Висячие стропила конструкция и узлы
Sbertimekpk.ru

Финансовый портал

Висячие стропила конструкция и узлы

Висячие стропила конструкция и узлы

План стропильной системы выбирают в соответствии с особенностями конструкции дома, погодными условиями региона, опытом строительных работ. Основа стандартной двускатной крыши представляет собой конструкцию из стропильных балок, скрепленных друг с другом. Вершина такой кровли называется коньком. К нему сходятся все стропильные ноги. За счет такого соединения образуется жесткий каркас, принимающий на себя воздействие ветра и осадков.

Существует несколько вариантов стропильных конструкций. Они выполняются наслонными и висячими. Основная отличительная черта каждого вида таких конструкций – способ передачи нагрузки от осадков и веса двускатной крыши на стеновые конструкции. Если дом обладает стандартной планировкой и имеет небольшие размеры, в нем нет межкомнатных стен, поддерживающих потолок. Такие стропила называются висячими. Их соединяют друг с другом затяжкой – прочной балкой большого сечения. Наслонные и висячие стропила имеют множество отличий, поэтому их следует рассмотреть более детально.

Конструктивные особенности

Кровля, выполненная с висячими стропилами, имеет ряд особенностей. Существует несколько видов таких изделий:

  • Простой треугольник, который не имеет усиливающих элементов.
  • Треугольная конструкция, имеющая усиливающие узлы.
  • Стропильная конструкция с приподнятой затяжкой.

Наслонные стропила выбираются при наличии в доме межкомнатных перегородок. На них и опирается двускатная крыша. Такие стропильные конструкции намного легче, требуют использования меньшего количества материалов. Кроме того, для их создания требуется устанавливать дополнительные элементы.

Их чаще всего используют при устройстве двускатной крыши в небольших домах. Однако при выборе наслонных стропил понадобится делить внутреннее пространство дома на несколько частей.

Параметры стропильной системы двускатной кровли всегда ориентируются на конкретные условия эксплуатации. К примеру, в домах, которые находятся в северных широтах, лучше выполнять крыши с крутыми скатами. Это будет способствовать быстрому самоочищению двускатной кровли от снега. Однако такое решение связано с необходимостью усиливать конструкцию внутренними элементами. Крыши с висячими стропилами и крутыми скатами имеют большую парусность.

В теплых регионах, напротив, следует устраивать более пологие кровли. Они отличаются большей легкостью, простотой установки и ремонта. В них могут использоваться одинаково успешно как наслонные, так и висячие стропила.

Висячие системы стропил сегодня более популярны, поскольку обладают несколькими плюсами:

  • Им не нужна дополнительная опора, что позволяет встраивать внутри дома помещения большой площади. С наслонными стропилами приходится разделять внутреннее жилое пространство перегородками.
  • Силовые узлы, которые делают конструкцию прочнее, прячутся на чердаке.
  • Монтаж двускатной кровли выполняется максимально просто.

Учитывая такие особенности висячих конструкций, можно сделать очень прочную и долговечную конструкцию, ремонт которой будет проводиться очень легко. Кроме того, двускатные изделия отличаются высокой эстетичностью. Варианты конструкции и узлы висячих стропил следует рассмотреть подробнее.

Варианты конструкций

Простота установки и ремонта висячих стропил обусловлена тем, что их можно помещать непосредственно на дубовую доску, которая монтируется на верх кирпичной стены. Деревянный элемент имеет сечение 50х50 мм. Благодаря такой особенности можно существенно удешевить процесс постройки и ремонта.

Простая арочная конструкция

Основное требование при создании такой конструкции – скрепление опорного элемента с затяжкой следует выполнять согласно определенным СНиПам.

Второе условие, соблюдаемое в процессе установки стропильной системы – точка, где соединяется затяжка и стропильная нога, должна находиться непосредственно над подкладочной доской. При этом конек следует выполнять на высоте, не большей, чем 1/6 часть длины затяжки. Довольно часто узел скрепления затяжки со стропильной ногой выполняется врезанием одним или «двойным» зубом. Прочность соединения при этом отличается средними показателями.

