Стропильная система висячая

Висячие варианты стропильной системы

Для любого строящегося дома важно выполнить правильный расчет на момент строительства крыши, так как именно от этого будет зависеть защита от непогоды, потерь тепла, ветровых нагрузок и прочего. Крыша служит элементом защиты всего строения.

Виды висячих стропил.

Варианты наслонных и висячих стропил: отличительные особенности

Конструкция кровли может быть самой различной. Монтаж основан на использовании наслонных или висячих стропил. Разница состоит в том, что наслонные применяются, когда они могут опираться на центральную несущую стену, внутреннюю опорную колонну либо любой другой элемент со схожими функциями. Но такой вариант не всегда подходит, часто случается так, что внутренней несущей или капитальной стены просто нет, то есть стропила будут опираться только на наружные стены, а конструкция для этого требуется совершенно другая. Для этого применяется висячий вариант стропил, которые можно использовать для пролетов с длиной от шести-семи метров. Главное отличие между системами – это опора стропил.

Стропильные ноги в этом случае одним своим концом упираются в стены, а вторым соединяются сверху друг с другом. Крепление может осуществляться различными методами, начиная от прорезного шипа и заканчивая металлическими зубчатыми пластинами. Все ноги должны иметь соединение при помощи растяжки, которая не будет им давать разъезжаться в стороны, то есть создается жесткость и прочность крепежа. Наслонные имеют другую конструкцию, у них есть специальный элемент, который создает дополнительную точку опоры на внутренние капитальные стены.

Технические характеристики висячих стропил.

Из особенностей устройства висячих деревянных стропил необходимо отметить:

1. Cтропильные ноги соединяются наверху при помощи запила, дополнительно фиксируются болтами, пластинами или гвоздями. Верхние концы ставятся встык либо к коньковому прогону.
2. Встречные стропильные ноги соединяются затяжками.
3. Затяжки могут быть цельными либо составными, их сращивание при необходимости осуществляется за счет прямого или косого зуба.

Система висячих стропил отличается сложностью. Вес ее несколько больше, чем у наслонных, но она незаменима при перекрытии пролетов от шести до десяти метров, при устройстве мансардных помещений. Материала при этом может расходоваться больше, стоимость также будет выше, но на прочности это не скажется. Кроме того, именно стропила висячие применяются чаще всего для очень сложных типов крыш, вариантов их устройства много.

Устройство висячих стропил

Правильное устройство кровельной конструкции – это один из самых ответственных моментов всего строительства. Как фундамент является основанием для дома, так и крыша считается его надежнейшей защитой и залогом долговечности. Каркас крыши – это висячие и наслонные стропила, составляющие как бы скелет кровли, на который уже крепится обрешетка и внешнее покрытие, между стропильными ногами укладывают утеплитель, сверху кладут гидро- и пароизоляцию.

Ключевые элементы висячих стропил.

Перед началом строительства важно выполнить правильный расчет всей конструкции, так как от этого будет зависеть безопасность и надежность. Такой расчет основывается на следующих данных:

1. Размеры самого строения, материал изготовления стен, наличие либо отсутствие несущих внутренних стен, опорных колонн, наличие мансардного этажа.
2. Максимально допустимая нагрузка на стены.
3. Тип крыши, который будет сооружаться (обычная двускатная и односкатная, плоская, вальмовая, шатровая и прочее). В данном случае необходимо сразу же определить, какие именно деревянные стропила будут применяться (наслонные либо висячие).

Далее расчет должен включать в себя:

• сечение стропильных ног;
• шаг стропил, их правильное расположение;
• формы, которые будут принимать стропильные фермы.

Стропила могут быть самого различного вида, но чаще всего это форма треугольника, который образуют две стропильные ноги, упирающиеся друг на друга вверху.

Дополнительно, чтобы придать ферме надежность, все стропильные ноги соединяются затяжками, то есть специальным брусом, нейтрализующим функцию распора и придающим прочность и устойчивость.

Стропила висячие обладают своими особенностями, среди которых их возможность передавать нагрузки на стены. Мауэрлат не всегда обязателен, достаточно использовать обрезную доску для выравнивания ферм по горизонтали. Для устройства такой схемы особое значение имеет:

• тип кровли и размеры;
• вид кровельного покрытия;
• климатические условия региона.

