняться расчетами на смятие и скол древесины. Базисной точкой стыкуемых частей должна быть середина подкладки (рис.), по требованию СНиПа ось затяжки должна располагаться по центру ослабленного сечения, не то в затяжке появляется дополнительный прогибающий момент. Если невозможно выдержать размеры врубок, необходимо поменять брусья на другие с иным сечением. А можно перейти к другой системе, например, к лобовой врубке двойным зубом.

В практике рекомендуют применять ортогональную врубку, в которой площадка опоры врубки размещается перпендикулярно к продольной оси стропильной ноги. В такой лобовой врубке карнизного узла стропильная нога отпиливается под прямым углом и в этом облике прилегает к врубке затяжки. Существует и биссектрисный тип лобовой врубки, в которой площадь опирания стропила и затяжки увеличивается, соответственно увеличивается площадка смятия древесины. В биссектрисной врубке концы стропильных ног отпиливают по биссектрисе внешнего угла соединения затяжки и стропил. Биссектрисная врубка при перегрузке в силу рассыхания карнизного узла сменяет нрав собственной работы и уступает преимущество ортогональной врубке за исключением случая больших углов примыкания элементов.

Врубка карнизного узла двойным зубом обязывает располагать площадки смятия перпендикулярно к оси стропила. Площадка скалывания зуба более глубокого должна быть на пару сантиметров глубже платформы скалывания первого зуба, равная глубина врезки обоих зубьев не допускается. Площадка второго зуба должна нести начало с точки пересечения стропила с верхней кромкой затяжки.

В карнизном узле зубья выполняют назначение страховки, затягивая собой конструкцию, чтобы при скалывании концов затяжки стропильные ноги не раскрылись. Применяют болты и при монтаже арки на стены, чтобы сохранить целостность арки. Размеры подбирают соответственно материалу, но не менее диаметром от 12 до 16 мм. При работе с брусьями толщиной менее 10 см и во многих других случаях заменяют болты хомутами или скобами. Ослабить затяжку может врубка для шайб стяжных болтов, для избегания этого нужно ставить подбалки с размерами в толстом месте не меньше 8 см, а в тонком – 6 см, которые концентрируют опорный узел при возведении арки на стену. Подбалка с аркой скрепляется гвоздями длиной не меньше 150 мм. Если лобовая врубка будет проводиться с помощью накладки коротких досок с гвоздевым креплением, то количество гвоздей определит расчет на срез гвоздей.

Трехшарнирная треугольная арка с подвеской или бабкой

О схеме, которую рассмотрим ниже, необходимо просто знать, потому, что некоторые ее элементы могут использоваться при возведении помещений подсобного типа или мансардных крыш. Сама схема конструкции в современной практике строительства не используется, так как ее применяли для зданий производственного и аграрного типа, где пролеты в зданиях очень большие.

Наслонные стропильные системы несут в себе самый длинный элемент – стропильная нога, а в висячей стропильной системе самой длинной составляющей конструкции является затяжка, сделанная из цельного бруса. При пролете более чем 6 м цельной сделать затяжку уже проблема, а если возможно, то понесет сильный прогиб от своего же веса. В таких случаях решением и выходом из такой ситуации – это подвесить затяжку к коньку (рис.). Затяжку делают из коротких составляющих, которые стыкуются друг с другом и с подвеской на ее хомуте прямым или косым прирубом и закрепляются болтами. Саму же подвеску выполняют из дерева, и называется она бабкой, а если применяют подвеску из железа, то тяжем. Часто делают подвески из прута, так как это всего лишь конструктивная часть, которая работает только на растяжение при прогибе растяжки под своим же весом.

Конструкция подвески очень проста в своем исполнении и применении, но и при таких условиях часто допускают ошибки. Подвеска должна по своему применению работать на растяжение, а устраивают, иногда упирая их на затяжку и в карнизный угол. Получаем стойки, которые работают на сжатие. Установка подвески и стойки внешне очень похожи, но принцип их работы различен. Бабка висит на карнизном узле, а к ее низу прикрепляется через накладки из дерева гвоздями или болтами затяжка. Затяжка к подвеске крепится с применением хомутов, которые при провисании затяжки будут регулировать ее прогиб. Тип хомутов можно выбрать любой, например, на резьбовом соединении, и регулируют натяжение затяжки путем стягивания цанговой скрутки. Если стыкование подвеса и затяжки получилось глухим и не регулируется, то прогиб устраняют в коньковом узле цанговой скруткой.

Трехшарнирная треугольная арка с приподнятой затяжкой

Схему висячих стропильных систем с приподнятой затяжкой часто применяют при возведении крыш, площадь которых используется под мансарду. Растяжка в этом случае не стягивает низы стропил, а приспосабливается наверху (рис.). От высоты установки затяжки зависит напряжение, которое она воспринимает на себя, т.е. чем выше, тем большему растягивающему напряжению растяжка подвергается. Стропила такой арки опираются на мауэрлатные балки по типу ползуна. Равномерное распределение нагрузки на скаты конструкции дает устойчивость такой системе. Потеря устойчивости крыши, приспособленной по схеме шарнирно подвижных опор, может произойти при увеличении нагрузки на одном из скатов, и крыша поползет в сторону этой нагрузки. Чтобы арка была устойчива, необходимо ползуны мастерить с выносом конца стропила за пределы стены. Более трудоемкие мероприятия потребуется применить для устойчивости крыши, если приспосабливать ползуны другого типа.

Приподнятую затяжку не считают за опору, в чердачной крыше она растянутая составляющая, а в мансардном помещении затяжка растянуто-изгибаемый элемент. Нагрузку несут стропила и рассчитывают их на прочность по наибольшему усилию сжатия и максимальному изгибающему фактору. Стропила в такой схеме на прогиб рассчитываются в промежутке с конца ноги до затяжки. Формулы, которые приведены на рисунке покажут, что увеличивая высоту арки (знаменатель) при сохранении исходного пролета, увеличение снижает распор, который передается на затяжку. А при увеличении длины пролета (числитель в квадратичной зависимости) и при сохранении исходной высоты арки, распор, передаваемый на затяжку, увеличивается. Врубка затяжки в стропила делается полусковороднем внахлест с болтовым креплением, где болты необходимо рассчитать на срез от растягивающего действия. Либо крепление затяжки производится той же врубкой с конструктивным креплением болтом диаметром 14 мм. При врубке необходимо проверить один момент на ослабление сечения стропильной ноги в месте врубки в нее затяжки.