Врезку «двойным» зубом используют, когда затяжка довольно тонкая, или для нее выбрана древесина, уязвимая к механическим воздействиям. Узел скрепляется болтами. Может применяться обшивание досками или металлическими листами.

Узел соединения следует заранее подготовить. Его также точно подгоняют еще до монтажа на дом. Практически все работы ведутся с использованием шаблонных стропил, по которым отмечаются места врубки и соединения элементов. В коньке стропильные балки соединяют при помощи сопряжения их концов. Это обуславливает высокую жесткость скрепления.

Арочная конструкция с элементами усиления

Благодаря использованию подвески вместо одной затяжки можно использовать две, имеющие меньшую длину. Соединение затяжек и подвески происходит в Т-образном узле конструкции. В месте, где осуществляется скрепление этих элементов, устанавливают хомут для подвеса или бабки. Благодаря подвесу силы, действующие на конструкцию вертикально, частично переносятся на коньковое соединение.

Для больших пролетов используются длинные висячие стропила с затяжкой. Чтобы компенсировать прогиб балок конструкции, используют дополнительные узлы подкосов. К стропилам они крепятся достаточно жестко. Для этого используется специальный узел крепления.

Приподнятые затяжки

Устройство крыши на стропилах висячего типа отличается сложностью выполнения. В таких системах намного больше узловых соединений. Сопряжение элементов должно быть максимально точным. Схемы монтажа таких конструкций используются для постройки крыш в домах жилой мансардой.

Создание системы стропил с приподнятыми затяжками требует немалого опыта подобных работ. Эта схема отличается тем, что в ней затяжка не крепится к нижним концам стропильных балок, а врезается в них чуть выше середины. При этом используются косые пазы. Подобные узлы крепления получили название «полусковородные». Места соединения усиливаются болтами.

Затяжка крепится очень жестко, поэтому в точках опоры стропильных ног необходимо выполнить специальный узел соединения. В одной из точек опоры выполняется скользящее соединение. Это необходимо, чтобы равномерно распределить нагрузку между стропильными балками. Опорные ползуны могут изготавливаться с выносом конца стропил за стену.

Если мансарда будет утепляться, а потолок нижерасположенного помещения – гидроизолироваться, затяжки следует усилить узлом подвески. Ее монтируют с применением металлических хомутов.

Монтаж стропил

Работы по устройству и монтажу стропильной системы дома следует проводить только после составления точного чертежа. Висячие балки выполняются из бруса с минимальным сечением 50х200 мм.

Все работы проводятся поэтапно:

  • По периметру стен необходимо расположить и зафиксировать мауэрлат.
  • Наверх следует поднять 2 бруска, которые имеют соответствующее сечение. Стропильные ноги обрезаются по заранее определенным размерам.
  • Для устойчивой опоры на мауэрлат следует сделать в них выемки. Способ соединения «внахлест» отличается небольшой надежностью.
  • Подгонка первой пары стропильных ног выполняется максимально тщательно. После идеальной подгонки соединений и узлов следует опустить обе детали на землю и использовать в качестве шаблонов. Отдельно изготавливаются правые и левые стропила.
  • Стропильные ноги поднимают вверх попарно. Затем их следует закрепить на мауэрлат и соединить друг с другом.
  • Сначала устанавливают пары стропильных ног по краям крыши. Затем между ними натягивается бечевка и остальные элементы устанавливаются по ней.
  • Монтаж затяжек. Такие элементы соединяют нижние части стропильных ног. Монтаж следует выполнять внахлест или встык.
  • При больших пролетах дома необходимо усилить стропильную систему бабками и подкосами.

Только при грамотном создании расчетов и проведении монтажа крыша будет служить не одно десятилетие. В системах висячего типа отсутствует горизонтальная нагрузка. Стропила при этом работают на сжатие и изгиб. Применяются такие стропила в различных схемах кровель.

