Виды и схемы стропильных систем обзор и рекомендации для монтажа стропильной системы крыши

Правила и тонкости устройства наслонных стропил

Наслонной стропильной конструкцией можно перекрыть пролет, максимальная длина которого составляет от 6  до 6,5 метров. При условии, что внутри здания могут быть такие несущие конструкции, как колоны или стены, то появляется дополнительная возможность устанавливать на них стойки.

Схема наслонных стропил

Поскольку большие пролеты встречаются в частном строительстве довольно редко, то в индивидуальных постройках в основном применяются наслонные стропила.

По технологии  стропильная нога  опирается на мауэрлат (в случае с деревянной постройкой его функция передается верхнему ряду стены). Это узловое соединение считается особенно важным.

Если стропильные ноги стянуть при помощи ригеля, то величина пролета может быть увеличена до 8 м, при одной опоре – до 12 м, с использованием двух опор – до 16 метров.

Во время монтажа наслонной кровельной системы особого внимания заслуживает правильное закрепление стропил  на подстропильном бруске.

Схема креплений стропил

В первую очередь, нужно надежно закрепить мауэрлат. Он представляет собой  брус  со сторонами размером 140-160 мм. Делается это с помощью металлических штырей, которые бетонируют в стену не менее чем на 40 см. Таким же образом можно закрепить и болты.

С этой целью могут использоваться проволочные скрутки диаметром не меньше 6 мм. Они закладываются при возведении стен не выше, чем в третьем ряду кладки, считая с верхнего края.

Наслонные  стропила могут крепиться к мауэрлату с помощью скоб. К брусу, который кладут поверх внутренних наружных конструкций и называют «лежнем» предъявляют аналогичные требования.

При строительстве домов  используются наслонные стропильные системы, изготовленные из дерева. Использование таких элементов из металла или железобетона себя не оправдывает и, вообще, трудно реализуемо.

Для соединения и крепления деревянных стопил, опорных брусьев и других деталей удобно использовать соединения в виде шипов, зубьев и сковородень, которые широко применяются в плотницком деле.

Наслонная система, конструкция которой  выдерживает давление кровельного пирога и самой себя, должна быть хорошо рассчитана еще до того, как начнут укладывать стропила.

Когда срубы домов еще хорошо не высохли, и не произошла  их полная усадка, монтаж несущих конструкций кровли необходимо производить особенно внимательно.

Одним из решений проблемы может быть использование висячих стропильных систем. В противном случае придется

• ожидать окончательной усадки дома,
• использовать стропила, которые имеют скользящие опоры,
• укрепить все опорные конструкции, подставив под них в качестве компенсаторов усадки  винтовые домкраты.

В первом случае,  недостаток состоит в длительном ожидании, в последнем – требует высоких профессиональных навыков и точности во время проведения работ ручным способом.  А вот использование скользящих  креплений, которые можно считать саморегулирующими, дает дополнительные преимущества.

Например, скользящая конструкция прекрасно компенсирует свойство древесины давать усадку и способность «дышать» и деформироваться (хотя и незначительно) на протяжении всего срока службы.

Эту конструкцию делают следующим образом: на мауэрлат под нужным углом набивают брусок или делают вырубку нужной формы. Затем на него крепят уголок, одна полка которого загибается. Под загиб продевают рабочую рельефную пластину.

Приобретая соединение для скольжения, необходимо знать, что оно может быть разного рабочего размера (опорные площадки пластин находятся  на разном расстоянии). Выбирать его нужно, учитывая планируемую степень усадки здания

При этом обращают внимание, что распределение размера усадки будет происходить на стропила двух скатов

Стальные стропильные и подстропильные фермы покрытий

Стальные стропильные
фермы по очертанию проектируют с
параллельными поясами, полигональными
и треугольными. Стальные фермы применяют
практически для любых пролетов.

В фермах различного
очертания применяют определенные
системы решеток (рис.37). Выбор типа
решетки зависит от схемы приложения
нагрузок, очертания поясов и конструктивных
требований. Для снижения трудоемкости
изготовления ферма должна быть по
возможности простой и с минимальным
числом элементов.