Часто затяжку страхуют от провисания установкой подвески. Это необходимо в случаях, если затяжка работает балкой для крепления изоляции и подвесного потолка в используемых помещениях. Если нагрузки на затяжку предполагаются не большими, а сама затяжка короткая, то подвеску выполняют, прибивая к коньку и ригелю с двух сторон, двумя досками. В случае если приподнятая затяжка далеко не короткая, страховать от прогиба можно установкой нескольких подвесок, при этом достаточно скрепить их гвоздевым соединением. В случае если нагрузки на затяжку предполагаются большие, тогда применяем для крепления с подвеской хомуты. Затяжку, которая состоит из двух частей, стыкуют с подвеской хомутом.

Стоит помнить и учитывать сечение при расчете стропил, что низы стропильных ног получают сжимающее и изгибающее напряжение от дополнительной нагрузки затяжки с подвесным потолком. При возведении крыши с длинной затяжкой лучше довериться конструкторам, так как вся конструкция нагруженная длиной затяжкой с дополнительным весом перекрытия делает всю систему сложно нагруженной. Профессионалы рассчитывают верхний пояс на гибкость по всем параметрам, которые могут создать напряжение всех составляющих конструкции и натянуть все в струну или разрушить крышу, выгнув все элементы в дугу.

Трехшарнирная треугольная арка с ригелем

При правильно и равномерно распределенной нагрузке на скаты крыши конструкция сохраняет устойчивость при установке стропил по схеме шарнирно подвижных опор, по типу ползуна. Однако если нет уверенности в эксплуатации такой схемы, то нижний опорный узел ползуна сменяют на неподвижную врубку в мауэрлатную балку зубом или используют опорный брусок (рис.). В случае такой замены арка становится распорной и действует на балку и стены горизонтальной раздвигающей силой, что предполагает крепко закрепить мауэрлат к стенам.

Арки, сконструированные с нижней врубкой стропил зубом либо с применением опорного бруска, рассчитываются на небольшие нагрузки, которые дают распор. При больших распорных нагрузках используют трехшарнирные треугольные арки с установленным вверху ригелем, а внизу – затяжкой, что не требует крепления мауэрлата к стене, потому, что не проявляется в такой конструкции внешнего распора. В раннее рассмотренных вариантах затяжка, которую крепили вверху, меняла смысл своего применения с растяжения на сжатие. Такая затяжка называется ригелем. Обязательное условие крепления ригеля между стропильными ногами такое, чтобы в точках крепления не образовывались шарниры, иначе конструкция потеряет устойчивость. При равномерно распределенной нагрузке на скаты крыши стропила работают как двухпролетные неразрезные балки на трех опорах, в случае правильного соединения ригеля и ног.

Расчет предельного фактора в такой схеме применяется как для простой однопролетной балки, а не для фактически видимой неразрезной двухпролетной балки с третьей опорой на ригеле. Это объясняется тем, что опора стропильной ноги на ригеле это зыбкая подвижная опора, равномерной нагрузки на скаты не бывает и при малейшем снижении нагрузки на одном из скатов крыши ригель перемещается в сторону с меньшей нагрузкой. Изгибающий момент двухпролетной балки в месте опоры на ригель будет меньше, чем этот же момент на длинном пролете однопролетной балки.

Ригель, перегруженный перекрытием потолка, функционирует как сжатоизогнутая составляющая, а на стропильные ноги передает сжимающее напряжение, добавляя им изгиб. Таким образом, вся стропильная система походит на схему трехшарнирной треугольной арки с приподнятой затяжкой и требует к себе особого внимания в расчетах. Рассчитать одному — очень сложно, лучше довериться конструктору, чтобы избежать разрушения крыши.

Сечение составляющих арки по несущим способностям можно рассчитать и самому. Стропила рассчитывают на сжимающее и изгибающее напряжения. Ригель в мансардных помещениях с дополнительной нагрузкой подвесного потолка рассчитывают на сжатие и изгиб, а в чердачных – на сжатие. Затяжки рассчитываются как растянутый или растянутоизогнутый элемент, так как все зависит от присутствия или отсутствия на ней изгибающей нагрузки. Расчет стропильных балок на прогиб делается по схеме однопролетной балки на наибольшем пролете.

Трехшарнирная треугольная арка с бабкой и подкосами

Описание в данном разделе дополняет схему трехшарнирной треугольной арки с подвеской или бабкой. Увеличивая длину стропил, увеличивается прогибающее напряжение, чтобы его нейтрализовать, стропильные ноги подпирают подкосами (рис.). Поскольку в висячих стропильных системах отсутствует внутренняя несущая стена и низ подкоса упереть не во что, упирают их в бабку. Таким образом, получаем жесткую конструкцию, потому что стропила прогибаясь, воздействуют на подкосы, которые врублены в подвеску, подвеска растягивается и тянет на себя коньковый брус и верхние концы стропил, а стропила сжимают подкосы. Данная схема по своей сути идентична обычной трехшарнирной треугольной арке, так как подвеска и подкосы, добавленные в этой схеме, не меняют меры воздействия сжимающих сил в стропилах. Сжимающие силы, что идут по стропилу от конька раздваиваются, частично уходя в подкос, но подкос передает их в подвеску, та в свою очередь, растягивается и отдает напряжение в стропило, происходит замкнутый цикл. Данное устройство крыши стабильно, потому что основное напряжение находится в верхней части и не передается в низы стропил. Подкосы податливые опоры, поэтому расчет стропильных ног на жесткость и прочность совершают как для двух однопролетных балок.

В рассматриваемой схеме длина стропил не маленькая, соответственно затяжка длинная и состоит из двух элементов, соединенных прямым или косым прирубом. Затяжка опирается на хомут бабки, которая в свою очередь от увеличившихся усилий, тянет коньковый узел вниз. Коньковый узел под воздействием бабки сжимает стропила и подкосы. В случае применения одноэлементной затяжки, чтобы избежать провисания или выхода бабки и подкосов из плоскости арки, все равно необходимо крепить ее хомутом или врубкой к бабке.

По своей сути, все схематические конструкции, которые рассматривались, являются треугольной простой аркой. Дополняя простую арку элементами в виде ригеля, бабки или подкоса, приходили к тому, что увеличивается жесткость стропил, но несущая способность при этом практически не меняется. Расчет висячих стропил под равномерно распределенные нагрузки будет претерпевать поправок, поскольку равномерными нагрузки на скаты крыши не бывают. Расчеты меняются и дополняются элементами бабкой, ригелем или подкосами.

