Наслонные и висячие стропила — нюансы монтажа

Основные элементы конструкции

Элементы стропильной системы могут отличаться, все зависит от разновидности конструкции. Однако есть детали, характерные для всех систем, независимо от их сложности.

Детали и узлы систем

Обычно в основе стропильной системы лежит следующее:

1. Стропильные ноги. Отвечают за формировку скатов.
2. Мауэрлат. Представляет собой брус (делается из дерева). Его кладут на стенах дома, чтобы зафиксировать нижние части стропильных ног.
3. Конек. Представляет собой стык каркасов двух скатов. Это самая высокая точка на крыше. Он создает опору для закрепления стропил. Конек часто формируют стропилами, которые скрепляются между собой. Порой он фиксируется на прогоне (коньковой доске).
4. Обрешетка. Делается из реек или бруса, которые монтируются на стропила с одинаковым расстоянием (немного похоже на ступеньки). Служит основой для настилки облицовочного кровельного материала.
5. Подпорные элементы. Например, подкос или стяжка. Они увеличивают жесткость стропильных ног, поддерживают конек или связывают все элементы для создания общей конструкции.

Кроме описанных выше деталей могут присутствовать и другие, цель которых сделать систему прочнее или равномерно распределить нагрузку от крыши на стены:

• Свес. Конструкция позволяет вывести стропильные ноги за стену, чтобы отвести поток воды (после дождя и снега) подальше от дома.
• Кобылки. Используется, если длины стропильных ног недостаточно.
• Балка. Делается на основе деревянного бруса или проката. Важный элемент конструкции, если она рассчитана на изгиб.
• Бабка. Используется достаточно редко. Представляет собой брус, подпирающий стропильные ноги. Устанавливается перпендикулярно затяжке для соединения стропил.

Чердачное пространство

Перед тем, как начать рассматривать разновидности крыш, нужно решить вопрос с тем, как будет выглядеть чердачное помещение, для каких целей использоваться, и будут ли в нем жить люди.

Конструкция кровли бывает:

• бесчердачная;
• чердачная.

Первая называется так потому, что пространство для крыши будет с маленькой высотой. Оно используется лишь для создания теплоизоляционного слоя. Обычно бесчердачные конструкции выбирают при установке односкатных крыш или тех, которые имеют несколько скатов, однако их угол небольшой.

У чердачной конструкции всегда длинный конек. Существует множество способов применения чердачного помещения, его можно как утеплять, так и не утеплять. Обычно для такого оформления выбирают двухскатную крышу или мансардный вариант. Если устанавливается высокий конек, нужно обязательно учесть силу ветра в местности, где будет стоять дом.

Уклон скатов

Для определения уклона нужно посмотреть на дома, стоящие по соседству. Если они спокойно выдерживают погодные условия, следует взять их за основу. Если же нужно создавать оригинальный проект, нужно уделить максимум внимания конструктивным и эксплуатационным особенностям и расчетам.

Уклон скатов влияет на силу взаимодействия ветра со зданием. Чем он круче, тем больше внимания нужно уделять нормальным силам ветра и меньше касательным. Если угол небольшой или вообще отсутствует, важна именно касательная сила.

Уклон ската варьируется от 10 до 60 градусов

И важно учитывать не только внешние нагрузки, но и кровельное покрытие, которое планируется использовать. Причина в том, что масса кровельного материала может отличаться, следовательно, потребуется больше или меньше элементов стропильной системы

От этого может отличаться и нагрузка на стены дома.

Если для облицовки крыши будет использоваться материал, который состоит из множества меленьких элементов, к примеру, керамическая черепица, нужно сделать скат круче, чтобы вода не могла оставаться на крыше.

Обычно для покрытия крыши используются следующие материалы:

• металлочерепица;
• профлисты;
• оцинкованная сталь;
• битумно-волокнистые лисы;
• асбестобетонные листы;
• цементная или керамическая черепица;
• рубероид;
• мягкая кровля.

Распорная система

Распорную систему мы имеем возможность создать, применяя несколько безраспорных стропильных систем с заменёнными в них различными степенями систем. Получаем шарнирную опору для использования её в качестве распорной системы, крепко-накрепко зафиксированной гвоздями. Все составляющие системы остаются неизменны, даже напряжения стропильных систем и соответственно изгиба. Но в этой ситуации образуется распор, который раздвигает стенки постройки.

Система, имеющая в своём составе разные виды стропил, называется смешанной. Зато распорная система обладает высокой устойчивостью к различным нагрузкам, только мауэрлат нужно обязательно зафиксировать на поверхности стены сооружения.