Рисунок 37 – Схемы
решеток ферм: а)
треугольная; б)
треугольная

со стойками; в,
г) раскосная;
д)
шпренгельная; е)
крестовая;

ж)
перекрестная; и)
ромбическая; к)
полураскосная

Стальные фермы
проектируют из элементов, могущих иметь
различные сечения: трубчатые, гнутосварные
замкнутые, из прокатных уголков,
двутавров, швеллеров и т.п. Наиболее
распространенные типы сечений элементов
ферм приведены на рис.38.

Рисунок 38 – Типы
сечений стальных ферм: а)
трубчатые; б)
прямоугольное гнутозамкнутое; в,г,д,е)
из парных уголков; ж) из одиночных
уголков; и) из тавров – для поясов ферм;
к,л)
то же, из двутавра или двух швеллеров

Унифицированные
фермы проектируют из прокатных парных
уголков нормальной или пониженной
высотой. Конструкции нормальной высоты
предназначены для отапливаемых зданий
с покрытием из железобетонных плит или
из стального профилированного настила,
уложенного по прогонам. Фермы с пониженной
высотой используют только для покрытий
из профилированного настила.

Типовые унифицированные
фермы могут использоваться как в
бескрановых зданиях, так и в зданиях с
мостовыми опорными кранами.

Рисунок 39 – Схемы
стропильных ферм нормальной высоты

из прокатных
уголков

(с указанием
отправочных элементов)

В состав стальных
несущих конструкций покрытий входят
прогоны, стропильные и при необходимости
подстропильные фермы, опорные стойки,
горизонтальные и вертикальные связи.
Конструкции покрытий применяют в
однопролетных и многопролетных зданиях
при любых сочетаниях пролетов шириной
18, 24, 30 и 36 м при использовании ферм
нормальной высоты (рис.39) и 18 и 24 м – при
фермах пониженной высоты. Шаг стропильных
ферм принимают 6 или 12 м.

Пояса и решетку
унифицированных ферм конструируют из
прокатных уголков и соединяют сваркой
с помощью фасонок из листовой стали.

Сопряжение фермы
с колонной (шарнирное) осуществляют с
помощью надопорной стойки двутаврового
сечения, которая крепится к колонне
анкерными болтами, а пояса ферм к стойкам
– болтами нормальной точности (рис.40).

Рисунок 40 – Опирание
стальной фермы на железобетонную колонну

Стальные
подстропильные фермы конструируют по
типу стропильных ферм пролетом 12, 18 и
24 м.

На рис.41 приведены
унифицированные подстропильные фермы
пролетом 12 м.

а)
б)

а

Рисунок 41-
Подстропильные фермы нормальной высоты
пролетом 12м: а – рядовые; б – у торца
здания

Мауэрлат узлы крепления стропильных ног

Опирание деревянных стропил на мауэрлат может выполняться по двум технологиям :

• жесткое крепление к мауэрлату;
• скользящее крепление к мауэрлату.

При жестком креплении полностью исключаются любые виды смещения стропильной ноги, которая упирается в мауэрлат (изгибы, сдвиги, кручение). С этой целью при монтаже стропильной системы кровли установка стропил может выполняться с применением подшивного бруска, который предотвращает соскальзывание стропильной ноги в месте опирания. Боковые сдвиги при этом методе соединения исключаются благодаря установке металлических уголков.

Во втором варианте жесткого крепления стропильной ноги на мауэрлат необходимо выполнить запил (седло) в нижней части стропильного бруса или доски. Плоскость опирания должна быть горизонтальной, для этого запил в стропилах производится под углом, соответствующим наклону ската. Для фиксации узла с обеих сторон стропила под углом вбивается по гвоздю (внутри мауэрлата они должны быть скрещенными), сверху вертикально через стропило в мауэрлат вбивается третий гвоздь.