Материал, применяемый для висячих стропильных систем, всегда большего сечения и размера, чем для наслонных стропильных систем, так как такую конструкцию используют для перекрытия домов, в которых отсутствует внутренняя несущая стена.

В этой статье мы рассмотрели один из видов стропильной системы применяемой в срубе. Теперь вам должно быть понятно, как она конструируется и сооружается. Кстати, тот тип, что рассмотрен в статье выше, очень часто используется в строительстве деревянных домов из сруба, может быть ваша дача или баня будет строиться именно с такой крышей? Дополнительно можете почитать про виды наслонных стропильных систем.

Виды конструктивных схем и монтаж висячих стропил

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.

Читайте также: Дешевые натяжные потолки

Элементы висячих стропил и факторы, влияющие на их выбор

Жилые дома, в основном, имеют в своей конструкции внутренние опорные несущие стены, поэтому применение висячих стропил в них, напрямую связанно с будущим обустройством мансарды. Висячая стропильная система, по сравнению с наслонной, является более сложной. Сложна операция изготовления не только самих стропил, но и монтаж их на стену. При использовании наслонных стропил узлы конструкции собираются вручную из легких элементов. В случае с висячими стропилами, собранная, громоздкая конструкция подается на крышу краном, либо разбирается внизу, подается вручную наверх и собирается заново.

Простейшая стропильная ферма представляет собой треугольник, состоящий из двух стропильных ног, упертых друг в друга и затяжки. Получившаяся конструкция – распорная, но на наружные стены сооружения распор не передается ввиду его нейтрализации затяжкой. Таким образом, в висячей стропильной системе, на стены сооружения передаются только вертикальные усилия, горизонтальные отсутствуют, что делает конструкцию узлов опирания на стены достаточно простой.

Затяжка сооружается либо из деревянных брусьев, либо из металлических планок, а месторасположение зависит от типа кровельной конструкции. Например, при возведении крыши мансардного типа затяжки устанавливаются у основания стропильной конструкции и являются балками перекрытия. Мауэрлат в такой системе не является необходимой частью конструкции. Он может заменяться доской, которая кладется на гидроизоляционную основу, и служит для выравнивания стропильных ферм относительно горизонта, а также для предотвращения смятия древесины в районе узла опирания фермы.

Перед началом проектирования висячей стропильной системы необходимо учитывать следующие важные факторы:

климатический регион, сюда входит учет снеговых и ветровых нагрузок, а также общее количество атмосферных осадков;
вид кровельной системы (односкатная, двухскатная, шатровая, вальмовая и т.д.);
угол наклона ската крыши;
вид кровельного перекрытия (шифер, металлочерепица, профнастил и пр.).

Зная вышеперечисленные факторы нагрузок, рассчитывается сечение стропильных ног и ширина пролета висячих стропил. Устройство висячих стропил во многом зависит от применяемой конструкции и характеризуется наличием дополнительных элементов таких как: подкосы, ригели и бабки.

Конструкция висячих стропил во многом зависит от длины пролета в сооружении и наличия или отсутствия мансардного помещения на чердаке.

Разновидности конструкций висячих стропил

Различают следующие типовые конструкции висячих стропил:

Висячие стропила с затяжкой выполняются в форме замкнутого треугольника. В такой системе на изгиб работают стропила, а затяжка работает на растяжение. Минимальная высота подъема конькового прогона составляет не менее 1/6 длины арочного пролета. Такую конструкцию применяют для мансардного чердака, где на затяжку возлагается роль чердачного перекрытия. Для того чтобы уменьшить изгибающий момент, концы стропильных ног упирают с эксцентриситетом (небольшое смещение, расстояние) относительно их продольных осей.

Треугольная трехшарнирная арка с бабкой или подвеской

При длине пролета более 6 метров становится проблематичным использование цельного бруса, также возникает существенный прогиб от собственного веса затяжки. В таком случае, её подвешивают к коньку, а подвеску изготавливают деревянной и называют бабкой, либо железной и называют тяжем. Необходимая длина затяжки достигается путем состыковки более мелких элементов, которые крепятся на хомуте подвески при помощи косого или прямого сруба и болтов.

Наиболее распространенная ошибка при устройстве подвески – это ее инсталляция по схеме стоек с упором на затяжку и карнизный узел. Принцип работы подвески основан на растяжении, а стойки на сжатии. Поэтому низ подвески (бабки) не должен достигать затяжки. Подвеска (бабка) должна висеть на карнизном угле и крепиться к затяжке при помощи деревянных накладок, гвоздей и болтов.

Висячие стропила с приподнятой затяжкой часто применяют при использовании чердачного помещения под мансарду. В такой схеме затяжка крепится не внизу стропильных ног, а продвигается вверх и чем больше высота подъема затяжки, тем большее растягивающее напряжение она испытывает. В мансардном помещении такая затяжка играет роль балки потолочного перекрытия и не несет на себе полезной нагрузки. Эта затяжка может быть защищена от провисания с помощью установки подвески.

Треугольная трехшарнирная арка с ригелем

В этой схеме нижний опорный узел меняется с ползуна на шарнирно неподвижную опору. Стропильная нога делается с врубкой в мауэрлат, что делает всю арку устойчивой конструкцией. В такой системе приподнятая затяжка меняет направление своей работы с растяжения на сжатие и называется ригелем.

Треугольная трехшарнирная арка с подвеской и подкосами

С увеличением длины стропил возрастает и их прогиб. Для предотвращения прогиба стропила подпирают подкосами. Так как, в отличие от наслонной системы, низ подкосов упереть просто некуда, то их упирают в бабку. Получается достаточно прочная конструкция с круговой передачей нагрузок: стропила давят на подкосы, подкосы растягивают подвеску, подвеска тянет вниз верхушку стропил и коньковой прогон, подкосы сжимаются стропилами.

Карнизный узел (место соединения стропила с затяжкой) имеет несколько вариантов реализации: ортогональная лобовая врубка (с одинарным или двойным зубом), пластинчатое и дощатое крепление.