Когда используются висячие варианты стропил?

Виды наслонных стропил.

Наслонные и стропила висячие – это неотъемлемая часть всей кровельной конструкции. Но отличаются они по условиям своего применения. Так, висячие конструкции применяются в том случае, если опирание стропил происходит только на бока здания, а не на внутренние несущие стены. Они используются, когда нет центральной стойки (опоры) для конструкции крыши. Для крепления элементов конструкции пользуются специальной затяжкой, которая может быть сделана из деревянного бруса или металлических планок. Такие затяжки обязательны, когда строятся мансардные помещения, в этом случае затяжка становится одновременно и балкой перекрытия для крыши.

В данном случае важен правильный расчет, так как при более высоком расположении растяжки общая величина нагрузок на всю систему будет только увеличиваться. Поэтому, когда используются висячие стропила с затяжками, необходимо в верхней их части применять более мощные конструкции, а узлы должны крепиться более надежно (желательно дополнительно к основным крепежным элементам использовать металлические зубчатые пластины).

Ширина одного пролета для висячих стропил должна составлять 6-10 м, а вот шаг может отличаться в зависимости от уклона ската крыши. Деревянные стропила могут быть выполнены из обычной обрезной доски, бруса либо бревна. Обязательна пропитка его антисептиками и антипиренами перед укладкой, чтобы обеспечить защиту от плесени, грибка.

Наслонные стропильные системы применяются в том случае, когда строение имеет внутреннюю несущую либо капитальную стену, на которую конструкция крыши может смело опираться. Наслонные стропила отличаются от висячих еще и тем, что у них есть дополнительный элемент, опирающийся на колонну, внутреннюю стену, любую несущую схему. Характеризуются наслонные стропила тем, что работают они только на изгиб. Для многих конструкций это настоящий плюс. Но есть и положительные стороны: наслонные стропила более надежны и просты в изготовлении, они обходятся намного дешевле, да и вес их меньше, а это очень важно для любой крыши.

Монтаж висячих деревянных стропил

Монтаж такой системы вполне доступен своими руками. Для крыши используют брусья из дерева с сечением в 5*20 см, которые предварительно необходимо обработать при помощи специальных антисептиков и антипиренов. Это обязательное условие для работы с деревянными элементами не только для крыши, но и для остальных конструкций дома. По установке деревянных стропил последовательность действий будет следующая:

Все узлы соединения стропил с элементами крыши для надежности могут крепиться металлическими деталями крепления – болтами, скобами, шурупами, саморезами.

1. Сначала наверху конструкции надежно соединяют два бруса, создается узел опирания стропил.
2. На стропилах делается выемка, то есть паз, для того чтобы была опора для мауэрлата.
3. Брус наверху должен соединяться с упором, для этого необходимо обеспечить соединение концов отдельных брусьев. Лучше всего первую конструкцию собрать на земле в виде шаблона, а остальные деревянные стропила изготавливать именно по этому образцу. В таком случае висячая стропильная система будет идеально ровной и надежной, а сама сборка быстрой. С подобной работой вполне могут справиться 3-4 человека. Расчет для деревянных стропил должен быть очень тщательным, не стоит пренебрегать этим, так как даже 1 мм может иметь значение.
4. Первые стропильные ноги монтируются на одном конце крыши, вторые – на противоположном. Между парами протягивается шнур для разметки, это поможет ориентироваться при дальнейших работах. Шаг, с которым устанавливаются стропильные ноги, необходимо определять исходя из расчетов уклона. Например, если угол ската крыши составляет 30 градусов, то ширина одного пролета, где идут висячие стропильные системы, должен составлять до 70 см. Иной вариант здесь не приветствуется специалистами, хотя и возможен в некоторых случаях.

Конструкция стропил не так сложна, как может показаться. Все узлы крепления стропильных ног и мауэрлата осуществляются при помощи кровельных гвоздей, металлических скоб и зубчатых пластин. Для усиления узлы могут скрепляться и саморезами по дереву. Опирание всех стропил на мауэрлат осуществляется согласно тому, какая именно схема стропильной системы была выбрана. Это зависит от типа крыши, ее размеров, наличия либо отсутствия внутренних несущих стен для опирания стропильных ног крыши.

