Висячие стропила со шпалами – конструкция и узлы, стропильная затяжка крыши, расчет, устройство и схема навесных стропил, крепление

Эксперт Ремонта, журнал о строительстве и ремонте

Строительство крыши начинается с устройства стропил. Они представляют собой балки из древесины первого сорта, так как от их прочности зависят долговечность и надежность всей крыши. Конструкция, состоящая из стропил, называется фермой.

Типы стропил и ферм: а – односкатная крыша с пролетом до 4,5 м, б – односкатная крыша с пролетом до 6 м, в – стропила со шпренгельной фермой для односкатной крыши с пролетом до 7,5 м, г – простые висячие стропила с затяжкой, д – соединение стропил в верхней части (в коньке), е – простые висячие стропила с ригелем, ж – висячие стропила с бабкой, и – висячие стропила со шпалами, з – висячие стропила с бабкой и подкосами, к – стропила для мансардной крыши

Различают наклонные и висячие стропила. Наклонные устанавливаются на опоры различной высоты, образуя скат крыши. Опорами могут быть две наружные либо наружная и внутренние стены. Наклонные стропила используют преимущественно при возведении односкатной крыши. Для этой конструкции в двухскатной крыше необходима стена-опора. Оптимальное расстояние между опорами – 4–5 м, если же пролет от 5 до 6 м, то под стропила устанавливают подкосы, больше 6 м – шпренгель. Нижние концы стропильных ног опираются на мауэрлату.

Висячие стропила используют при большой ширине пролета крыши без дополнительной опоры. Наиболее простая их конфигурация – стропильные ноги, установленные на затяжку (горизонтально лежащий брус) и верхней частью образующие конек. Верхнее соединение стропил осуществляется замком в полдерева или шипом.

Наиболее простая конструкция стропил – стропильные ноги, опирающиеся на затяжку

Во избежание прогиба стропил под тяжестью обрешетки, кровли и снега их дополнительно соединяют горизонтальным ригелем, врубая в полдерева и закрепляя скобами. Использование такой конструкции предназначено для ширины проема дома не более 7,5 м.

Простые висячие стропила с ригелем

Если ширина проема 7,5–9 м, в стропильную ферму для прочности добавляют бабку – вертикально стоящий брусок, соединяющий затяжку и конек.

Брусок, соединяющий конек и ригель (бабка), надежно фиксирует конструкцию стропил

При ширине пролета от 9 до 10 м конструкцию усиливают расположенными под углом подкосами, которые крепятся на основание бабки и стропила.

Висячие стропила с бабкой и подкосами. Висячие стропила со шпалами применяются для крыши мансардного типа. В этом случае ферма устраивается следующим образом.

Стропила образуют треугольник с острыми углами (30°), конек и затяжка которого поддерживаются бабкой. Концы затяжки служат опорой двум подкосам с каждой стороны. Один подкос опирается на балку, врубленную в стену, второй устанавливается непосредственно на стену.

Для создания надежной, прочной и долговечной крыши необходимо не только правильно выбрать тип стропил и фермы, но и правильно осуществить все соединения, учитывая при этом силы, воздействующие на конструкцию, которые могут привести к сжатию, растяжению или изгибу стропил.

Ферма, состоящая из стропил, затяжки и ригеля. Отрезки AB и AC – так называемые стропильные ноги, которые крепятся к основанию под острым углом. Отрезок BC – затяжка, DE – ригель. На эту конструкцию влияют различные физические силы, которые необходимо учитывать при возведении фермы: F – давление массы стропил, кровли, обрешетки, снега и ветра. Они постоянно воздействуют на конструкцию и стремятся раздвинуть стропильные ноги по направлению G. Этому препятствует затяжка ВС. Если затяжка не растягивается, стропила прогибаются. Этому мешает ригель, сжимающий конструкцию. Вместо ригеля можно установить подкосы и бабку. Чтобы добавить ферме прочности, на ее нижнюю часть (от затяжки до ригеля) устанавливают бруски (подмогу).