Правила монтажа системы висячих стропил

Порядок установки висячих стропил, условно, разбивается на следующие пошаговые операции:

Вырезаются запилы на правом и левом стропиле для устойчивого и надежного крепления к мауэрлату
Правая и левая стропилины помечаются условными метками в зависимости от их будущего расположения
В верхней части соединяются стропила, ранее выбранным способом (внахлест, встык) либо к коньковому прогону с помощью: металлической пластины, доски, фанеры
После установки двух первых стропильных ног и проверки точности их монтажа, делаются шаблоны для правых и левых стропилин
Вторая пара стропильных ног подготавливается на земле, при помощи ранее сделанных шаблонов
Устанавливается вторая пара на другом краю сооружения
Между полученными, фронтонными парами, протягивается бечевка для контроля уровня остальных стропил
Оставшиеся стропильные пары, устанавливаются на расстоянии, предусмотренным проектом
Высота стропильных ног регулируется ранее натянутой бечевкой и если ее не хватает, то возможно использование деревянных подкладок
Расстояние между стропилами снизу регулируется по разметке на мауэрлате, а вверху, по разметке на временной доске

При достаточно большом расстоянии между наружными стенами монтаж висячих стропил происходит с помощью затяжки для придания устойчивости конструкции. Расстояние между затяжками должно равняться расстоянию между стропилами и его необходимо постоянно контролировать. Чтобы не произошла деформация затяжки под собственным весом, ее следует закрепить с коньком стропильной пары. Такую процедуру необходимо провести с каждой стропильной парой.

Соблюдение порядка монтажа висячих стропил и правильный выбор схемы конструкции, обеспечат крыше необходимую долговечность, прочность и устойчивость.

Трехшарнирная треугольная арка с подвеской или бабкой

Главная » Статьи » Стропильная система двухскатной крыши

Стропильная система двухскатной крыши

Владелец будущего частного дома при выборе крыши часто выбирает недорогой вариант с двумя скатами. Практичная и несложная конструкция такой кровли надежна, прочна и обеспечивает хорошую защиту от непогоды. Рассмотрим, как устроена стропильная система двухскатной крыши — важнейший элемент ее конструкции.

О двускатной крыше в двух словах

Большинство людей, которые решили построить новый дом, выбирая крышу, чаще всего устанавливают двухскатный вариант. Ведь это самый оптимальный выбор, он относительно просто в монтаже, недорогой и довольно надежный. В этой статье будет подробно рассмотрен именно этот тип крыши, особое внимание уделив конструкции стропил, ведь это основная часть всей крыши.

Конструктивные элементы двухскатных крыш

Вся конструкция крыши состоит из разнообразных досок, балок, брусков, которые имеют разную длину и толщину. Ниже разберем все элементы по отдельности.

Мауэрлат

Должен быть выполнен из хвойного бруса квадратного сечения, размер может быть либо 10 либо 15 сантиметров. Он монтируется поверх всех несущих стен, на которые будет опираться конструкция крыши. Крепится мауэрлат должен анкерами или резьбовыми стержнями. Этот элемент служит для распределения всей нагрузки на несущие стены.

Стропильная нога

Представляет собой брус, пятнадцать сантиметров в ширину и пять в толщину. Из них будет устанавливаться тот самый треугольник контура крыши, именно этот элемент будет брать нагрузку от погодных явлений. Оптимальным шагом между стропилами считается расстояние от 0,5 до 1,3 метра. Чем тяжелей планируется использовать покрытие крыши, тем меньше нужно делать шаги. Еще расстояние между стропилами может зависеть непосредственно от формы покрытия крыши.

Лежень

Применяется аналогичный брус как для мауэрлата. Но в этом случае он должен укладываться по плоскости вдоль внутренней несущей стены или поверх специальных колонн. Лежень выполняет похожую с мауэрата функцию, а именно, служит для распределения нагрузки от кровельных стоек.

Затяжка

Затяжки применяются для монтажа висячей стропильной системы. Они соединяют стропила во избежания расползания.

Стойки

Применяется квадратный брус, располагаются эти элементы строго по вертикали, подпирая конек, для передачи нагрузки несущей стене или колонны внутри строения.

Подкосы

Своего рода передаточное звено от стропил до несущих элементов. Скрепив воедино затяжку и подкосы, получится ферма – очень крепкая конструкция. Ферма используется при больших пролётах, где ожидается большая нагрузка на изгиб.

Обрешетка

Доски укладывается поперёк на стропила. Служат для равномерного распределения массы кровли на стропила, кроме этого, обрешетка прибавляет жесткости всей конструкции. Чаще для обрешётки используются обрезная доска, хотя допустимо и использование не обрезной доски, но с предварительно удаленной корой. Если планируется установка мягкой кровли, к примеру битумная черепица, то обрешетка делается сплошной. В этом случае применяются влагостойкие листы фанеры.

Конек крыши

Самый верхний элемент всей крыши, устанавливается горизонтально, на нём закрепляются стропильные ноги по обе стороны скатов.

Свес крыши

Этот элемент представляет собой обыкновенный свес, который свисает за пределы стен на 40-50 сантиметров, образовывая козырёк. Служит для защиты от дождя и снега.

Кобылки

Используются в том случае, когда для свеса крыши не хватает длины стропил. Кобылки закрепляются на концах стропильных ног, тем самым удлиняя их. Обычно для этого применяются доски более мелкого сечения нежили для стропил.

Виды стропильных систем двухскатных крыш

Существует всего два вида: висячие системы и наслонные системы. Первый вариант используется при строениях, ширина которых не превышает десяти метров, и не имеют внутренней несущей стены или специальных колонн под центральные опоры конструкции крыши. Второй вариант применяется при наличии несущих стен или колонн внутри дома. Еще бывает использование сразу двух системы, основной является наслонная, а там, где нет несущей стены или колонны, применяется висячая система страпил.

Стропильная система висячего типа

Как сказано выше, такая система применяется в случае отсутствия возможности установить опоры по центру. Поэтому опорами служат только две стены. Минусом такой системы является то, что затрачивается большее количество материала чем при монтаже наслонной конструкции. Объясняется это тем, что при висячем типе конструкции создается избыточная распирающая нагрузка на стены. Чтобы как-то уменьшить её, применяются так называемые затяжки, чтобы получился небольшой треугольник, который скрепляет стропила и не дает им расходится. Альтернативой затяжкам являются балки перекрытия, их применяют когда планируют обустройство мансарды.

Плюсом этой конструкции считается необязательность установки массивного мауэрлата. Достаточно обыкновенной доски, которая прокладывается через изоляционный слой, она позволяет создать достаточно ровную и крепкую ферму, обеспечивая необходимую площадь опоры. Ниже будут подробно разобраны главные виды висячих трехшарнирных стропил.

Простая треугольная трехшарнирная арка.

Простая конструкция, представляет собой обыкновенный треугольник, верхние грани будут подвергаться нагрузке на изгиб. В этом случае затяжка не действует только на растяжение, и вся конструкция не будет несущей, следовательно, вместо неё можно применить стальной тяж.