Наслонные стропила

Чтобы понять чем отличаются наслонные и висячие стропила, мне нравится такой визуальный ряд. Представьте, вы строите дом и между этажами кладете балки перекрытий. На них будет делаться пол верхнего и этажа и потолок нижнего. Теперь, на последнем этаже, вы решили балки перекрытий делать длиннее и вдобавок установить их под наклоном, нижний конец, уперев в стену, а верхний конец в более высокую стену или в вертикально поставленные стойки, которые в свою очередь опираются на внутреннюю перегородку дома через брус, называемый лежень.

Обращаем внимание, что стропильные ноги наслонной системы не связаны друг с другом. Нижний край стропильной ноги опирается на стену, верхний край на вторую стену, либо на коньковый прогон

Прогон это балка, которая устанавливается до установки стропил и на которую попеременно опираются стропильные ноги наслонной системы.

Преимущества наслонной системы

Я вижу одно преимущество, не нужно предварительно собирать, а потом поднимать тяжелые конструкции. Всё делается по месту.

Как отличаются наслонные и висячие стропила

Для снижения нагрузки стропила устанавливают наклонно. Конструкция крыш с наклонными стропилами называется скатной и о них я подробно писал в статье: Скатные крыши: конструкции и формы скатных крыш.

Однако, для легких домов, строящихся не из камня, нагрузка даже наклоненных стропил остается слишком большой. Для таких домов придумали конструкцию стропил соединенных в треугольник. Такие конструкции стропил назвали висячие. Стропила не соединенные по краю стропильной ноги называют наслонные.

Для лучшего понимания статей про устройство крыши, советую причитать статью: Конструктивные элементы крыши: общие описания и схемы.

Устройство наслонных стропил: основные правила

Стропильная система наслонного типа используется при необходимости перекрытия пролетов с максимальной длиной 6-6,5 метров. Если во внутренней части строения имеются несущие конструкции (стены или колонны), то есть возможность дополнительной установки на них стоек.

Одной из самых функциональных деталей является стропильная опора скользящего типа, поскольку с ее помощью можно осуществлять крепление к мауэрлату разных промежуточных стропил.

Так как в сфере частного строительства пролеты больших размеров — большая редкость, в индивидуальных зданиях главным образом используются именно наслонные системы.

Согласно технологии, опорой для стропильной ноги служит мауэрлат. Если речь идет о деревянной постройке, его функция переходит к верхнему ряду стен. Данное узловое соединение имеет важнейшее значение.

При стягивании стропильных ног при помощи ригеля можно увеличить длину пролета до 8 метров, при наличии одной опоры – вплоть до 12 метров, при двух опорах – до 16 метров.

Запрещена укладка деревянных стропил на каменные стены, поскольку на них постоянно будет образовываться конденсат, оказывающий на дерево разрушающее действие. Для предупреждения возможного загнивания деревянных частей необходимо произвести изоляцию мауэрлата. Это же правило относится ко всем участкам, на которых деревянные элементы примыкают к металлическим или каменным конструкциям.

Первым делом производится закрепление мауэрлата. Эта деталь по сути является брусом с параметрами 150 х 150, 150 х 200 мм. Процесс осуществляется с использованием штырей. Их необходимо забетонировать в стену минимум на 40 см. Аналогичным способом закрепляются болты. Для этого применяют проволочные скрутки, минимальный диаметр которых должен составлять 6 мм. Их закладка производится на этапе возведения стен не выше третьего ряда кладки (отсчет ведется с верхнего ряда).

Крепление наслонных стропил к мауэрлату может осуществляться при помощи скоб. Аналогичные требования предъявляются к брусу, укладываемому поверх наружных конструкций – лежню.

При возведении домов используют систему наслонных стропил на основе дерева. Изготовление и применение подобных деталей из металла нецелесообразно и довольно проблематично.

Соединение и крепление стропильных брусов, опорных брусьев и остальных деталей удобно осуществлять с помощью крепежей в форме зубьев, шипов, сковородень, широко используемых в плотницком деле.

Одним из важнейших моментов является точный расчет наслонной стропильной системы еще до начала монтажа стропил.

виды и Висячие стропила их соединений

Висячие стропилины имеют две точки опоры — стены с внешней стороны строения. В верхней точке такие стропилины соединяют, упираясь друг в друга. В итоге на стропильные ноги работает сжимающее и прогибающее усилие, и конструкция стремится «разъехаться». И поэтому висячие стропилины, в основном, имеют нижнюю затяжку, объединяющую кончики стропильных брусков и снимающую усилие, направленное на распирание. Часто роль нижней затяжки играет балка перекрытия, кончики какой могут быть вынесены за стены, а могут и не выноситься.

