Висячие стропила: обзор конструкций + схема установки висячих стропильных систем

Установка стропил для двухскатной крыши своими руками

Укладка мауэрлата на стены

Этот элемент крепится на несущей стене по всей ее протяженности. Если речь идет о бревенчатом доме, то мауэрлатом может служить верхний венец. Для зданий из газобетона или кирпича потребуется мауэрлат, равный длине стены. Иногда эту деталь можно укладывать между стропилами.

При недостатке длины материала для мауэрлата можно срастить несколько кусков. При этом края запиливают под 90º и стыкуют с помощью болтов – проволока, нагели или гвозди не годятся.

Есть два способа укладки мауэрлата поверх несущей стены:

• симметрично по центру;
• со смещением в нужную сторону.

Монтаж мауэрлата выполняется на предварительно уложенный гидроизоляционный слой из рубероида. Это защитит древесину от гниения.

Стоит ответственно отнестись к процессу крепления мауэрлата, поскольку при сильном ветре он должен выдерживать особенно большую нагрузку.

В качестве креплений для мауэрлата можно использовать такие расходники:

• Анкера, которые незаменимы для монолитных материалов.
• Деревянные нагели. Эти детали применяются в домах из бруса и бревен, хотя к ним требуются дополнительные крепления.
• Скобы.
• Арматура или специальные шпильки. Такой вариант предпочтителен для построек из пено- или газобетона.
• Вязальная или стальная проволока – это вспомогательный крепежный элемент, применяемый практически всегда.

Сборка ферм или стропильных пар

Сборка ферм может быть выполнена одним из методов:

• Брусья для стропил собираются и крепятся прямо на крыше здания. Этот процесс довольно трудоемок, поскольку все замеры, подрезку и сцепку брусьев придется делать на высоте. Однако можно обойтись своими силами, без привлечения техники.
• Фермы или стропильные пары можно закрепить на земле, а потом готовые элементы поднять на крышу здания. С одной стороны – это упрощает процесс установки стропил, а с другой – из-за большого веса конструкции ее подъем наверх потребует наличия специального оборудования.

Обратите внимание, что начинать сборку стропильных пар стоит только после нанесения разметки. А если заранее изготовить шаблон, для которого взять две доски, равные длине стропил, и соединить их между собой, то тогда все пары получатся абсолютно одинаковыми.

Монтаж стропил

После сборки и подъема на высоту выполняется установка стропил двухскатной крыши деревянного дома. Чтобы зафиксировать их на мауэрлате, в нижней части стропил делают запилы. Первыми устанавливают две фермы с противоположных концов крыши.

После этого между стартовыми парами натягивают веревку, по которой будут выравнивать все остальные стропильные фермы и устанавливать конек.

Теперь можно монтировать оставшиеся пары с соблюдением расчетного шага между ними. В тех случаях, когда сборку пар производят непосредственно на крыше, между двумя торцевыми фермами крепят коньковый прогон. На него впоследствии и производят установку стропил.

Порядок установки половинок стропил согласно мнениям профессионалов может отличаться. Некоторые предпочитают укладывать брусья в шахматном порядке, чтобы не перегружать фундамент и стены в процессе работы. Другие склоняются к последовательной установке пар стропил. Как бы то ни было, стропильные ноги могут нуждаться в подпорках и стойках – все зависит от размеров крыши и формы ферм.

Крепление конька

Конек – это элемент, который образовывается посредством крепления стропил в верхней точке. Как только все детали стропильной системы для двухскатной кровли будут установлены, следует выполнить капитальное закрепление всех элементов конструкции.

Установка обрешетки

Наличие обрешетки является обязательным при строительстве любой крыши. Она не только поддерживает кровельный материал и позволяет его надежно закрепить, но и дает возможность перемещаться по крыше в процессе работы.

Расстояние между отдельными досками выбирают, исходя из типа кровельного материала:

• мягкая кровля укладывается на сплошную обрешетку без зазоров;
• для металлочерепицы нужна обрешетка с шагом в 35 см (между двумя нижними рядами – 30 см);
• шифер и профнастил можно укладывать на обрешетку с шагом в 44 см.

Итоги

Таким образом, чтобы собрать стропильную систему для крыши с двумя скатами, следует учесть много нюансов и предусмотреть любые возможные осложнения. Надеемся, что наши советы помогут вам справиться с этой нелегкой задачей и создать качественную и долговечную крышу для вашего дома.