Может быть несколько вариантов конструкции карнизной части. Это ортогональные лобовые врубки, а также применение дощатых или пластинчатых креплений.

Треугольная трехшарнирная арка, усиленная бабкой или подвеской.

Такой метод использовался довольно давно, при строительстве крупных помещений для производства, где пролёты достигали шести метров. В небольших строения такая конструкция не применяется. Смысл её работы заключается в том, что вся масса затяжки, которая состоит из нескольких элементов, ложится на конек. Все элементы затяжки соединяются между собой хомутом подвески при помощи прируба. Для фиксации применяются болты. Подвеска из дерева называется бабка, а из железа – тяж. Этот элемент, висит на узле карниза, а затяжка устанавливается к нему снизу через деревянные накладки. Благодаря хомутам можно регулировать прогиб затяжки, в случае её провисания.

Треугольная трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой.

Если планируется делать полноценный мансардный этаж, то этот вариант подойдет идеально. В этом случае растяжка устанавливается не снизу, стягивая страпила, а сверху. Чем выше установлена растяжка, тем больше возникает нагрузка на растяжение. Стропила устанавливаются на балках мауэрлата по принципу ползуна. В итоге получается равномерная нагрузка по всей конструкции. Концы страпильных ног обязательно должны вывешиваться за пределы самого дома.

Во избежание провисания затяжки, её нужно уравновесить подвеской. Это следует делать в обязательно порядке, если будет монтироваться подвесной потолок или будут прокладываться слои изоляции. В случае небольшой затяжки, подвеску устанавливают к ригелю и коньку, устанавливая две доски, если затяжка длинная – монтируют несколько подвесок. В случае больших нагрузок для крепления используются хомуты. Ими же можно соединить обе части составной затяжки.

Трехшарнирная треугольная арка с ригелем.

Эта конструкция применяется при максимальных распорных нагрузках. Затяжка монтируется снизу, а сверху в дополнении устанавливается ригель. Сам по себе ригель это та же самая затяжка, только сделан он для сдерживания нагрузки не на растяжение, а на сжатие. При монтаже ригеля не допустимо использование шарнирных крепежей к ногам стропил, ведь в таком случаи конструкция будет шаткая. Благодаря такой комбинации стропила становятся неразрезными балками, которые имеют три опоры и два пролета. Плюсом такой системы является еще то, что мауэрлат устанавливать нет необходимости.

Трехшарнирная треугольная арка с бабкой, дополненная подкосами.

Подробнее про конструкцию с использованием бабки сказано выше. В том случае, когда стропильные ноги имеют необходимую длину, то их нужно подпирать. Роль подпорок выполняют подкосы, они позволяют снизить прогибающую нагрузку на ноги. Как известно, висячая система используется в том случае, когда нет несущей стены внутри строения, поэтому подкосы опираются на бабку. Получается жесткая конструкция, нагрузка в которой концентрируется на верхней части, не доходя до низа стропильных ног. Затяжка в этой системе чаще используется составная, соединенная прирубом. Имея опор на хомут бабки, она подтягивает книзу коньковый узел. А он, в свою очередь, давит на подвес и стропила, сжимая их.

Стропильная система наслонного типа

При такой конструкции строго по центру устанавливается вертикальная балка. Основная нагрузка всей конструкции крыши проходит по этой балки и уходит в несущею стену. Стена должна обязательно быть ровно посередине строения. Такая стена нужна в обязательно порядке, если ширина строения превышает десять метров.

Безраспорные наслонные стропила.

Такая система способствует тому, что страпила будут испытывать только нагрузку только на прогиб, распирающего давления на стены не будет. Существует три варианта монтажа такой конструкции, все они позволяют решить вопрос с распирающим давлением.

В этом варианте в качестве опоры для стропил используется мауэрлат. Скрепляется эта система методом врубки зубом, и дополнительно фиксируется хомутами или проволокой. В результате получается очень жесткая и надежная система. Верхнюю часть стропильных ног ложиться на конёк, фиксируется по принципу скользящих опор. В обязательном порядке необходимо установить пробоины в верхней части стропил.

Второй вариант является более распространенным, в этом случае нижняя часть стропил устанавливается к мауэрлату по типу ползуна, допустимо использование и штучного бруска. Для жесткой фиксации стропил необходим вбить в них гвозди или зафиксировать стальными уголками при помощи саморезов. Верхняя часть стропил фиксируется между собой пробоинами попарно или к каждую страпильную ногу к прогону конька.

Ключевым отличием этого варианта является то, что все страпила жестко крепятся к прогону конька, создавая цельную и жесткую конструкцию. Параллельно брусу конька с двух сторон устанавливаются дощечки или бруски. При такой системе балка будет брать всю нагрузку на себя, снимая её со стропил. Такая конструкция более сложная в техническом плане, если сравнивать со вторым вариантом, по этой причине применяется редко.

Распорные наслонные стропила.

Этот способ практически аналогичен трём предыдущим, но имеет одно важное отличие: установка стропил здесь осуществляется не по типу позуна, а жестко и неподвижно фиксируется. В итоге стропила оказывают распирающее давление на несущие стены строения. Такая конструкция считается неким средним вариантом между наклонной системы и висячей, позволяет их скомпоновать. Висячие стропила отличаются еще тем, что прогон в их случае не такой важный элемент, можно спокойно всё сделать без него.

При данной конструкции обязательным элементом является мауэрлат, его необходимо надежно фиксировать к стенам, и сами стены должны быть очень крепкими, желательно с железобетонным поясом по всему периметру.

Стропила, имеющие подкосы.

Подкос иногда называют подстропильной ногой, он считается третьей ногой стропил. Она выполняет функцию на сжатие, монтируется под углом 45 градусов. Подкосами можно перекрывать пролеты до 15 метров, причём делать подкосы можно из балок с не очень крупным сечением, потому что здесь балка с одним пролетом как бы превращается в неразрезную балку с двумя пролетами.

Единственное требование при монтаже, это осуществить ровный срез угла подкоса, изготовленного из бруса необходимого сечения исходя из нагрузки. Никаких дополнительных расчётов не требуется, он просто подставляется под стропильной ногой и прибивается с обеих сторон. Таким образом подкос будет достаточно жестко зафиксирован и не сможет смешаться в стороны.

Стропила на подстропильных балках.

Если в строении имеется две несущих стены, то в таком случае используется две подстропильные системы. Опорами будут служить как стены дома, так и специальные стойки, на которые будут ложиться балки вдоль дома. Если прогонов нет, то нужно устанавливать стойки под каждую стропильную ногу. Сверху страпила соединяются между собой и фиксируются накладками из стали или дерева. В таком случае, без конькового прогона, появится распор.