Как видно, система висячих стропилин собой представляет треугольную ферму.

Треугольная ферма висячих стропилин с полной отдачей снимает усилие на распирание

В зависимости от угла уклона стропилин и величины пролета между несущими поверхностями стен ферма может укрепляться добавочными подкосами, ригелями, прогонами и стойками. Фермы в большинстве случаев собираются полностью или частично по шаблону на земле или кратковременном настиле прямиком на кровле и в готовом виде ставятся на стены.

соединение висячих систем с нижней затяжкой

Как было продемонстрировано, висячие стропилины стремятся разъехаться, и поэтому в месте крепежи ноги к затяжке или балке стропильная дощечка будет стремиться скользить по плоскости затяжки по направлению действия силы. Чтоб этого избежать скольжения, нужно упереть конец стропильной ноги. Для этой цели используют такие разновидности соединений:

• зуб с упором;
• зуб с шипом;
• упор в конец затяжки.

В зависимости от угла наклона стропильной ноги применяют одинарный или двойной зуб. Для устранения горизонтальных смещений ноги вдоль оси балки соединение можно сделать с шипом и проушиной.

Одинарный зуб используют в случае если уклон кровельного ската по горизонту равён или превосходит 35°.

В пятке стропильной балки режут как бы клин, на конце которого, на нижней поверхности, изготавливается шип. В затяжке, естественно, изготавливается гнездо или упор с проушиной. Глубина гнезда формирует приблизительно 1/3 – 1/4 толщины балочного бруска. Не маленькая глубина врубки неприемлима чтобы не было ослабления балки.

Одинарный зуб с шипом изготавливается на конце стропилины

Чтоб не позволить скола балочного окончания под воздействием давления стропильной ноги, врубку гнезда выполняют на расстояние 250 – 400 мм от внешнего края балки. Подобное соединение называют одинарный зуб с упором и шипом, оно предохраняет скольжение и сползание стропильной ноги вдоль балки в направлении ее продольной оси, а еще не предоставляет стропильной дощечке смещаться в месте крепежи в горизонтальном положении из стороны в сторону по направлению, перпендикулярном продольной оси балки.

На случай пологой кровли с углом наклона скатов по горизонту меньше 35° используют соединение с расширенной площадью трения стропильной ноги и затянутой балки и увеличенной площадью опоры этих компонентов. Для этой цели применяют двойной зуб с шипом или без него.

Для двойного зуба с шипом в балке режут два упора, притом в крайнем упоре режут шип, а в крайнем зубе стропильной ноги режут необходимую проушину, определенно прилаженную под размеры шипа. Геометрия этих компонентов обязана совмещаться по максимуму определенно, чтоб обеспечить нужное трение.

Для упора стропильной ноги применяют соединение двойной зуб с шипом

Глубина врезки очень часто используется одинаковая для двоих зубов. Если например зубья отличаются, то, в основном, врезка выполняется на глубину 1/3 толщины балки для толщины и первого 1/2 зуба — для второго.

Порой для крепежа стропилин применяют способ присоединения ноги в конец балки. При подобном соединении в стропилине режется зуб-упор так, чтоб крайняя поверхность зуба укладывалась на край поверхности затянутой дощечки, а остальная его поверхность упиралась в собственно выполненный в затяжке запил. Для соединений в конец затяжки глубина запила формирует 1/3 толщины балки-затяжки, а зуб следует вырезать подальше от края ноги.

Правила монтажа

Монтаж висячих стропил должен производиться с соблюдением определенных правил. Лишь в этом случае получится изготовить правильную и устойчивую конструкцию. Правила работ следующие:

все деревянные детали конструкции должны быть обработаны антисептическими составами, предотвращающими их разрушение и гниение;
важно пользоваться измерительными приборами, карандашом во время нанесения разметки;
семь раз отмерь – один раз отрежь. Это главное правило при монтаже кровли;

два противоположных друг другу стропила устанавливаются встык, а не внахлест;
для изготовления выемок можно использовать шаблоны, если материал используется достаточно ровный, а погрешность минимальна;
в качестве строительного уровня может использоваться натянутая бечевка

Она натягивается между двумя парами стропил (первой и второй);
промежутки между стропилами лучше всего отметить сразу на мауэрлате и коньковом брусе в соответствии с шагом их установки.