Для устройства конструкции крыши любого дома применяется специальная стропильная система, выступающая в виде каркаса. Это может быть наслонная стропильная система, если есть несущие стены, на которые элементы конструкции могут опираться, либо висячие стропила, если каркас будет монтироваться только на боковые стены. В этом случае важен правильный расчет, чтобы крыша под собственным весом не сложилась. Может применяться и безраспорная конструкция, треугольные арки с бабками, специальной затяжкой и прочие. Использование той или иной системы зависит от того, какие размеры имеет дом, какова его форма, модель самой крыши, материала покрытия. Смонтировать своими руками наслонные стропила и висячие не так сложно, но необходимо проводить предварительные расчеты, что обеспечит безопасность и надежность крыши дома.

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:

1. 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.

• 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.

• Треугольная трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой

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.

Висячие стропила: обзор конструкций + схема установки висячих стропильных систем

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.

Особенности конструкции висячих стропил

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.

Основные узлы: виды соединений элементов

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.

Общие принципы расчета висячих стропил

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

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

Для расчета используются следующие данные:

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

Монтаж висячих стропил

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

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.

Как сделать висячие стропила своими руками

При возведении крыши важнейшую роль играет правильный выбор кровельной конструкции.

В ходе эксплуатации на эту конструкцию будут воздействовать различные временные и постоянные нагрузки. Чтобы крыша была надежной и прочной, необходимо грамотно выполнить расчет и установку стропильной конструкции.

Основу кровельной конструкции составляют стропила, которые могут быть висячими и наслонными. Висячие стропила применяют в тех случаях, когда у здания отсутствуют внутренние несущие стены. В такой конструкции вся нагрузка идет на внешние несущие стены.

Общая характеристика висячих стропил

Стропила являются неотъемлемой частью кровельной конструкции. Они выполняют роль каркаса крыши, на который крепится обрешетка и кровельный материал.

Существует два типа стропил: висячие и наслонные. Их отличие состоит в условии применения. Если здание не имеет внутренние несущие стены, то используются висячие стропила. В таком случае стропила опираются на бока здания. Ширина пролета при использовании висячей стропильной системы должна составлять от 6 до 10 метров.

Следует отметить, что висячие стропила не создают горизонтальные нагрузки, а работают только на сжатие и изгиб. Вся нагрузка в этом случае передается на стены. Для уменьшения распирающего усилия на стены применяется растяжка.

Этот элемент соединяет стропильные ноги и не позволяет им разъехаться в разные стороны. Растяжки могут быть составными либо цельными. Сращивание брусьев при изготовлении составных растяжек может выполняться разными способами: внахлест, прямым или косым зубом и т.д.

Стропильные ноги изготавливают из бревна, бруса или обычной обрезной доски. Перед укладкой деревянные элементы необходимо обработать антисептиками и антипиренами, защищающими от грибка и плесени.

Что нужно учитывать при расчете висячих стропил

Перед тем, как начать возведение крыши с висячими стропилами необходимо грамотно рассчитать всю конструкцию. От этого будет зависеть ее прочность и безопасность. Следует отметить, что стропильная система – очень ответственная и сложная конструкция. Поэтому желательно, чтобы ее спроектировал профессиональный архитектор. При выполнении расчета используются следующие данные:

• Размеры здания;
• Материал, из которого сделаны стены здания;
• Наличие опорных колон, несущих внутренних стен;
• Присутствие мансардного этажа;
• Максимально возможная нагрузка на стены;
• Тип возводимой крыши (двускатная, односкатная, вальмовая, полувальмовая, шатровая и т.д.). Здесь необходимо определить какой тип стропил будет применяться (висячие либо наслонные).

Далее необходимо рассчитать:

При проектировании стропильной системы висячего типа следует учитывать:

• Климат в регионе (ветровые и снеговые нагрузки, общее количество осадков);
• Угол ската кровли;
• Тип кровельной системы;
• Кровельный материал (профнастил, металлочерепица и др.).

Элементы висячих стропил

Висячая стропильная система устроена сложнее, чем наслонная. Трудности возникают не только ее изготовлении, но и при установке. Самая простая стропильная ферма имеет форму треугольника, который состоит из двух стропильных ног, упирающихся в затяжки и друг в друга.