В данной конструкции затяжки располагаются ниже прогонов сквозного типа – таким образом аннулируется в безраспорной системе распор. Для повышения жесткости к стойкам снизу монтируют схватки, которые будут работать как ригеля, принимая на себя нагрузки сжатия. Кроме этого, схватки не дают стойкам завалится в бок. Расшивки устанавливаются крест-накрест.

Видео монтажа стропильной системы двускатной крыши

Как сделать висячие стропила – варианты конструкции, правила устройства узлов крыши

Перед тем, как строить крышу дома, необходимо изучить возможные варианты стропильных систем и подобрать оптимальную схему в зависимости от индивидуальных особенностей постройки. Среди наиболее распространенных схем стропильного каркаса выделяются наслонные системы, подходящие для зданий, имеющих внутреннюю несущую стену, и висячие системы, в которых стропила могут опираться только на внешние стены кровли. В данной статье будут рассматриваться узлы и конструкция висячих стропил.

Устройство висячих стропил

Висячие стропила называются именно так неспроста – по сути, они постоянно находятся в подвешенном состоянии и не имеют под собой иной опоры, кроме внешних стен здания. Несмотря на кажущуюся ненадежность, висячие стропильные системы достаточно эффективные и способны в полной мере выполняться свои функции в пролетах длиной до 17 м.

Разумеется, сами по себе навесные стропила стоили бы немногого, но ведь они используются в связке с цельной системой, включающей в себя массу дополнительных элементов, позволяющих формировать крупные узлы вроде ферм или арок.

Примером простой фермы может выступить конструкция, состоящая из двух стропильных балок, которые соединены в верхней точке, за счет чего обеспечивается треугольная форма такой фермы. В горизонтальной плоскости устанавливается стропильная затяжка, представленная обычной деревянной балкой. Конечно, она может быть выполнена из металла, но тогда ее нужно называть тяжем.

Роль затяжной балки нельзя недооценивать – стропила, находящиеся под нагрузкой, постоянно пытаются нарушить треугольную форму фермы, а затяжка стропил предотвращает данный эффект. Кроме того, появляющаяся распирающая сила не передается стенам постройки, а приходится на саму затяжку, благодаря чему здание испытывает только усилия вертикальной направленности.

Затяжку можно устанавливать на любом вертикальном уровне, но для этого нужно точно знать, какие функции на нее возлагаются. Например, при расположении затяжки в нижней части стропил ее можно использовать еще и как балку перекрытия этажа, находящегося ниже. Если же под крышей будет располагаться жилое помещение, то затяжку стоит устанавливать выше, чтобы она мешала при обустройстве мансарды.

При обустройстве больших пролетов узлы висячих стропил придется дополнительно усиливать. В том случае, если пролет между стенами превышает 6 м, то стропила укрепляются раскосами и подвесами, а затяжку стоит сделать из двух балок, соединенных между собой.

Устройство висячих стропил может выполняться по нескольким схемам, и их стоит рассмотреть подробнее.

Треугольная шарнирная арка

Рассматриваемый вид конструкции по праву считается одним из самых простых. Конструктивно такая схема предполагает создание простой фермы в форме треугольника, которая включает в себя две стропильных балки, направленных в сторону конька. Внизу стропила опираются на горизонтальную балку, кроме того, на нижнем уровне осуществляется крепление затяжек к стропилам. Для нормального функционирования такой конструкции высота конька должна быть больше, чем 1/6 пролета фермы.

В такой схеме, считающейся традиционной, основная нагрузка приходится на стропила, изгибая их так, чтобы они расходились в разные стороны. Это усилие компенсируется затяжкой, которая, работая на растяжение, позволяет разгрузить стропильную систему. Затяжка в данном случае не относится к числу несущих элементов, поэтому вместо деревянной детали вполне можно использовать металлическую.

Чтобы снизить изгибающую нагрузку, которую испытывают стропильные ноги, коньковые элементы в данном случае устанавливаются с небольшим отклонением от центральной оси. Такая схема становится причиной появления дополнительного усилия с противоположно направленным вектором. Помимо снижения нагрузки на стропильный каркас, это также позволяет использовать балки меньшей толщины – а это прямой путь к оправданной экономии.

Чаще всего треугольные шарнирные арки используются для создания мансард, а находящиеся в нижней части конструкции затяжки отлично служат в качестве балок перекрытия. Все описанные дальше схемы висячих стропил представляют собой вариации описанной трехшарнирной арки, в которых дополнительные элементы всего лишь повышают жесткость стропил.

Шарнирная арка с бабкой

Данная конструкция сложнее предыдущей, зато ее вполне можно использовать для перекрытия пролетов длиной более 6 м. Основной проблемой длинных конструкций является длинная затяжка – на нее приходятся существенные нагрузки, поэтому она изгибается под собственным весом. Для компенсации этих нагрузок используется бабка – деревянный брусок, при помощи которого подвешивается затяжка. При необходимости в качестве бабки можно использовать и металлические пруты, которые имеют достаточную прочность на растяжение.

Используя такой подвес, можно устанавливать висячие стропила с затяжкой большой длины, ведь ее изгиб будет компенсирован. Основной момент при монтаже такой конструкции – бабка не должна подвергаться сжатию, то есть ее нельзя использовать как вертикальную стойку. Конечно, конструктивно стойка и подвес очень похожи, но эти элементы выполняют совершенно разную работу.

Главное отличие бабки заключается в том, что она подвешивается к карнизному узлу, а затяжка крепится к ней посредством хомутов. Для создания затяжки нужной длины используются составные элементы, которые подгоняются посредством прирубов и фиксируются болтами. Перед сборкой стоит провести расчет затяжки стропил, чтобы конструкция была оптимальной.

Такая конструкция на сегодняшний день применяется редко по причине морального устаревания. Впрочем, заложенные в ней идеи и принципы все же находят применение в других, более современных стропильных системах.

Конструкция с приподнятой затяжкой

Такая схема преимущественно используется при создании жилых помещений под кровлей. Высота расположения затяжки в данном случае определяет высоту потолка будущей мансарды. Затяжка в такой конструкции поднимается к коньковой части крыши, и чем выше она установлена, тем большие нагрузки ей приходится испытывать.

Стропильный каркас в качестве опоры использует мауэрлат, а не затяжку. Чтобы кровля могла самостоятельно изменять свои размеры в зависимости от внешних факторов, стропила крепятся подвижным образом к специальным устройствам, обеспечивающим необходимую свободу перемещения конструкции.