Скользящее крепление обычно используется при возведении стропильной системы на доме из бруса или бревна. Основанием для опирания стропильных ног в этом случае служит не мауэрлат, а верхний венец сруба. Чтобы избежать деформации крыши при усадке дома, необходимо выполнить узел с определенной степенью свободы для стропильной ноги. Нередко с этой целью используется специальный крепежный элемент из металла – скользящая опора («салазки»). Его верхняя часть представляет собой петлю, которая смещается по направляющей, закрепленной на стропильной ноге, при изменении геометрии сруба.

Используются и другие методы монтажа скользящего узла. В стропильной ноге выполняется запил, балка устанавливается срезом на верхний венец, после чего закрепляется одним из способов :

• посредством одного вертикально забитого гвоздя;
• с помощью забитых с двух сторон гвоздей, скрещивающихся в мауэрлате;
• посредством скобы;
• выполнив единичную фиксацию стальными крепежными пластинами.

Такой метод крепления оставляет возможность элементам системы смещаться друг относительно друга при изменении геометрии строительных конструкций.

Коньковые соединения

Устройство стропильной системы кровли с двумя скатами подразумевает наличие в верхней части крыши горизонтального ребра, образованного в результате примыкания скатов – конька. Коньковый узел может выполняться несколькими способами, выбор зависит от типа стропильной системы и особенностей самого здания.

Наслонная конструкция подразумевает крепление стропильных ног на коньковый прогон – горизонтальную балку, расположенную на стойках параллельно длинным стенам дома. Верхние концы стропильных ног следует запилить под углом, соответствующим углу наклона скатов. Примыкания срезанных торцов стропил к коньку должны быть максимально плотными. В качестве крепежных элементов используются гвозди. Наслонные стропила применяются, если есть возможность установить на внутренней стене или столбчатых опорах стойки для крепления конькового прогона. Кроме того, стены должны быть оснащены мауэрлатом для опирания стропил.

Сборка стропильной фермы висячего типа требует соединить верхние концы пары стропильных ног. Для этого торец каждого из стропил подрезается под углом, равным углу наклона крыши, балки соединяются плоскостями срезов — требуется обеспечить плотность их примыкания. Фиксируются при помощи двух гвоздей, забитых под углом в верхние плоскости стропил. Затем с каждой стороны прибивается по деревянной накладке или металлической пластине, которые закрывают место стыка.

Чтобы обеспечить коньку необходимую прочность, может выполняться врубка в полдерева: в этом случае вместо плоскости сопряжения соединения встык, стропила соединяются уступом. Далее сверлится сквозное отверстие под шпильку или болт диаметром 12 или 14 мм, для крепления используются гайки с широкими шайбами.

Если на стене сруба предстоит установить скользящие опоры или создать примыкания (сопряжения стропила с мауэрлатом) с некоторой степенью свободы, коньку следует уделить особое внимание. Рекомендуется выполнить подвижный узел соединения, чтобы крыша не деформировалась при неравномерной усадке сооружения

С этой целью концы стропил соединяются металлическим пластинчатым шарниром.

Виды стропильных систем

По ходу составления проекта нужно определить нагрузку на кровлю, выбрать материал для покрытия, вид крыши (двухскатную, четырехскатную, шатровую и т.д.) и угол наклона скатов.

И также необходимо выбрать подходящую стропильную систему. В настоящее время различают наслонные и висячие стропильные системы.

Наслонная система обычно применяется при наличии в доме капитальной несущей стены, на которую можно опереть кровлю путем установки вертикального бруса.

Еще хорошим упором служит массивная колонна под крышей, на которую будет приходиться нагрузка. При такой системе нагрузка идет только на изгиб.

Наслонная система более легкая, чем висячая, потому что на ее изготовление нужно меньшее количество деревянных брусьев.

Висячие стропила применяются в тех ситуациях, когда внутренней несущей стены нет.

Оптимальным вариантом возведения висячей системы будет здание с шириной от шести до десяти метров.

При такой системе стропила опираются только на внешние стены здания и мауэрлат (деревянный брус, уложенный поверх кладки), также они выступают за линию стены дома.

Для большей прочности снизу можно установить консоли, которые будут поддерживать стропила.

Поскольку при таком расположении брусья стремятся разъехаться, всегда должна быть применена затяжка.