На стены постройки не передается распор, поскольку его нейтрализует растяжка. Висячие стропила оказывают только вертикальное усилие на стены здания. За счет этого узлы опирания на стены устроены очень просто.

Растяжки делают из металлических планок или деревянных брусьев. Они монтируются в любой точке в направлении конька. Их точное месторасположение зависит от выбранного типа кровельной конструкции. К примеру, при строительстве мансардной крыши растяжки крепят у основания стропильной системы.

В таком случае они будут выполнять роль балок перекрытия. В подобной системе совсем не обязательно устанавливать мауэрлат. Вместо него можно использовать обрезную доску, укладываемую на гидроизоляционную основу. По этой доске выравнивают стропильные фермы по горизонтали.

Важно отметить, что конструкция крыши с висячими стропилами в значительной степени зависит от отсутствия или присутствия мансардного помещения и длины пролета в здании.

Виды конструкций висячих стропил

Треугольная трехшарнирная арка

Висячие стропила и затяжка образуют замкнутый треугольник. В данном случае стропильные ноги работают на изгиб, а затяжка – на растяжение. Коньковый прогон должен иметь высоту не менее 1/6 части от длины арочного пролета. Подобная конструкция используется при обустройстве мансардного этажа, при этом затяжка выполняет роль чердачного перекрытия.

Треугольные трехшарнирные арки с бабкой

Если длина пролета здания превышает 6 метров, то использовать цельный брус становится достаточно трудно. К тому же затяжка начинает провисать под собственным весом. Чтобы затяжка не прогибалась, ее подвешивают к коньку. Подвеска из дерева называется бабкой, а из железа – тяжем.

Для получения необходимой длины затяжки выполняется сращивание двух брусьев. Их закрепляют на хомуте подвески посредством прямого либо косого сруба и болтов.

Треугольные трехшарнирные стропильные арки с приподнятой затяжкой

Висячие стропила этого типа применяются в случае, если необходимо переделать чердачное помещение в мансарду. В такой системе затяжка закрепляется сверху. Чем выше располагается затяжка – тем сильнее растягивающее усилие оказывается на нее. В такой конструкции затяжка является балкой потолочного перекрытия мансарды. Установка подвески предотвращает провисание затяжки.

Треугольные трехшарнирные арки с ригелем

В данной системе в качестве опорного узла применяется шарнирно неподвижная опора. Стропила делают с врубкой в мауэрлат. За счет этого арка становится очень устойчивой. В этой схеме приподнятая затяжка называется ригелем и работает на сжатие.

Треугольные трехшарнирные арки с подвеской и подкосами

При увеличении длины стропильных ног также увеличивается и их прогиб. Чтобы этого не происходило, их подпирают подкосами. При этом нижняя часть подкосов упирается в подвеску. В результате получается довольно прочная система с круговой передачей нагрузки.

Монтаж висячих стропил

Висячую стропильную систему изготавливают из бруса сечением от 50×200 мм. Важно отметить, что при возведении необходимо ориентироваться лишь на сделанный специалистом проект крыши.

1. По периметру внешних несущих стен закрепляется мауэрлат.
2. Поднимаются наверх два бруска, сечение которых соответствует проекту. Выполняется обрезка стропильных ног по размерам.
3. Чтобы стропила устойчиво опирались на мауэрлат необходимо сделать в них одинаковые выемки.
4. Верхние части стропил нужно соединить встык. Не следует использовать соединение внахлест, так как оно менее надежно.
5. Первая пара стропильных ног подгоняется наиболее тщательно. Когда соединения и узлы подогнаны идеально, обе детали опускаются вниз и используются в качестве шаблонов для стропильных ног. Правые и левые стропила при этом нужно делать отдельно. Данная мера сильно упростит возведение стропильной системы.
6. Стропильные ноги попарно поднимаются наверх, после чего закрепляются на мауэрлат и между собой. Первую пару нужно крепить с одного края, а вторую – с другого. Затем нужно натянуть между ними шнур. Он будет выполнять роль уровня для остальных элементов.
7. Выполняется монтаж остальных стропильных пар. Далее их нужно связать в верхней части. При этом расстояние между соседними стропильными парами должно быть точно таким же, как и на мауэрлате.
8. Установка затяжек. Они будут связывать нижние части стропильных ног друг с другом. Выполнять монтаж нужно встык либо внахлест.
9. Если пролеты здания слишком большие, то устанавливаются подкосы и бабки.