Одно из основных требований к прочности конструкции стропил – их надежное соединение. Установленные стропила своим весом давят на затяжку, что может спровоцировать скол ее угла или постепенное скольжение стропильной ноги. Чтобы этого избежать, можно врубить шип или вырубить зуб. Аналогичным образом соединяются стропильные ноги и бревна стены. Угловые соединения рекомендуют закрепить металлическими скобами. Ими же скрепляются стропила со стенами дома, чтобы сильные порывы ветра не смогли поднять крышу. Толщина бревна (бруса, доски) зависит от массы кровли, длины стропильной ноги и расстояния между стропилами. Если планируется укладывать тяжелую кровлю, например натуральную черепицу, то для расчета размеров стропил можно использовать.

Вместо брусьев или бревен можно использовать толстые доски. Такой вариант является более экономичным, но в этом случае расстояние между стропилами (шаг) необходимо уменьшить, увеличив количество стропильных ферм.

При использовании досок вместо брусьев верхние части стропил плотно прикрепляются на брусок (доску) конька

При установке стропил нужно внимательно следить за тем, чтобы стропильные ноги были одинаково отесаны и располагались на одной горизонтали. Собирать стропила лучше всего на здании, а не на строительной площадке, так как готовая ферма имеет большой вес, что затрудняет ее подъем.

Необходимую форму и размеры стропилам придают непосредственно на чердачном перекрытии здания. Устанавливают стропила следующим образом.

Если планируется их установка на затяжку, то ее поднимают на чердачное перекрытие и прочно закрепляют на стенах дома. После этого на затяжках укладывают доски в виде настила и поднимают подготовленные стропила.

Установка стропил всегда начинается с фронтонов. Затем приступают к возведению внутренних ферм. Если ферма устанавливается на мауэрлаты, то на чердачных балках можно устроить временный настил и вытесать на нем бруски для мауэрлатов. Нижней частью они прикрепляются к стене, а вверху делаются зарубки для стропильных ног.

Устанавливают стропила, временно закрепляя и обрезая все лишнее, подгоняя под необходимый размер и правильное соединение. Нижняя часть должна выходить за пределы деревянного дома не менее чем на 500 мм для того, чтобы вода стекала со склона крыши, не попадая на стены.

После поднятия и предварительной установки стропил, их временно фиксируют подпорками. После того как все замеры произведены и конструкция установлена правильно, ее начинают закреплять: врубают шипы, скобы, гвозди или применяют строительные хомуты, соединяя их болтами. Затем устанавливают и закрепляют дополнительные элементы – бабку, подкосы или ригель (в зависимости от типа стропил).

Скрепляющие элементы присоединяют после установки стропил на место. Еще раз с помощью отвесов и уровня проверяют правильность конструкции. После установки фронтонов через их верхнюю точку натягивают бечевку, которая является ориентиром для вершин средних стропил. Аналогично сооружаются внутренние конструкции стропил. После окончания монтажа ферм устанавливают брусок конька.

Вернуться к разделу «Дома из бревна и бруса» 22 Сентября 2013

устройство, конструкция, узлы, пример строительства

Еще на этапе проектирования постройки необходимо определиться с вариантом конструкции стропильной системы крыши. Впрочем, выбор несложен. При наличии внутренней капитальной стены-перегородки, для формирования крыши используют наслонные стропила. Если таких перегородок нет, то устанавливают висячие стропила, которые опираются исключительно на внешние стены.

Висячие стропила находят свое применение в строительстве однопролетных домов, производственных зданий, цехов, торговых павильонов, при устройстве мансард без внутренних стен.

Почему стропила называют «висячими»? Потому что они в буквальном смысле зависают в межпролетном пространстве, опираясь только на внешние стены. Внутренней опоры нет никакой. Тем не менее, висячие системы, благодаря своей конструкции, не прогибаются и способны перекрыть пролеты до 14-17 м!

Конечно, висячие стропила – это только часть стропильной системы, сами по себе они не используются. Только в связке с другими элементами (затяжками, бабками, ригелями, подкосами и т.п.), вместе с которыми стропила образуют фермы или арки.