Стропила и их монтаж

Правильный монтаж наслонных стропил

Рисунок 2. Карта снеговых нагрузок.

В постройках, имеющих односкатный либо двускатный тип кровли, применяются наслонные стропила. Данный вид элементов является конструкцией малых размеров либо брусьев, для которых опорой служат две стены строения, либо же три точки, включающие конек с двумя стенами.

Коньковый элемент, то есть брус, укрепляется с помощью стоек, опирающихся в лежни. Использование определенных вариантов, после того как выстроенный дом имеет необходимые габаритные размеры, то есть больше 6 метров, связано с появлением потребности в возведении стен либо опор.

Опорами самым концам конструкции наслонных стропил служат стены дома, а средний уровень конструкции должен опираться на дополнительные опорные элементы (стойки, балки, различные прогоны и т.д.), которые являются промежуточными. Это показано на рис. 1. Соответственно они могут быть установлены в строениях, оснащенных столбчатыми опорами либо средним уровнем несущих стен.

Наслонный тип стропил устанавливают при расстоянии от одного вида опоры до другого не больше 6,5 метров. Присутствие дополнительных опорных элементов может позволить сделать ширину больших размеров, которая должна быть перекрыта с помощью наслонных стропил, размер которых до 12 метров. Иногда проем перекрывают с помощью двух соседних опор на ширину не более 15 м.

В постройках из бруса в качестве опор стропильным ногам предусмотрены верхние венцы из дерева. Опорой каркасных ног служит верхняя обвязка. Если ширина постройки является везде одинаковой, то кровля с наслонным видом стропил выходит с наименьшим весом. Вместо обыкновенных конструкций из дерева использование железных форм и балок является преимущественным.

Если кровельная стропильная система имеет стропила, создающие условия нормального давления на стены, которое является горизонтальным и распирающим, то при этом названием стропильных ног будет безраспорные наслонные стропила. Монтировать их допустимо тремя путями, исключающими возможность небезопасного уровня нагрузок на стенки:

Рисунок 3. Расчетная снеговая нагрузка.

1. Стропильная нога при монтаже прошивается бруском, она иногда может и упираться концом в сам мауэрлат, укреплять ее требуется путем врубки.
2. За счет подвижного соединения, а именно ползуна, стропила внизу крепятся к брускам либо мауэрлату, укладку верхних концов стропил фиксируют гвоздями.
3. Данный способ имеет значение для жесткого типа монтажа прогонов и стропил, который используется для коньковых узлов. Доски следует прибивать гвоздями в параллельном направлении коньковому брусу каждой стороны.

Монтировать наслонные стропила распорные — это значит устраивать кровельные системы, уровень давления на систему которыми будет передаваться на стены (если стропила прикреплены к ним).

Если учитывать все три возможных способа крепления безраспорных типов стропил, поменяв крепление стропил на жесткое, неподвижно соединив их с брусками либо мауэрлатом, то можно достичь создания внутреннего напряжения в системе, выраженного в распирающем типе давления на стенки.

Фактически распорные виды наслонных стропил являются переходной схемой в условиях монтажа безраспорных стропил наслонного типа к висячим элементам.

Как вести расчеты нагрузки на кровельную стропильную систему

Рисунок 4. Карта ветровых нагрузок.

Расчеты различных показателей ветровой нагрузки связаны с определенным типом местности. Чтобы сделать расчет снеговой или ветровой нагрузок, можно воспользоваться формулами (1) и (2):

где Sg — показатель для расчета веса покрова снега на метр квадратный горизонтальной поверхности участка земли, который должен приниматься во внимание в соответствии с таблицей (рис. 2)

Табличные значения от I до VIII соответствуют областям, обозначенным на карте снеговых нагрузок по регионам. Схема для расчета по таблице представлена на рис. 3.

µ — коэффициент, указывающий на переход от общего веса всего покрова снега на земле к снеговой нагрузке на покрытие.

Коэффициент µ определяется углом наклона ската крыши:

Виды стропильных систем

В зависимости от конструктивного решения стропила могут быть наслонными, висячими или комбинированными. При подборе схемы нужно учитывать размеры пролета и наличие внутренних несущих стен.