Видео:

Это горизонтальный деревянный брус, стягивающий стропила между собой и не дающий им разъезжаться.

Если нагрузка на крышу ожидается довольно большая, то устанавливаются дополнительные стягивающие элементы.

Висячие стропила часто применяются, если чердачное помещение в дальнейшем будет использовано как жилое, то есть превратиться в мансарду.

Устройство висячей системы без дополнительных вертикальных упоров посреди помещения прекрасно подходит для создания внутри жилого помещения.

Зачастую специалистами рассчитывается стропильная система двухскатной крыши, и висячий вариант в таком случае смотрится прекрасно.

В этом случае расчет будет гораздо сложнее, и самостоятельно его выполнять не рекомендуется.

Иногда встречаются здания не прямоугольной формы, а с дополнительными постройками (например, есть двускатный козырек над крыльцом или комната для отопительного котла).

При этом внутри некоторых частей здания есть несущие стены, а в некоторых — нет. В этом случае можно комбинировать висячие и наслонные стропила.

Над той частью дома, где есть несущие стены, можно установить наслонную систему, а в прочих местах — висячие.

Однако состыковка стропильных систем — дело нелегкое и для расчета проекта рекомендуется пригласить специалиста.

Трехшарнирная треугольная арка

Трехшарнирной треугольной аркой часто называют простейшую ферму, которая представляет собой вид замкнутого треугольника (рис.). Балки стропил в ней работают на изгиб и аналогично наслонным стропильным конструкциям рассчитывают единично на сжатие каждую однопролетную стропильную ногу. Конек конструкции рекомендуют в практике поднимать на высоту не менее 1/6 всего пролета арки. Затяжка в такой схеме работает только на растяжение и не является несущей полезной частью этой конструкции, поэтому заменить ее можно на тяж из стали.

Чтобы уменьшить величину изгиба стропильных ног, упирающихся друг в друга, коньковый узел врубают с эксцентриситетом (рис.). В этом случае при воздействии внешней нагрузки от собственного веса, кровли или атмосферных явлений появляется дополнительный изгибающий момент противоположного действия. Дополнительно это дает возможность применять балки меньшего сечения.

Расчеты узлов врубки стропил в затяжку должны дополняться расчетами на смятие и скол древесины. Базисной точкой стыкуемых частей должна быть середина подкладки (рис.), по требованию СНиПа ось затяжки должна располагаться по центру ослабленного сечения, не то в затяжке появляется дополнительный прогибающий момент. Если невозможно выдержать размеры врубок, необходимо поменять брусья на другие с иным сечением. А можно перейти к другой системе, например, к лобовой врубке двойным зубом.

В практике рекомендуют применять ортогональную врубку, в которой площадка опоры врубки размещается перпендикулярно к продольной оси стропильной ноги. В такой лобовой врубке карнизного узла стропильная нога отпиливается под прямым углом и в этом облике прилегает к врубке затяжки. Существует и биссектрисный тип лобовой врубки, в которой площадь опирания стропила и затяжки увеличивается, соответственно увеличивается площадка смятия древесины. В биссектрисной врубке концы стропильных ног отпиливают по биссектрисе внешнего угла соединения затяжки и стропил. Биссектрисная врубка при перегрузке в силу рассыхания карнизного узла сменяет нрав собственной работы и уступает преимущество ортогональной врубке за исключением случая больших углов примыкания элементов.

Врубка карнизного узла двойным зубом обязывает располагать площадки смятия перпендикулярно к оси стропила. Площадка скалывания зуба более глубокого должна быть на пару сантиметров глубже платформы скалывания первого зуба, равная глубина врезки обоих зубьев не допускается. Площадка второго зуба должна нести начало с точки пересечения стропила  с верхней кромкой затяжки.