Висячие стропила для монтажа различных видов крыш

Стропильные системы, как висячие, так и наслонные составляют основу для несущей конструкции крыши.

Поэтому большое значение имеют предварительное проектирование и точный расчет всех предполагаемых нагрузок, которые примет на себя кровля.

Для этого в первую очередь нужно определиться с типом крыши, материалом кровли, а также следует учесть и особенности климата, в котором будет возводиться здание.

От этих показателей будут зависеть устойчивость, прочность и срок службы конструкции.

А малейшие недочеты на данном этапе могут привести при дальнейшей эксплуатации и к возможному разрушению крыши.

Обоснование выбора висячих стропильных систем

Висячая стропильная система хотя и считается в своем исполнении самой сложной, но иногда ее применением является необходимым.

Данный вид стропил монтируется, в основном в зданиях с отсутствием внутренних опор (несущих стен).

Они опираются на внешние стены, центральная опора у них отсутствует.

В данном исполнении стропильные ноги упираются в коньке одна в другую, создавая большое распирающее усилие, передаваемое на стены.

В этом случае делается затяжка (горизонтальный брус), которая соединяет отдельные детали и нейтрализует распор.

Она может быть выполнена как из деревянных досок, так и металлической.

Нагрузки на затяжку будут тем больше, чем выше она расположена, поэтому нужно постоянно следить за качеством креплений.

При изготовлении стропил для стен жилых домов используется в основном деревянный брус.

Лучше для его изготовления брать материал хвойных высокосмолистых пород, имеющих в своем составе натуральный антисептик.

Материал должен пройти положенный срок выдержки во избежание дальнейшей деформации в процессе эксплуатации.

Для креплений применяются врубки, профили, болты, гвозди и нагели.

Если есть возможность применения дополнительной техники (подъемный кран), то стропильную ферму собирают на строительной площадке (для наиболее качественного исполнения) и поднимают на стены готовой.

В остальных случаях сборка деталей проходит уже на перекрытии с использованием временных закреплений.

Висячие стропила устанавливаются на больших пролетах, размеры которых при сборке колеблются в пределах 6 – 10 м (с применением ригеля или без него). Опорой внизу служат внешние стены, а вверху они соединяются в коньковом элементе.

Висячие стропильные системы с применением шпал используют для освобождения помещений чердака.

Шпалы упираются в прогоны расположенные на балках.

Двускатная крыша с использованием висячих стропил

При монтаже такого вида крыш в первую очередь устанавливается мауэрлат (брусья для опоры несущих стропил).

Так как при этом действуют силы, распирающие его и желающие сдвинуть от стены, для его крепежа используются шпильки (или анкерные болты) и металлические пластины, которые крепятся к стенам анкерами (рамными) и саморезами или гвоздями к самому мауэрлату.

Сечение стропил, и высота расположения затяжки принимается соответственно рассчитанному проекту.

Далее заготавливаются шаблоны запила (нижнего) стропил из доски выбранного сечения.

Доска длиной в один метр прикладывается к мауэрлату под выбранным углом ската, и производится разметка (глубиной до пяти сантиметров) с применением уровня.

Намечается место установки конька, с помощью которого крепятся все стропила.

Сделанный шаблон соединяется с мауэрлатом.

Таким образом, мы можем подсчитать расстоянием он нижней точки мансарды до высоты размещения временных стоек.

Затем устанавливаются сами стойки (временно) с использованием доски с сечением 50 на 200 мм, а уже на них конек с таким же сечением.

Стойки делаются с расстоянием 2 – 3 м.

К фронтонам коньковая доска прикрепляется обычно кронштейнами с применением укосин.

Иногда используется способ установки стропил без использования конька.

Но при этом вы проигрываете во времени установки, устойчивости и геометрии конструкции.

Установка стропил двускатной крыши

Берется брус намеченной длины, делается нижний запил, затем верхний соответственно выбранному углу наклона.

Устанавливается нужное число стропил.

Стропильные ноги крепятся к коньковой доске при помощи саморезов или гвоздей.

Далее на них укладываются затяжки, стягивающиеся шпильками (размером 12 — 14 мм) и убираются временно поставленные стойки.