Соединение стропил в коньке

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.

Подстропильные конструкции

Опоры, на которые опирается стропило называются подстропильными конструкциями. Подстропильные понятно почему — они находятся под стропилами, но почему конструкции? Потому, что это может быть не просто доска или бревно, а целая конструкция, состоящая из нескольких элементов. Самые простые опоры — это мауэрлат и коньковый прогон. По сути, это поперечные бревна, брусья или доски, расположенные под стропилами.

Нижнюю опору, мауэрлат располагают на стене, непрерывность для него необязательна. Он запросто может быть сделан из коротких кусков, но при этом усложняется его крепление к стене. По этой причине его все-таки делают из целиковых по длине пиломатериалов.

Верхняя опора, коньковый прогон — балка, на которую опираются верхние части стропил. Прогон опирают на торцы стен — фронтоны, а если у здания нет таких стен, то на стойки. Чтобы коньковый прогон не прогибался под тяжестью крыши его подпирают дополнительными стойками и/или подкосами. Количество стоек и их расположение зависит от конструкции и расположения стен здания. Низ стоек можно опирать на стену, которая лежит прямо под коньковым прогоном параллельно ему либо на стены, расположенные перпендикулярно коньковому прогону. Стойки во избежание смятия древесины и защиты ее от увлажнения не упирают низом непосредственно в стены, а делают это через деревянные прокладки. Эти прокладки называются лежнями. Так же, как и мауэрлат они не нуждаются в непрерывности, но чаще всего их делают такими для создания внизу пояса жесткости. В зависимости от плана строящегося здания поддержка конькового прогона может быть решена различными способами. Кроме подпирания прогона стойками и подкосами его можно подпереть системой висячих стропил либо вообще сделать без каких-либо подпорок. Например, установить в качестве конькового прогона прямоугольную или шпренгельную ферму, опертую только по концам.

Длинные стропила во избежание прогиба укрепляют дополнительными подпорками. Например, подкосами или, другое название, подстропильными ногами. Кстати, у стропил тоже есть второе название, их иногда называют, стропильными ногами. Стропило и стропильная нога, это одно и тоже, подкос под стропилом и подстропильная нога также одно и тоже. Не путайте с подкосом под прогоном, там это просто подкос. Подкос — косая (наклонная) стойка.

В качестве дополнительной опоры под стропилом можно поставить один, два, или сколько захотите, промежуточных прогонов. Так же как коньковые прогоны их конструкции бывают самыми разнообразными. Их можно подпереть стойками и/или подкосами и даже прикрепить к подстропильным ногам либо сделать в виде ферм.

В калькуляторах, стропила изображены без подстропильных конструкций из-за их многообразия. Расчет подстропильных конструкций будет реализован в других калькуляторах.

В наслонных стропильных системах также может присутствовать конструкция, связывающая стропильные ноги. Так как наслонные стропила — это одиночные элементы, то связывающая их доска называется схваткой. В нормально рассчитанных наслонных стропилах схватка нерабочий элемент, она устанавливается для придания устойчивости всей конструкции стропильной системы.

Наслонные стропилины и обычные соединения для них

Наслонные стропилины ставят в зданиях, имеющих одну или более несущих переходных стен. В этом варианте на верхний краешек стены кладут древесную балку — лежень, в который упирают отвесные стойки. На этих стойках ложат прогон, в основном, коньковый. Если переходная стена расположен не в середине, тогда прогон может быть перемещен относительно конька. Данное смещение не обязано быть больше одного метра для кровель, перекрывающих пролет до 14 м.

Наслонные стропилины ставятся в зданиях со столбчатыми опорами или с несущей стеной в середине

На случай серединного месторасположения стены коньковый прогон является точкой опоры для стропильных ног, какие сейчас опираются не только на стены с внешней стороны, но и на внутреннюю. Для данной конструкции присутствие нижней затяжки не всегда непременно, потому что на стропилины работает только прогибающее усилие. Система такого типа зовется безраспорной.

Важно! Для безраспорной конструкции должно выполняться подобное правило: изгибающееся безраспорное стропило имеет одну прикреплённую, но свободно вертящуюся опору и одну подвижную и свободно вертящуюся опору. Есть три варианта крепежа стропилин, какие подходят данному правилу:

Есть три варианта крепежа стропилин, какие подходят данному правилу:

Жёсткое сопряжение в коньке и подвижное — к мауэрлату. Это самое популярное соединение для двухскатных кровель с наслонными стропилинами. Верх стропильной ноги упирают в прогон или во встречную ногу и крепят древесной косынкой, МЗП или гвоздевым боем. Также используют закрепление болтом. Нижний конец стропилины скрепляют к мауэрлату при помощи эластичной пластины металла, вертикально забитого гвоздя или 2-ух боковых гвоздей, забитых наискось через стропилину в мауэрлат.

Скользящее сопряжение снизу и твёрдое в коньке не предоставляет распора

Также можно закрепить стропильную ногу при помощи уголков, прибитых с 2-ух сторон дощечки, но тогда гвозди в стропилину не вбиваются. соединение обязано быть ползуном, и поэтому не нужно крепить балки большим числом гвоздей или дюбелей, по другому система станет распорной.

Прижимать систему стропил к стенкам будут проволочные скрутки, выполненные между ногами и вбитыми в стенку ершенными палками. Если эту роль передать уголкам, прикрепляющим стропилины к мауэрлату, то система, снова-таки, станет распорной.

Твёрдое крепление к мауэрлату и подвижное — в коньке. Для материализации такой схемы низ стропильной ноги упирается в мауэрлат подшитым опорным бруском длиной до 1 метра, или в бруске стропилины изготавливается запил-зуб, каким стропило упирается в мауэрлат.

В верхнем конце ноги изготавливается горизонтальный запил со скосом, притом глубина такой врубки не обязана быть больше 1/4 высоты стропильного бруска. Скос изготавливается чтобы подрезка не мешала изгибу стропилины, т. к. в другом случае врубка может упереться боковой щекой в балку прогона и конструкция станет распорной. Подрезка по длине не обязана быть больше высоту сечения стропильной балки, а длина ее скошенной части обязана быть не меньше половины высоты сечения стропилины.

Подобным образом, приобретаем конструкцию двухскатной кровли, в какой стропилины свободно положены на коньковый прогон и закреплены к нему по правилу скользящей опоры, при этом меж собой стропильные ноги не закрепляют. Стало быть, сейчас двухскатную кровлю можно анализировать как две наклонные односкатные конструкции, примыкающие друг к другу большой частью.

Нужно выделить, что опорная подшивка прибоинами или врубка части находящейся сверху стропилины обязаны быть строго в горизонтальном положении, по другому при малейшем отклонении конструкция тут же продемонстрирует распор. Из-за трудности материализации верхнего узла крепежи такого рода схема для двухскатных кровель фактически не используется, плюс ко всему, отсутствие распора на мауэрлате при прогибе стропилин под нагрузкой опасно раскрыванием конькового узла системы кровли.

Жёсткое защемление в коньке и подвижный ползун в мауэрлате. При подобном сочленении предельный изгибающий момент доводится на коньковую опору, а стропильные ноги получают разгрузку. При подобном соединении есть хорошая возможность получить большую несущую способность стропильных балок, но при этом коньковый узел нагружается крепче, так что понадобится добавочный расчет этого узла.

Понятно, что во всех трех вариациях крепежи мы применяли одну опору, дающую возможность скольжение и поворот, и одну, дающую возможность только поворот. Такие крепежи сейчас выполняют с применением крепежных пластин, потому что они существенно уменьшают сложность работ. Воспользуйтесь традиционными скобками, гвоздками и древесными коротышами.

Каким должен быть угол наклона

К расчету этого параметра стоит подойти максимально ответственно. От того, насколько правильно будет выбран угол, напрямую зависит надежность и долговечность такой конструкции, как крыша с наслонными стропилами. Лучше всего, конечно, устроить над зданием кровлю покруче. В этом случае в доме можно будет оборудовать жилой чердак или мансарду. К тому же и смотрятся загородные здания с такими крышами солиднее. Однако обходятся крутые кровли, разумеется, дороже пологих.

Помимо особенностей эксплуатации будущей крыши и архитектуры здания, при выборе угла наклона скатов нужно учитывать еще и такие факторы, как:

• общей вес используемого кровельного материала;
• возможная снеговая нагрузка;
• ветровая нагрузка.

Для каждого конкретного кровельного материала существует свой собственный минимально допустимый показатель угла наклона. Так, к примеру, для металлочерепицы он составляет 12-14 градусов, для шифера – 22 градусов и т. д. При разработке проекта это, конечно же, нужно учитывать.

Возможную ветровую и снеговую нагрузку на кровлю определяют по специальным таблицам, составленным для каждого конкретного региона. В большинстве районов России оптимальным углом наклона скатов с учетом этих показателей является 30-45 градусов.