В карнизном узле зубья выполняют назначение страховки, затягивая собой конструкцию, чтобы при скалывании концов затяжки стропильные ноги не раскрылись. Применяют болты и при монтаже арки на стены, чтобы сохранить целостность арки. Размеры подбирают соответственно материалу, но не менее диаметром от 12 до 16 мм. При работе с брусьями толщиной менее 10 см и во многих других случаях заменяют болты хомутами или скобами. Ослабить затяжку может врубка для шайб стяжных болтов, для избегания этого нужно ставить подбалки с размерами в толстом месте не меньше 8 см, а в тонком – 6 см, которые концентрируют опорный узел при возведении арки на стену. Подбалка с аркой скрепляется гвоздями длиной не меньше 150 мм. Если лобовая врубка будет проводиться с помощью накладки коротких досок с гвоздевым креплением, то количество гвоздей определит расчет на срез гвоздей.

Монтаж стропильной конструкции висячего типа

Теперь стоит поговорить о том, как производится сам монтаж висячих стропил. Прежде всего, нужно проделать некоторые подготовительные работы. Древесина – это довольно  «капризный» материал. Он подвержен гниению и легко воспламеняется. Чтобы снизить эти недостатки, вся поверхность висячих стропил, а также другие деревянные элементы конструкции крыши обрабатываются специальными пропитками.

Следующим этапом подготовки будет создание подмостков. Стропила висячие как и наслонные монтируются на достаточно большой высоте. Чтобы снизить опасность получения травм желательно соорудить небольшие подмостки. Кроме этого, чтобы не повредить перекрытие на балки укладывают доски, по которым вы и будете передвигаться.

Сам монтаж лучше осуществлять бригадой, состоящей не менее чем из четырех человек. Если говорить об инструментах, то для установки всех элементов стропильной системы висячего типа вам понадобятся обычный набор плотника. Кроме этого, нужно запастись прочной и длинной веревкой. С ее помощью можно будет затащить висячие стропила на крышу.

Сам монтаж конструкции осуществляется в следующей последовательности:

1. Вначале укладывают мауэрлат. Его монтаж осуществляется с помощью анкеров, который первоначально должны быть встроены в несущие стены. Мауэрлат монтируется с точно выверенной горизонтальностью. Затем на его поверхности делаются пометки мест установки висячих стропил. Не забудьте между мауэрлатом и стеной уложить слой гидроизоляции.
2. Далее проводим сборку стропильных пар. Предварительно следует подготовить шаблоны для срезов. Дело в том, что на нижнем конце стропил необходимо сделать «пяточки», которыми они будут упираться в мауэрлат. Так как все поверхности выверены по горизонтальности и угол уклона ската известен, такие срезы удобней делать при помощи шаблона. Верхний конец висячих стропил будут соединяться между собой. Такой узел можно сделать разными способами. Самый простой способ – это сделать наклонный срез каждой из стропил. При этом они должны стыковаться между собой под нужным углом. Дополнительно стыки висячих стропил укрепляют металлическими уголками. Все работы лучше выполнять на самой крыше, используя перекрытия как стол для монтажа.
3. В нижней части стропильной пары закрепляют стяжку. Часто в качестве последней используют несколько досок с достаточным совокупным сечением. Такая конструкция стропильной пары будет более прочной. Крепление затяжки к самим висячим стропилам осуществляют при помощи гвоздей или крепкой пары винта-гайки.
4. Следующий этап монтажа – это установка всех элементов конструкции на свое место. Для этого к верхней части стропильной пары привязывают веревку. Далее начинаем поднимать всю конструкцию. Один человек держась за веревку, страхует треугольник висячих стропил от падения. Остальные, поднимая конструкцию, устанавливают ее на строго отведенное для этого место.
5. После того, как пара висячих стропил установлена на свое место, ее закрепляют при помощи временных подкосов. Далее проводится сборка и монтаж остальных стропильных треугольников.

После того, как все пары висячих стропил установлены на свое место и выверены все расстояние, можно производить крепление стропил к мауэрлату. После этого можно монтировать остальные элементы стропильной системы, крепить обрешетку и укладывать кровельный «пирог».