Висячие стропила лучше применять для зданий, которые не имеют опорных перегородок. Благодаря использованию затяжки снижается распирающее усилие, которое действует на стены при отсутствии этой детали. Применимы конструкции с висячими стропилами для зданий с шириной пролета от 6 до 10 м.

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.

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:

    Трехшарнирная треугольная арка

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.

Читать еще:  Как правильно внести запись об увольнении в трудовую книжку


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:

  1. Вырезаются запилы на правом и левом стропиле для устойчивого и надежного крепления к мауэрлату
  2. Правая и левая стропилины помечаются условными метками в зависимости от их будущего расположения
  3. В верхней части соединяются стропила, ранее выбранным способом (внахлест, встык) либо к коньковому прогону с помощью: металлической пластины, доски, фанеры
  4. После установки двух первых стропильных ног и проверки точности их монтажа, делаются шаблоны для правых и левых стропилин
  5. Вторая пара стропильных ног подготавливается на земле, при помощи ранее сделанных шаблонов
  6. Устанавливается вторая пара на другом краю сооружения
  7. Между полученными, фронтонными парами, протягивается бечевка для контроля уровня остальных стропил
  8. Оставшиеся стропильные пары, устанавливаются на расстоянии, предусмотренным проектом
  9. Высота стропильных ног регулируется ранее натянутой бечевкой и если ее не хватает, то возможно использование деревянных подкладок
  10. 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.

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.

Читать еще:  Материальная ответственность работника перед работодателем

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:

  1. 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.
  2. Соединение внахлест. Для реализации данного способа верхние края стропильных ног схлестываются и крепятся болтом с гайкой или шпилькой.
  3. 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.
  4. 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.

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:

  1. Формирование уклона кровли. Крыша должна иметь уклон, чтобы эффективно отводить влагу во время осадков, сбрасывать снежную массу во избежание перегрузки каркаса.
  2. Распределение веса кровли. Конструкция крыши весит достаточно много, особенно если учитывать дополнительную нагрузку во время снегопадов. Стропила равномерно распределяют вес покрытия между несущими стенами.
  3. 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:

    Простая трехшарнирная арка в форме треугольника. Это образец самой простой стропильной фермы висячего типа, которая состоит из стропильных ног и затяжки. Она представляет собой замкнутый треугольник, основание которого работает только на растяжение, а стороны – на прогиб. Таким образом можно перекрыть пролеты шириной до 6 метров.

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:

  1. Климатические условия. Чтобы оценить, какая ветровая и снеговая нагрузка будут воздействовать на стропила, нужно определить климатическую зону региона, в котором ведется строительство.
  2. 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.
  3. 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.

Висячие стропила: разновидности, монтаж

В любом строительстве самым главным этапом является создание крыши. На нее приходится механическое давление снега в зимнее время, существенные ветровые нагрузки и влияние осадков. Именно поэтому процесс изготовления кровли требует пристального внимания и исполнения всех работ с особой точностью и аккуратностью.

Читать еще:  Когда используется исправленный счет-фактура: примеры

Отличия

Строительство крыши, как и большая часть других работ по возведению дома, разделяется на несколько этапов. Устройство висячих стропил является одним из них. Стоит отметить, что стропильные системы по своим технологическим характеристикам могут заметно отличаться.

Главным отличием висячего варианта является опора конструкционных элементов на мауэрлат друг на друга и снизу либо на верхнюю коньковую деталь. То есть они располагаются без вертикальной опоры, без которой не обойтись при формировании наслонной системы.

Целесообразно использование такого варианта при отсутствии несущих внутренних стен в здании. Возможно также использование при необходимости применения чердачного пространства. В виде примера можно привести сооружение мансардной крыши.

Конструкция висячих стропил переносит на стены постройки распирающую механическую нагрузку – это неизбежная издержка отсутствия в составе вертикальных опор. Поэтому обустройство такой стропильной системы не обходится без так называемой стяжки. Она представляет собой горизонтально размещенный элемент, перетягивающий стропильные ноги, благодаря этому стены подвержены меньшим распирающим нагрузкам. Стоит отметить, что при снижении уровня монтажа стяжки увеличивается эффективность применения.