При воздействии на кровлю уравновешенных нагрузок конструкция будет устойчивой, но если силы, находящиеся с одной стороны, будут превалировать, то крыша будет слегка завалена. Для предотвращения такой ситуации стропила необходимо выносить за пределы стен с обеих сторон здания.

В арке с приподнятой затяжкой последняя не выполняет функции опоры. На нее оказывают влияние только растягивающие нагрузки, если под крышей обустраивается чердак, или растягивающе-изгибающие, при создании мансарды. В последнем случае затяжку можно использовать для монтажа потолков или изоляционных материалов.

Для защиты затяжки от провисаний устанавливается подвеска. Здесь тоже есть нюансы: при небольших нагрузках и небольшой длине затяжку можно попросту прибить к ригелю и коньку, а вот для длинной затяжки с большими нагрузками потребуется несколько подвесок и дополнительная фиксация хомутами.

Шарнирная арка с ригелем

Данная схема конструктивно схожа с предыдущей, но есть и одно отличие – вместо подвижных опорных элементов для шарнирной арки с ригелем используется жесткое крепление стропил, что достаточно надежно. Стропила врубаются в мауэрлат или крепятся к неподвижным опорным брусам. Благодаря изменению конструкции опоры меняются и возникающие в системе напряжения – основной нагрузкой становится распирающая, приходящаяся на мауэрлат и стены.

Затяжка фиксируется в верхней части арки, но вместо растяжения она теперь испытывает сжатие. Вместе с изменением характера нагрузок меняется и название затяжки – теперь она именуется ригелем. Такая арка с приподнятым ригелем может работать только при условии небольшой распирающей нагрузки, а при ее увеличении ригель нужно дополнительно усилить затяжкой. В результате получатся висячие стропила, аналогичные традиционной арке с тремя шарнирами, и мауэрлат в данном случае уже не понадобится.

Арка с подвеской и подкосами

Такая схема является логическим продолжением темы арок с бабками. Арка с подвеской и подкосами используется для перекрытия пролетов длиной до 14 м – в подобных конструкциях нагрузка настолько велика, что стропила прогибаются из-за собственного веса. Для компенсации этих нагрузок используются подкосы.

Как правило, подкосы в стропильной системе упираются на внутренние стены постройки, но висячие стропила используются только при их отсутствии. Решить эту проблему помогает бабка, являющаяся единственной доступной опорой.

Собранная таким образом конструкция работает по следующему принципу:

На стропила приходится внешняя нагрузка;
Подкосы принимают на себя часть этой нагрузки;
Подвеска растягивается и натягивает коньковый брус;
Стропила захватываются за верхнюю часть и тянутся вниз, за счет чего прижимаются подкосы.

Для длинных стропильных ног, свойственных такой конструкции, используется длинная же затяжка. Лучше всего использовать брус из двух жестко соединенных балок. Затяжка крепится к бабке посредством хомута.

Виды соединений отдельных элементов и узлов

Чтобы конструкция висячих стропил получилась достаточно качественной и надежной, необходимо позаботиться о качественном соединении ее элементов, выбрать крепеж для стропильной системы, который способен прослужить многие годы, для чего могут использоваться следующие способы:

Стыковое соединение. Такой метод используется для соединения верхних частей стропил, то есть конькового узла. Балки стропил срезаются под углом, совмещаются и фиксируются посредством деревянных или металлических накладок.
Соединение внахлест. Для реализации данного способа верхние края стропильных ног схлестываются и крепятся болтом с гайкой или шпилькой.
Соединение врубкой. Перед соединением стропила выпиливаются на половину своей толщины. Подготовленные детали сводятся и фиксируются через высверленное сквозное отверстие болтовым соединением. Такой же метод активно используется для монтажа карнизных узлов – в нижней части стропил вырубается зуб, который подводится к опорам и крепится болтами или пластинами.
Скользящее соединение. Такой метод соединения нижних частей стропил используется в системах с подвижной опорой. Для соединения используются специальные металлические элементы.

Расчет висячей стропильной системы

Крыша с висячими стропилами должна рассчитываться еще на этапе проектирования – это позволяет избежать дальнейших проблем. Лучше всего будет заказать расчет у специалистов или воспользоваться готовым проектом, но при желании можно сделать всю работу самостоятельно, воспользовавшись онлайн-калькулятором или более традиционными методами проведения расчетов.

В любом случае, для расчетов потребуется знать:

Площадь и размеры подкровельного пространства;
Наличие мансарды;
Ожидаемую нагрузку на кровельную систему;
Угол наклона скатов;
Вид стропильной системы;
Материал изготовления стен здания;
Материал кровельного покрытия.

Расчет висячих стропил нужен для того, чтобы определить толщину стропил, шаг их установки и форму необходимых ферм.

Монтаж висячих стропил

Когда все предварительные этапы завершены, можно приступать непосредственно к монтажу стропильной системы, который выполняется по следующему алгоритму:

Сначала нужно разметить центр крыши и высоту конька, после чего на фронтонах выставляются две доски с отметками;
Далее нужно сделать шаблон монтажа стропильных ног, для чего нужно взять обрезок доски и прислонить ее одним концом к мауэрлату, а другим – к отметке высоты конька, и сделать на этой доске запилы;
При помощи шаблона изготавливаются стропильные балки в необходимом количестве;
Подготовленные и обработанные стропила раскладываются попарно;
Сначала монтируется первая ферма, которую после сборки нужно установить на фронтоне здания, используя для крепежа саморезы или уголки с гвоздями;
На другой стороне здания устанавливается вторая ферма;
Между двумя установленными арками натягивается шнурок, от которого нужно будет отталкиваться при монтаже остальных ферм;
Все остальные фермы устанавливаются последовательно, с соблюдением рассчитанного шага и уровня.

Завершив установку висячей стропильной системы, можно приступать к следующим этапам монтажа кровли.

Заключение

Деревянные висячие стропила достаточно удобны и подходят для решения множества задач. Монтаж висячей системы достаточно прост – необходимо лишь грамотно спланировать будущую конструкцию и тщательно провести каждый этап ее сборки.

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.

Висячие стропила – особенности устройства и монтажа

Крыша – наиболее сложный элемент конструкции жилой, хозяйственной или производственной постройки, которую нельзя построить без точного расчета и детального проекта. Ее устройство состоит из гидроизоляционного покрытия и каркаса, отвечающего за форму, несущую способность и надежность кровли. Различают 2 типа стропильных систем, отличающихся по составу и способу соединения элементов – висячую и наслонную. В этой статье мы расскажем, что такое висячие стропила, а также как это конструктивное решение применяется в строительстве.