В случае с висячими стропилами, простейшую ферму составляют из двух стропильных балок, соединенных в верхней точке под углом (в виде треугольника). По горизонтали стропила скрепляют затяжкой, которая обычно представляет собой деревянную балку. Но она может быть и металлической, например, сделанной из профильного металла. Тогда такую затяжку называют тяжем.

Затяжка выполняет важную функцию. Стропила, скрепленные в коньке и упертые в стены, стремятся разъехаться в стороны. А затяжка удерживает их, позволяя сохранить треугольную форму арки. Возникающий распор на стены не передается, а горизонтальные усилия нейтрализуются. Таким образом на наружные стены при использовании висячих стропил воздействуют только вертикальные усилия.

Затяжка не обязательно располагается в нижней части фермы, иногда она сдвигается вверх, ближе к коньку. Это зависит от типа конструкции арки, от того, какую работу должна выполнять затяжка. Если затяжка находится у основания стропил, то одновременно она служит и балкой перекрытия нижележащего этажа. При устройстве мансарды удобно располагать затяжку (ригель) выше основания стропильных ног, чтобы появилась возможность устроить этаж с полноценной высотой потолка.

Если пролет между стенами составляет более 6 м, висячие стропила для прочности подпирают раскосами и подвесами (бабками). А затяжку делают не цельной, а состоящей из двух срощенных балок.

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

Конструкция #1. Треугольная шарнирная арка

Простейшая ферма в виде треугольника. Состоит из двух стропильных балок, сходящихся в коньке. Нижние основания упираются в горизонтальный брус. В нижней части «треугольника» закрепляют затяжку. Чтобы система работала правильно, высота конька в конструкции не должна быть меньше 1/6 пролета фермы.

Эту схему можно назвать классической. В ней стропила работают на изгиб, стремяться разъехаться в стороны, а затяжка удерживает их и получает растягивающие нагрузки (работает на растяжение). Несущим элементом затяжка не является, поэтому ее можно заменить на тяж из металлопроката.

Для снижения степени изгиба стропильных балок, врубку конькового узла выполняют с эксцентриситетом. Благодаря этому при воздействии на стропила внешних нагрузок (атмосферные явления, вес кровли, собственный вес и т.п.), наряду с ожидаемым изгибом, появляется изгибающий момент противоположного направления. Это позволяет не только уменьшить изгибающие деформации, но и применить для стропил балки меньшего сечения. Соответственно, это помогает удешевить строительство.

Как правило, эта конструкция висячих стропил применяется при строительстве мансардного чердака. Затяжки в этом случае играют роль балок чердачного перекрытия.

Конструкция #2. Арка шарнирная с бабкой

Более сложная схема, которая нужна в случае перекрытия пролетов более 6 м.

Проблема в такой системе – длинная затяжка, которая будет испытывать огромные нагрузки и, как следствие, прогибаться под своим весом. Чтобы прогиба не было, затяжку подвешивают к коньку. Как? С использованием дополнительного элемента – бабки. Она представляет собой деревянный брусок, играющий роль подвески. Если подвес выполняют из металла, то называют его тяжем. Нередко применяют для этих целей обычный металлический прут, который на практике хорошо работает на растяжение.

Таким образом, с помощью подвеса-бабки, удается поддержать длинную затяжку и нивелировать ее прогиб. Саму затяжку при этом составляют из двух частей-балок, стыкованных друг с другом (в центре конструкции).

Конструкция бабки проста, однако строители часто допускают ошибку в ее устройстве. Самое главное: бабка должна работать только на растяжение, а не на сжатие. Ее нельзя путать со стойкой, упирая в балку затяжки и карнизный узел. В таком случае элемент будет сжиматься, а не растягиваться.

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

Необходимую длину затяжки набирают из составных частей, соединяя их косым или прямым прирубом и закрепляя болтами. С подвеской затяжку стыкуют через хомут.

Рассмотренная схема подходит для аграрных и промышленных зданий с большими пролетами. Однако в оригинальном виде она уже не используется, считается устаревшей. Но отдельные ее элементы весьма успешно применяются в практике строительства, при разработке арок других типов.