Достоинства

Стропильная система, изготовленная с висячим расположением, имеет множество эксплуатационных положительных характеристик. Качественное и грамотное исполнение придаст достаточную прочность кровле и снизит влияние оказываемых на нее нагрузок. По сравнению с наслонной системой, она обладает меньшим весом, что уменьшает общую нагрузку на стеновые конструкции и, соответственно, на основу дома.

За счет применения меньшего количества деталей требуется меньше материала для создания висячих стропил.

Наслонные и висячие стропила

Если в доме имеется капитальная внутренняя стена, при возведении кровли в роли опорной конструкции используется наиболее часто наслонная система. Она имеет основное отличие, которое заключается в присутствии внутреннего дополнительного элемента, имеющего упор на колонну или внутреннюю несущую стену. За счет этого переносится передача нагрузки только на изгиб. Среди достоинств такой конструкции стоит отметить ее относительно небольшой вес и необходимость использования небольшого количества материала для сооружения.

Для определенных случаев, к примеру при обустройстве единой кровли над несколькими пролетами, требуется одновременное использование как наслонных систем, так и висячих. Стропила, узлы наслонной конструкции в данном варианте используются в той части дома, где имеются внутренние опоры, соответственно, где их нет, обустраивается другая система.

Этапы возведения

После определения типа стропил можно приниматься за само строительство. Для начала выполняется схематический чертеж. Стоит сразу отметить, что его желательно доверить профессионалам, так как для него необходимы специальные знания и опыт в данной сфере. Составление расчетов на уровне обывателя – довольно опасное мероприятие, так как при проектировании могут быть сделаны погрешности, которые могут привести позднее к изменению целостности кровельной системы или же к ее разрушению.

После того как будет создан чертеж, начинается выполнение дальнейших задач, то есть монтаж мауэрлата. Применяется для этого деревянный брус, имеющий сечение 20х20 см, он кладется по периметру стен и укрепляется. Нужно обратить внимание на то, что для мауэрлата необходима защита от сырости, поэтому под него монтируется специальный материал, к примеру, рубероид.

При использовании блоков или кирпича для возведения стен, требуется выполнение бетонной выравнивающей стяжки по их периметру, только после этого может ставиться мауэрлат.

В качестве материала для стропильных ног лучше всего использовать деревянный брус с сечением 20х5 см. При необходимости он отпиливается до подходящей длины, с нижней стороны изготавливаются специальные пропилы, обеспечивающие их прочный упор в мауэрлат.

Висячие стропила могут устанавливаться с использованием конькового бруса, который придает конструкции дополнительную жесткость. При организации крыши без него соединение стропил в верхней части должно производиться с упором, а не внахлест.

Существует два варианта монтажа: установка вначале двух крайних пар ног с использованием конькового бруса, после чего ставятся оставшиеся, либо по порядку. Более предпочтительным является первый вариант, так как за счет него можно получить экономию во времени, а также более надежную конструкцию, устойчивую ко многим видам нагрузок.

Для изготовления затяжек используется тот же материал, что и для стропильных ног. Монтируется затяжка в горизонтальном положении. Как было отмечено ранее, чем ниже ее месторасположение, тем лучше становятся ее характеристики. Нужно учитывать данное обстоятельство, которое имеет особое значение, если планируется эксплуатация чердачного пространства. При отсутствии бруса подходящего размера для создания затяжки могут применяться соединенные внахлест обрезки.

Висячие стропила: конструкция и узлы

При установке висячей системы важен способ соединения узлов. Помимо закрепления саморезами или гвоздями, должно присутствовать соединение с помощью гаек и болтов, для этого высверливаются отверстия в определенных местах.

В обязательном порядке выполняются технологические пропилы. Для каждой точки соединения элементов стропильной системы должно изготавливаться не менее двух элементов крепежа. В виде примера можно привести закрепление затяжки двумя саморезами или гвоздями с последующим притягиванием резьбовой шпилькой.