Функции стропил

Стропильный каркас – совокупность опорных элементов, отвечающих за придание кровле формы, геометрии, уклона и высокой несущей способности. Особенность висячей стропильной системы заключается в том, что она возводится в сооружениях, не имеющих внутренних несущих опор. Конструкция фермы такого каркаса представляет собой равносторонний треугольник, образованный стропилами и затяжкой, поэтому обладает высокой устойчивостью к внешним воздействиям. Задачами стропильного каркаса считают:

Формирование уклона кровли. Крыша должна иметь уклон, чтобы эффективно отводить влагу во время осадков, сбрасывать снежную массу во избежание перегрузки каркаса.
Распределение веса кровли. Конструкция крыши весит достаточно много, особенно если учитывать дополнительную нагрузку во время снегопадов. Стропила равномерно распределяют вес покрытия между несущими стенами.
Фиксация кровельного материала. Гидроизоляционное покрытие крепят к обрешетке стропильного каркаса, распределяющей нагрузку и придающей покрытию жесткую форму.

Учтите, что висячие стропила считаются более устойчивой конструкцией каркаса, так как их устройство способствует снижению распирающей нагрузки, от которой страдают узлы наслонных систем.

Устройство наслонных систем

Конструкция висячей стропильной системы подразумевает, что в перекрываемом сооружении отсутствуют внутренние капитальные несущие опоры. В таком случае стропила имеет всего точку опоры в месте крепления на мауэрлат, а другим концом ноги они просто упираются друг друга без использования подконькового бруса. Стропильная ферма висячего типа представляет собой равнобедренный треугольник с основанием, равным ширине фасада. Она состоит из следующих элементов:

Мауэрлата. Этом прочный, ровный брус из здоровой древесины твердых пород сечением 100х100 мм или 150х150 мм укладывают на верхнюю поверхность последнего яруса несущих стен там, где на них будут опираться стропильные ноги. Это устройство распределяет вес стропил, передавая нагрузку на фундамент.
Стропильные ноги. Это опорные элементы, формирующие плоскость скатов крыши, которые изготавливаются из прямых досок размером 50х150 мм или 100х150 мм. Они устанавливаются попарно с шагом 60-120 см в зависимости от веса и размеров финишного покрытия.
Затяжка. Затяжкой называют горизонтальный элемент каркаса, который стягивает нижние концы стропильных ног, компенсируя нагрузку на распирание, сказывающуюся на основные узлы кровли.
Ригель. Ригель представляет собой верхнюю затяжку, которая стягивает попарно стропила на небольшом расстоянии от конька. Так как на этом участке нагрузка на распирание больше, то он изготавливается из бруса более толстого сечения.
Бабка. Бабкой называют подвесной элемент висячего стропильного каркаса, который поддерживает под коньком центральную часть затяжки, предотвращая распирание несущих наружных стен.
Подкос. Подкосами зовутся горизонтальные подпорки, поддерживающие стропильные ноги в верхней или средней части, предотвращая прогиб элементов большой длины.

Обратите внимание! Очень часто висячая стропильная система не включает в себя мауэрлат, так как его функции с успехом выполняет низко расположенная затяжка. Опытные мастера считают, что конструкция каркаса без этого элемента нисколько не теряет ни в прочности, ни в надежности.

Разновидности

Устройство висячей стропильной системы во многом зависит от формы и размеров перекрываемого сооружения. Чем больше площадь дома, тем больше конструкция насчитывает дополнительных элементов, увеличивающих несущую способность каркаса. Самая простая ферма представляет собой равнобедренный треугольник, образованный стропильными ногами и затяжкой. Но чем длиннее стропил, тем больше потребуется опор, компенсирующих их прогиб под действием собственного веса. Различают висячие стропильные системы следующих типов:

Важно! Если длина стропильных ног превышает 4-4,5 метра, то при толщине сечения 50х150 мм или 100х150 мм они начинают испытывать значительную нагрузку на прогиб под действием собственного веса. Чтобы компенсировать это напряжение, в верхней или средней части стропил их поддерживают подкосом, упертым в бабку.

Виды креплений

Крыша, каркас которой изготавливается из дерева, подвергается термическому расширению, а также немного изменяет свои размеры в зависимости от влажности. Чтобы эти малейшие изменения не привели к деформации, используют специальную систему крепления узлов конструкции. Висячие стропила имеют 2 типа креплений:

Подвижные. Подвижными креплениями называют специальные устройства – ползуны, изготавливаются из металла. С помощью них к мауэрлату крепят стропильные ноги, в результате чего они могут немного смещаться при изменениях размеров элементов при колебаниях влажности. Такие устройства предотвращают деформацию каркаса кровли, позволяя ей «дышать».
Жесткие. Жесткое крепление элементов стропильного каркаса осуществляется с помощью гвоздей, саморезов или металлических накладок. Этот способ обеспечивает надежную фиксацию, но не компенсирует термическое расширение и изменение размеров дерева при колебаниях влажности.

Опытные мастера утверждают, что запрещается врезать отверстия в мауэрлате для крепления стропильных ног, так как это нарушает целостность бруса, снижает его прочность. При подвижной фиксации ноги прикрепляются ползунами, а при жестком в стропилах вырезают выемки под мауэрлат, а затем приколачивают гвоздями.

Критерии выбора

Висячие стропила считаются более сложными в проектировании и монтаже вариантом стропильного каркаса. Эта тонкая система требует тщательного расчета, учитывающего все нагрузки и силы, которые будут воздействовать на нее изнутри и снаружи. Чтобы крыша получилась надежной, выбор осуществляют в соответствии со следующими факторами:

Климатические условия. Чтобы оценить, какая ветровая и снеговая нагрузка будут воздействовать на стропила, нужно определить климатическую зону региона, в котором ведется строительство.
Финишное кровельное покрытие. Выбор стропильного каркаса зависит от желаемого кровельного материала, так как вариант имеет оптимальный угол наклона ската и рекомендованное расстояние между элементами в соответствии с весом и размером покрытия.
Вид кровли. Крыша может быть односкатной, двухскатной, вальмовой, полувальмовой или шатровой в зависимости от формы и размеров сооружения.

Важно! Висячие стропильные фермы обладают большим весом и размером, поэтому поднять уже собранные конструкции на кровлю можно только с помощью крана. Чаще всего сборка каркаса происходит непосредственно на высоте, что усложняет кровельные работы.