Устройство стропильной системы двускатной крыши

Наслонная стропильная система

Этот вид конструкций представляет собой стропильные ноги, опирающиеся на наружные и внутренние стены. Балки как бы «наслоняют», при этом в системе отсутствуют горизонтальные распирающие усилия, которые воспринимаются только капитальными опорами.

Вариант простейшей наслонной системы

За счет меньших напряжений «наслонная» система имеет более простую и дешевую конструкцию. Мауэрлат может укладываться как по периметру здания (если стены недостаточно прочные), так и отдельными участками — коротышами по 60-70 см в местах опирания стропил.

Для усиления системы и уменьшения прогибов используются прогоны, подкосы, стойки. Они перераспределяют напряжения, что позволяет уменьшить сечение несущих элементов.

В коньковом узле стропила соединяются внахлест или встык. Дополнительно устанавливаются накладки на болтах или нагелях.

В зданиях, сложенных из бруса или бревен, роль мауэрлата играет верхний венец. В него врубается нижний конец стропил, который дополнительно закрепляется с помощью проволочных скруток или скоб.

Соединение стропильной ноги с мауэрлатом при помощи вырубки и гвоздей

Наслонные системы собираются на высоте по месту. Все элементы монтируются последовательно. Для временной фиксации используются различные приспособления типа подпорок или прикрученной к фасаду доски. Ускоряет сборку укладка прогона (конькового бруса) перед монтажом стропил.

Подвижный способ крепления стропилы и мауэрлата

Преимущества наслонных конструкций — возможность сборки без грузоподъемных механизмов, меньшие усилия в системе и как следствие, применение пиломатериалов небольшого сечения. Недостаток — при пролетах от 6,5 м нужна внутренняя несущая стена.

Висячие стропила

В отличие от наслонной системы этот вид применяется при отсутствии промежуточной капитальной опоры и достаточно большом пролете (от 6 до 14 м). Усилия в нижнем поясе возникают значительные, поэтому вводятся дополнительные элементы — горизонтальные затяжки или ригели, вертикальные бабки с опиранием на затяжку.

Очень часто висячая система сочетает функции перекрытия, то есть нижние балки используются как основа для потолка или пола. При пролетах до 5 м стропила соединяются затяжкой, более 6 м — добавляются усиливающие ригели, свыше 9 —конструкция включает дополнительные наклонные и горизонтальные связи. Отдельный фрагмент крыши из стропил, затяжки и связей называется фермой.

Стропильные ноги, скреплённые ригелем

Крупные секции собираются на земле. Их поднимают на крышу с помощью механизированных устройств и устанавливают на мауэрлат. Предварительно по поверхности стены устраивается подкладка из гидроизоляционных материалов.

Схема шарнирной фермы с подвеской и подкосами

Поскольку ферма — жесткий элемент, крепление к коньковому брусу более сложное, чем при наслонном варианте. Здесь применяется врубка с усилением накладками из дерева или металла.

Иногда обе системы комбинируются. Между фермами, установленными с шагом 3-4 м, монтируются наслонные стропила. Это несколько упрощает и удешевляет строительство.

Преимущества висячих конструкций — высокая несущая способность, возможность перекрывать большие пролеты без промежуточных опор. Недостаток — сложное изготовление и монтаж.

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.

Важно! Такая конструкция достаточно сложна, поэтому во время расчета характеристик узлов следует пригласить строителя-конструктора.

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли

Если будет строиться двухскатная крыша своими руками, необходимо заранее выполнить тщательные расчеты. Стропильная система простой двускатной крыши состоит из совокупности треугольных ферм – такая форма дает конструкции максимальную жесткость. Такие фигуры рассчитать проще всего. Однако если у скатов разная форма, получаются неправильные прямоугольники. В таком случае их разделяют на более простые формы и проводят расчеты для каждого элемента отдельно. В конце все данные суммируются.

Обратите внимание, что чем сложнее форма крыши, тем большее количество стропильных ферм и прочих деталей потребуется для обеспечения ее прочности. Все они увеличивают общую массу крыши, которая при неправильном расчете может повредить несущие стены.

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. 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 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 была выбрана. Это зависит от типа крыши, ее размеров, наличия либо отсутствия внутренних несущих стен для опирания стропильных ног крыши.

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.

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.

Разновидности висячих стропил

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.