Конструкция #3. Арка шарнирная с приподнятой затяжкой

В этой схеме затяжка устанавливается не в нижней части арки, а продвигается кверху, ближе к коньку. Чем выше место установки затяжки, тем больше она растягивается.

Конструкцию с приподнятой затяжкой используют в строительстве мансардных помещений. Высота потолков при этом напрямую зависит от того, как высоко располагается затяжка.

Стропильные балки конструкции опираются на мауэрлат, а не на затяжку. Причем, крепление не жесткое, а подвижное, скользящее по типу ползуна. Оно позволяет компенсировать изменение размеров балок (их подвижки), которые происходят при колебаниях влажности и температуры.

Если на скаты действует равномерная нагрузка, то система будет устойчивой в любом случае. Если же нагрузка будет больше с одной стороны, то стропильная система сдвинется в сторону превалирующей нагрузки. Чтобы этого не случилась и кровля оставалась устойчивой, стропила устанавливают с выносом в обе стороны, за пределы стен.

Затяжка в такой арке не является опорой, на нее действуют растягивающие нагрузки – при устройстве чердака, и растянуто-изгибающие – при устройстве мансарды.

В мансардных помещениях затяжка зачастую является балкой для крепления подвесного потолка или изоляции. Чтобы защитить ее от провисания, устанавливают подвеску. При небольших предполагаемых нагрузках и короткой затяжке, подвес прибивают к ригелю и коньку, скрепляя соединения двумя досками с обеих сторон.

Если затяжка сравнительно длинная, то используют несколько подвесок, а каждую из них закрепляют гвоздями. Большие нагрузки требуют дополнительного использования хомутов.

Конструкция #4. Арка шарнирная с ригелем

Схема, похожая на предыдущую, но имеющая отличие: нижняя скользящая опора в карнизном узле заменяется на аналогичную жесткую. Стропильные балки врубают в мауэрлат или применяют для неподвижной фиксации опорные бруски.

Замена опоры меняет характер возникающих в арке напряжений. Конструкция становится распорной, воздействуя с распирающими усилиями на стены и мауэрлат.

Затяжку устанавливают в верхней части арки. При этом ее назначение меняется. Она уже не работает на растяжение, ее принцип действия основан на сжатии. Затяжку, работающую на сжатие, называют ригелем.

Арка с одним приподнятым ригелем рассчитана на небольшую распорную нагрузку. При больших нагрузках в дополнение к ригелю устанавливается затяжка. Получаются висячие стропила, конструкция и узлы которой схожи с обычной трехшарнирной аркой. Мауэрлат для них уже не требуется.

Конструкция #5. Арка с подвеской и подкосами

Схема, дополняющая систему арки с бабкой. Используется, когда длина стропил настолько большая (до 14 м), что создает существенный прогиб их под собственным весом. Чтобы нивелировать изгибающие напряжения, систему дополняют подкосами, которыми подпирают стропильные балки.

Обычно подкосы упирают во внутренние стены. Но в висячих системах их нет, поэтому подкосы упирают в единственный существующий упор – бабку. Получается жесткая конструкция со следующим принципом действия: стропила под воздействием внешней нагрузки прогибаются, давят на подкосы, подвеска растягивается и притягивает к себе коньковый брус, одновременно притягиваются и верхние части стропил, стропила поджимают подкосы.

Так как в этой схеме используются длинные стропила, соответственно применяется и длинная затяжка. Как правило, она состоит из двух частей-балок (хотя бывает и одноэлементной), соединенных в середине пролета косым или прямым прирубом. Соединение затяжки с бабкой выполняется через хомут.

По сути, все существующие висячие арки являются вариациями обычной трехшарнирной арки. Все остальные дополнения – бабки, ригели, подкосы – только увеличивают жесткость стропил. И несущей способности не меняют.

Любая из рассмотренных выше конструкций будет правильно работать лишь при грамотном соединении всех основных узлов. Только тогда они будут выполнять свою функцию, не деформируясь под воздействием внешних факторов.