Карнизные элементы

Когда устанавливается система висячих стропил, стоит помнить о формировании карнизных свесов. Желательно что бы изначально их длина закладывалась в размеры стропильных ног, но стоимость конструкции из-за этого увеличивается. Для более бюджетного изготовления свесов применяется обрезная доска, параметры которой составляют 10х5 см. Формируются из нее «кобылки», их длина должна быть подобрана таким образом, чтобы нахлест на стропильные ноги в верхней части был как минимум 50 см. Закрепляются детали с помощью резьбовых деталей.

В мауэрлате выполняются пропилы необходимого размера для более плотного соединения. Для придания увеличенной механической прочности посередине «кобылка» также закрепляется опорным бруском небольшого размера, который фиксируется сбоку свеса и на верхней части мауэрлата.

Соединение стропил осуществляется внахлест и встык. В первом варианте висячие стропила фиксируются друг к другу при помощи болтового соединения. Во втором придается усилие узлам накладками, в качестве которых выступают металлические пластины или доски.

Карнизный узел соединения стропил и затяжки выполняется лобовой ортогональной врубкой, имеющей одинарный или двойной зуб, а также пластинами или досками.

Шарнирная треугольная арка

Такой вариант исполнения фермы стропил является самым простым. В основу арки положены три элемента: горизонтальная балка (затяжка), которая закрепляет висячие стропила в центре пролета либо у основания, а также две стропильные наклонные ноги, объединенные в верхней точке. Затяжка, сформированная из стальных стержней или деревянного бруса, перенимает на себя опорное усилие, поэтому передается на внешние стены дома лишь вертикальная нагрузка. За счет этого становится намного проще узел опоры фермы на стеновую конструкцию: на нее монтируется вместо мауэрлата обычная доска, которая используется для перераспределения имеющейся нагрузки.

В месте основания стропил ставится затяжка при необходимости создания мансардного этажа. Она используется для опоры междуэтажных перекрытий. В других ситуациях затяжка монтируется на более высоком уровне. Так увеличивается растягивающее напряжение, которое приходится на нее, но при этом в пролете стропил снижаются изгибающие усилия.

Арка шарнирного типа с ригелем

Данная ферма визуально выглядит как двухскатная крыша с висячими стропилами, описанная выше, в виде треугольника. Заключается главное различие в использованной опоре на стену. В ригельной арке основа стропильных ног закрепляется в пазах, которые имеются в мауэрлате. На стены, кроме вертикальных усилий, приходятся также и распорные. В середине пролета монтируется затяжка (в данном способе она имеет название ригель) и используется для сжатия. Как следствие, упрощается узел крепления стропильных ног и ригеля.

Арка шарнирная с подвеской

В случае если крыша с висячими стропилами имеет ширину больше 6 м, достаточно сложно обустраивать трехэлементную простую ферму. Во-первых, для производства затяжки такого размера уходит много времени на поиски бруса. Во-вторых, из-за большого веса длинная затяжка провисает в центре. Поэтому в качестве дополнения арки используется подвеска – это деталь, которая объединяет центр затяжки и верхнюю часть арки. Стягивающий элемент составляется из двух частей, при помощи болтового соединения. Деревянная подвеска зачастую называется бабкой, а металлическая – тяжем.

Арка шарнирного вида с подкосами

Для снижения прогиба, имеющегося в стропилах, к арке с подвеской добавляются подкосы, представляющие собой наклонные элементы для подпора стропильных ног в центре пролета. При этом для упора самих подкосов используется подвеска.

Заключение

В завершение вышесказанного стоит отметить, что благодаря грамотному исполнению расчетов и общего объема работ, висячие стропила по эксплуатационным свойствам не будут уступать наслонным. Помимо устойчивости и высокой прочности, использование данной конструкции позволит образовать чердачное пространство, подходящее для применения в хозяйственных или других целях. В случае обустройства мансардной крыши, такая стропильная система становится идеальным вариантом.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector