Висячие стропила – устройство и конструкция стропильной системы

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

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

Виды стропильных систем

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

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

Основные узлы висячей стропильной системы

Висячая стропильная система состоит из следующих элементов:

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

Основные элементы стропильной системы с висячими стропилами

Особенности конструкции висячих стропил

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

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

Всего существует пять видов конструкций, образованных висячими системами.

Треугольная шарнирная арка

Такая конфигурация имеет замкнутую треугольную форму, в которой стропильные балки работают на изгиб, а затяжка — на растяжение. Для того чтобы система правильно работала, высота конька должна быть не меньше 1/6 длины пролёта фермы. Эта конструкция пользуется большой популярностью при устройстве чердаков.

Арка шарнирная с бабкой

Эта конструкция основана на подвешивании бабки к арочному коньку. Система такого типа работает на растяжение, которое возникает от изгиба самой затяжки. В зависимости от характера и назначения конструкции, подвеска может изготавливаться из дерева либо металла. Затяжка может быть выполнена из отдельных компонентов, которые фиксируются на нижнем участке подвески при помощи болтовых соединений.

Арка шарнирная с приподнятой затяжкой

Данная конструкция является аналогом треугольной арки, но в отличие от последней, затяжка фиксируется не внизу стропильных ног, а вверху сооружения. Такая форма соединения весьма популярна при создании полноценных мансардных помещений. Крепление затяжки к стропильной ноге осуществляется посредством врубки полусковороднем и при помощи болтового соединения. Чем выше располагается затяжка, тем большее растягивающее усилие она воспринимает.

Арка шарнирная с ригелем

В этой конфигурации в качестве опорного узла выступает неподвижный элемент шарнирного типа. Крепление с мауэрлатом осуществляется за счёт опорного бруса или посредством врубки зубом. Сами распределительные балки необходимо жёстко закреплять к несущим стенам. При больших распорных нагрузках внизу конструкции может устанавливаться затяжка.

Арка с подвеской и подкосами

Этот тип является некоторым подобием трёхшарнирной арки с подвеской. В систему висячих стропил, конструкция которых претерпела небольшие изменения, были введены подкосы, избавившие сооружение от избыточного напряжения. Когда на подвеску воздействует растягивающее напряжение, происходит сжатие подкосов и арка приобретает жёсткую структуру.

Способы крепления стропильных ног

Соединение основных элементов висячих конструкций чаще всего осуществляется при помощи двух методов.

Двойным зубом

Способ используется в тех случаях, когда крыша является достаточно пологой и угол наклона скатов относительно горизонтальной поверхности составляет менее 35 градусов.

Применяться может двойной зуб как с шипом, так и без него. Для первого элемента в балке делаются два упора, в крайнем из которых вырезается шип, а в стропильной ноге устраивается соответствующее отверстие, подогнанное по размерам. Для правильной работы конструкции, геометрические размеры этих компонентов должны максимально совпадать.

Болтом и хомутом

Технология заключается в следующем: в стропильной ноге срезается торцовая часть, далее она устанавливается на балку в то место, где вырезана выемка и закрепляется болтом. Это соединение должно располагаться перпендикулярно верхней части стропильного элемента. В некоторых случаях может использоваться соединение с использованием хомута.

Принципы расчета

Для проведения грамотного расчёта стропильной конструкции необходимо руководствоваться следующими принципами:

• Климатическими факторами, преобладающими в конкретном регионе – следует учесть такие моменты, как средний уровень осадков, выпадающих за год, а также снеговые и ветровые нагрузки;
• Типом конструкции висячих стропил;
• Значениями углов наклона, в соответствии с которыми будут установлены скаты;
• Высотой стропильного треугольника;
• Размерами и количеством карнизных свесов;
• Расстояниями между стропилами;
• Архитектурной формой строения;
• Характеристиками материалов, которые предполагается использовать в конструкции крыши.

Стропильная система проектируется с учётом конструктивных особенностей будущего сооружения: в расчёт идёт не только длина пролёта фермы и размер сечения стропильных ног, но и характеристики таких важных деталей, как ригели, подкосы и бабки.

Монтаж висячих стропил

Для проведения работ по монтажу стропил потребуются следующие инструменты:

• строительный уровень;
• топор;
• молоток;
• нож;
• карандаш;
• отвесное приспособление;
• рулетка;
• ножовка.

В качестве примера рассмотрим монтаж треугольной трехшарнирной арки с приподнятой затяжкой, как одного из самых популярных вариантов, позволяющих сделать мансарду.

Для установки системы с висящими стропилами необходимо выполнить следующие шаги:

• Осуществить подъём на перекрытие стропильного бруса;
• Установить и соединить стропила в верхней части. Сделать это можно несколькими способами:
  • выполнив запил на обеих стропильных ногах (что увеличивает прочность всей конструкции), а соединение выполнить с помощью болта и гайки;
  • запилить стропила в стык, и соединить металлической пластиной или набив брусок;
• Сделать разметку в месте опирания стропила на мауэрлат, после чего на стропильной ноге сделать выемку, позволяющую увеличить надежность опоры. Провести эту же операцию по формированию выемки на второй балке;
• После того, как ферма подогнана по размерам, на ее основы нужно сделать шаблоны для левой и правой стропильной ноги – это позволит удобно подготовить новые фермы на земле, не занимаясь их подъемом наверх. В качестве основы для шаблона можно использовать фанеру;
• Установить стропила на край кровли и зафиксировать к мауэрлату при помощи гвоздей;
• Подготовить еще одну ферму, и смонтировать ее на противоположной стороне крыши. Между ними натягивается веревка, которая будет выступать в роли уровня для следующих стропильных ферм;
• Установить горизонтальный брус (затяжку). Данный компонент используется для связывания стропильных ног и уменьшения распорных сил, передающихся от кровли на стены строения – чем выше она закреплена, там большие нагрузки на растяжение испытывает. Врубка затяжки в стропило выполняется полусковороднем, а крепление осуществляется с помощью болтов. Лучше если затяжка будет из цельного бруска, но при необходимости наращивания используются гвозди или болты;
• Выполнить установку остальных ферм кровли в соответствии с разметкой.

Изначально, при формировании системы из висячих стропил, фиксация ног к мауэрлату выполняется с использованием гвоздей. После завершения сборки, данный участок рекомендуется укрепить:

• специальными полосами (шинами), изготовленными из тонкой стали. Для этого стропильный брус оборачивают шиной, далее с обеих сторон в металлическую полосу забивают гвозди либо ввинчивают шурупы.
• Металлическими уголками (крепление осуществляется на саморезы).

Используя перечисленные метод дополнительного крепления, можно значительно усилить конструкцию кровли и избежать её повреждений при различного рода нагрузках. В заключении рекомендую ознакомиться с подробным видео-гайдом по устройству двускатной кровли с использованием висячих стропил:

Если у вас появились вопросы по другим разновидностям конструкций висячих стропил – пишите об этом в комментариях, подробно разберем.