Сверху стропильные балки совмещают под углом и соединяют встык, внахлест или путем врубки. Этот узел называют коньковым. Крепление встык предполагает стыковку срезанных под углом концов балок и скрепление их накладками из металла или дерева. При соединении внахлест верхние части стропилин схлестывают между собой и закрепляют болтом с гайкой или шпилькой.

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

В конструкциях арок также встречается (например, в обычной трехшарнирной арке) соединение нижней части стропил с затяжкой – карнизный узел. Соединение выполняется лобовой врубкой одинарным или двойным зубом с креплением болтами. Также для крепления могут быть использованы короткие доски или металлические пластины, наложенные на стык стропилины с затяжкой и скрепленные гвоздями.

Приподнятая затяжка врубается в стропила внахлест полусководнем с последующим болтовым скреплением.

В схеме с приподнятой затяжкой или ригелем стропила соединяются с мауэрлатом. При этом применяется скользящее (по типу ползуна) или жесткое крепление опор. Скользящее крепление выполняется с применением металлических скользящих опор, допускающих небольшие подвижки стропил. При жестком креплении применяют врубку зубом, также может быть использован опорный брусок.

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

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

Для расчета используются следующие данные:

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

В результате расчета определяют:

сечение стропил;
величину шага стропил;
форму ферм.

После выбора стропильной конструкции и ее расчета можно приступать к монтажным работам.

Пример монтажа висячей стропильной системы

Устройство висячих стропил на строительной площадке выполняется по следующей схеме:

Для точности монтажа и удобства, отмечают центр крыши и высоту конька. Для этого по фронтонам в центре временно закрепляют две доски, на них делают отметку по высоте конька.
Изготавливают шаблон для стропильных ног. Берут доску, прислоняют ее к мауэрлату нижним концом, а к отметке высоты конька – верхним концом. Отмечают места расположения верхнего и нижнего запилов.
Используя шаблон, изготавливают необходимое количество стропильных балок. В зависимости от будущего расположения в ферме помечают их на правые и левые стропилины. Выкладывают их по парам (так как каждая ферма состоит из двух стропилин – правой и левой).
Начинают сборку первой фермы (арки). Две стропильные балки соединяют вверху внахлест, встык или путем врубки.
Устанавливают затяжку и, если это предусмотрено схемой конструкции, бабку и подкосы.
Поднимают ферму на крышу и монтируют ее с торца постройки (на фронтоне). Крепление выполняется к мауэрлату с использованием уголков и гвоздей или саморезов.
Со стороны второго фронтона устанавливают такую же арку.
Между фронтонной парой арок натягивают бечевку, чтобы остальные арки были установлены четко по линии и обозначенному уровню.
Оставшиеся арки выставляют между фронтонами с шагом, предусмотренным проектом. Уровень арок по высоте контролируют натянутой бечевкой. Для исправления небольших погрешностей в размерах, высоту регулируют путем подкладки под стропилины деревянных дощечек.

На этом установка стропил окончена. Теперь можно приступать к очередным кровельным работам: укладывать утеплитель и гидроизоляцию, набивать обрешетку, монтировать кровельный материал.

конструкция и узлы, стропильная затяжка крыши, расчет, устройство и схема навесных стропил, крепление

Содержание:

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.

их отличия от наслонных и материалы для изготовления

Основная задача во время строительства крыши – это верно рассчитать и установить несущие конструкции, способные выдерживать все нагрузки, которые оказываются на кровлю. Главная из них – это стропила. Их бывает всего два типа: висячие и наклонные. В зависимости от размера дома и формы крыши выбирается та или иная конструкция. Крепится она по-разному. Например, висячие стропила и устанавливаются по-другому, и используются не для тех же самых зданий, что наслонные.

Проект стропиловки крыши требует хорошего опыта и профессиональных знаний. В расчет берется потенциальная нагрузка на кровлю, наиболее подходящее сечение стропил, их шаг и расположение. Без соответствующего образования лучше отставить эксперименты и довериться профессионалам. Именно благодаря грамотному монтажу стропильной системы конструкция получается прочной и устойчивой.

Если в здании нет внутренних несущих стен, то применяют висячие стропильные системы. Данная конструкция не имеет центральной опоры и опирается одним концом на стену, вторым на верхний край встречного стропила. Устанавливаются они тогда, когда необходимо покрыть большие пролеты длиной 7 м и более. Для закрепления используются прорезные шипы или металлические пластины.

Стропильные ноги висячей конструкции не создают горизонтальных нагрузок. Они обеспечивают распорное натяжение, которое не представляет опасности для всей постройки и не передается на стены дома. Однако для уменьшения усилий, которые оказываются на несущую стену дома, применяют затяжку. Она изготавливается из металла и деревянного бруса и предназначена для соединения некоторых элементов конструкции. Располагают ее в зависимости от формы крыши. Когда монтируются висячие стропила – ширина пролета в здании должна быть 6 – 10 м.

Стропила, обрешетка, стойка, подкос, затяжка и мауэрлат – основные элементы любой стропильной конструкции

При монтаже висячей конструкции стропильную ногу прикрепляют к мауэрлату с помощью запила – заготовки из дерева и дополнительно соединяют крепежными металлическими элементами, болтами или гвоздями. Именно затяжка и соединяет две ноги стропил. Верхние же концы стропил закрепляют друг с другом преимущественно встык или укладывают на коньковый прогон. Затяжка у основания чаще всего используется для мансардной крыши, одновременно выступая в качестве перекрывающей балки. Чем выше находится затяжка в стропильной системе, тем большая на нее оказывается нагрузка, поэтому для верхнего расположения требуются более мощные несущие конструкции и достаточно надежные крепления.

Затяжка бывает цельной или составной. Ее брусья сращиваются разными способами: прямым или косым зубом, скреплением внахлест и т. д. Устанавливаются они в любой точке по направлению к коньку.

Если дом строится из бревен, то висячие стропила закрепляются на верхний венец путем вырезания шипа или с помощью металлических элементов (например, ползунков), которые позволят стропилам перемещаться в вертикальном направлении по венцу или обвязке дома. Верхние части конструкции накладывают друг на друга и соединяют болтом, таким образом они скрепляются. Стоит обратить внимание, что венцом в строительстве называются бревна или брусья, образующие один горизонтальный ряд сруба.

Схема висячих стропил с затяжкой. Шаг обрешетки зависит от типа кровли. Затяжка используется для соединения двух элементов конструкции, чаще всего ног

Для домов с внутренними несущими стенами используются наслонные стропила: конструкция и узлы их немного отличаются от висячих тем, что они имеют внутренний опорный элемент, опирающийся на колону или внутреннюю стену. Такая конструкция более выгодная и не такая тяжелая, как с висячими стропилами, потому что она требует меньшее количество материала, а также передает нагрузку только на изгиб.

Однако наслонные и висячие стропила могут использоваться друг с другом, например, в домах, где общая кровля строится над несколькими пролетами. В частях крыши с внутренними опорами устанавливается наслонная стропильная система, а там, где их нет – висячая.

Чаще всего наслонные стропила используются для одно- или двускатных крыш. Они представляют собой небольшие бруски или доски с двумя крепкими точками опоры, в качестве которых выступают несущие стены. Третьим таким элементом служит конек. Для больших домов, где длина стропил превышает 6 метров, строятся внутренние капитальные стены, которые играют роль дополнительной конструкции. Еще для этого может использоваться столбчатая опора, а вместо деревянных изделий – металлические балки.

Конструкция наслонных стропил. Так называемые стропильные ноги принимают на себя нагрузку от веса крыши и атмосферных осадков

Перед возведением стропильной системы нужно вычислить нагрузки, которые она будет выдерживать. Их бывает всего два вида: распорные и безраспорные.

При безраспорных нагрузках стропильная нога не оказывает горизонтального (то есть распирающего) давления на стену дома, тогда как у распорных – оказывает. Для этого они крепятся к балкам и стенам.

Как вы уже поняли, основной материал, из которого изготавливают стропила – это дерево. Поэтому для продления срока службы еще во время проектирования предусматриваются различные способы как конструктивного, так и защитного характера.

Для укрепления конструкции в местах соединения дерева с кирпичом используются прокладки из водоизоляционного материала. Со стороны кровли следует уложить и держать в сохранности влагоизоляционный материал, а со стороны помещений – пароизоляционный. Чтобы пары влаги своевременно выводились, необходимо оборудовать вентиляционные зазоры. Непосредственно древесину нужно обработать антисептиками и биозащитными средствами.

Для стропильной конструкции применяют древесину хвойных пород деревьев: ель, сосна, лиственница

Раньше детали стропил изготавливались из бревен или полубревен. Сейчас многие строители считают более правильным вариантом применение прямоугольного бруса с сечением, которое зависит от нагрузок. Породы, использующиеся для древесины, преимущественно хвойные: ель, сосна или лиственница. Влажность допускается в пределах 20%.

Данная несущая конструкция выдерживает не только постоянные, но и временные нагрузки.

постоянные – вес кровли, прогонов и обрешетки, то есть самых важных элементов крыши.
временные – это атмосферные осадки, в особенности снег, ветер и полезная нагрузка (не всегда она есть).

Допустимый показатель снеговой нагрузки – 180 кг/квадратный метр (в горизонтальной проекции). Однако он часто превышается, особенно при большом количестве снега он может достигать 500 кг/квадратный метр. Данный параметр не учитывается, если кровля имеет наклон выше 60 градусов, так как снег постепенно скатывается на землю. Ветровая нагрузка должна быть равна 35 кг на квадратный метр. Однако все эти цифры рассчитаны на Подмосковье, то есть для средней полосы России. Для других регионов вводятся соответствующие поправочные коэффициенты, зависящие от климата.

Полезная нагрузка бывает тогда, когда к стропильным фермам подвешиваются потолки, на которых порой устанавливаются вентиляционные камеры или водяные баки. В случае больших нагрузок иногда необходимо повысить жесткость конструкции, для этого применяют металлические элементы, которые позволяют стропилам функционировать как безраспорно-наслонным.

Стропила несут на себе нагрузку от веса кровли, а в зимнее время и снега, лежащего на крыше

Недостаток металлических деталей в том, что на них может появляться конденсат из-за перепада температур, что негативно сказывается на состоянии дерева. Поэтому стропила следует обрабатывать влагозащитными составами, а также использовать пленочный гидроизоляционный слой, изолирующий дерево от металла.

В двускатной мансардной крыше металл является хорошим проводником холода. Теплоизоляция, уложенная между стропилами, эффекта особого не даст. Лучше всего будет, если металлический слой закрепить полностью снаружи или внутри помещения, однако тогда стропила придется как-то украсить, например, декоративными панелями.

Также стропильные конструкции можно изготавливать полностью из металла. У них будет очевидный плюс: отсутствие дерева.

В зависимости от материала кровли определяется диаметр и основные характеристики несущей конструкции:

Металлочерепица. Для этого покрытия оптимальный шаг стропил – 55-90 см. При наличии теплоизоляционных плит этот параметр должен равняться их ширине.
Черепица. Поскольку это тяжелый материал, то и стропила должны быть соответствующие. Шаг следует делать не более 50 см, их диаметр должен быть не менее 13 см, а сечение брусков для обрешетки – 5х5см.
Схема стропильной системы для черепицы. Данные указаны в мм
Шифер. Для него подойдут стропила сечением 50х100 мм или 50х150 мм с шагом от 60 до 80 см. Шаг обрешетки зависит от угла наклона кровли. Если он маленький, то достаточно и четырех брусков. Получится шаг, равный 45 см. При большом уклоне должно быть три бруска с шагом 63 – 65 см.

Итак, наслонные и висячие стропила – это основные элементы кровли, которые обеспечивают ее сохранность. Они отличаются друг от друга конструктивно и используются для разных видов крыш. При их проектировании следует обращаться к профессионалам.

Висячие стропила — конструкция и узлы крыши

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

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

Виды стропильных систем

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

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

Основные узлы висячей стропильной системы

Висячая стропильная система состоит из следующих элементов:

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

Основные элементы стропильной системы с висячими стропилами

Особенности конструкции висячих стропил

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

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

Всего существует пять видов конструкций, образованных висячими системами.