Видео по теме:

Трехшарнирная треугольная арка с приподнятой затяжкой

Схему висячих стропильных систем с приподнятой затяжкой часто применяют при возведении крыш, площадь которых используется под мансарду. Растяжка в этом случае не стягивает низы стропил, а приспосабливается наверху (рис.). От высоты установки затяжки зависит напряжение, которое она воспринимает на себя, т.е. чем выше, тем большему растягивающему напряжению растяжка подвергается. Стропила такой арки опираются на мауэрлатные балки по типу ползуна. Равномерное распределение нагрузки на скаты конструкции дает устойчивость такой системе. Потеря устойчивости крыши, приспособленной по схеме шарнирно подвижных опор, может произойти при увеличении нагрузки на одном из скатов, и крыша поползет в сторону этой нагрузки. Чтобы арка была устойчива, необходимо ползуны мастерить с выносом конца стропила за пределы стены. Более трудоемкие мероприятия потребуется применить для устойчивости крыши, если приспосабливать ползуны другого типа.

Приподнятую затяжку не считают за опору, в чердачной крыше она растянутая составляющая, а в мансардном помещении затяжка растянуто-изгибаемый элемент. Нагрузку несут стропила и рассчитывают их на прочность по наибольшему усилию сжатия и максимальному изгибающему фактору. Стропила в такой схеме на прогиб рассчитываются в промежутке с конца ноги до затяжки. Формулы, которые приведены на рисунке покажут, что увеличивая высоту арки (знаменатель) при сохранении исходного пролета, увеличение снижает распор, который передается на затяжку. А при увеличении длины пролета (числитель в квадратичной зависимости) и при сохранении исходной высоты арки, распор, передаваемый на затяжку, увеличивается. Врубка затяжки в стропила делается полусковороднем внахлест с болтовым креплением, где болты необходимо рассчитать на срез от растягивающего действия. Либо крепление затяжки производится той же врубкой с конструктивным креплением болтом диаметром 14 мм. При врубке необходимо проверить один момент на ослабление сечения стропильной ноги в месте врубки в нее затяжки.

Часто затяжку страхуют от провисания установкой подвески. Это необходимо в случаях, если затяжка работает балкой для крепления изоляции и подвесного потолка в используемых помещениях. Если нагрузки на затяжку предполагаются не большими, а  сама затяжка короткая, то подвеску выполняют, прибивая к коньку и ригелю с двух сторон, двумя досками. В случае если приподнятая затяжка далеко не короткая, страховать от прогиба можно установкой нескольких подвесок, при этом достаточно скрепить их гвоздевым соединением. В случае если нагрузки на затяжку предполагаются большие, тогда применяем для крепления с подвеской хомуты. Затяжку, которая состоит из двух частей, стыкуют с подвеской хомутом.

Стоит помнить и учитывать сечение при расчете стропил, что низы стропильных ног получают сжимающее и изгибающее напряжение от дополнительной нагрузки затяжки с подвесным потолком. При возведении крыши с длинной затяжкой лучше довериться конструкторам, так как вся конструкция нагруженная длиной затяжкой с дополнительным весом перекрытия делает всю систему сложно нагруженной. Профессионалы рассчитывают верхний пояс на гибкость по всем параметрам, которые могут создать напряжение всех составляющих конструкции и натянуть все  в струну или разрушить крышу, выгнув все элементы в дугу.

Как правильно крепить стропила

Проводится ли замена стропильной системы или ее монтируют в новом доме, следует  придерживаться определенных правил.

Простое крепление ноги и балки может оказаться даже разрушительным – при создании давления на стропило его конец начинает скользить по балке, что приводит к разрушению кровли.

Чтобы избежать скольжения и обеспечить надежность, используют следующие виды соединений:

• зуб с шипом,
• зуб с упором,
• упор в конец балки.

Возможно использование и двух зубьев – это зависит от угла наклона. Для крепления дополнительно к этому соединению используют также металлические уголки.

https://youtube.com/watch?v=IBfz2eg8Qr4

Разновидности конструкций висячих стропил

Выбор той или иной схемы для устройства висячих стропил зависит пролета между несущими стенами. Чем больше это расстояние, тем сложнее конструкция и большее количество дополнительных элементов требуется.

Базовая трехшарнирная треугольная арка

Это основа всей конструкции, имеет форму треугольника. Собирается из двух стропильных ног, которые скрепляются в коньке. Нижние части соединяются деревянной затяжкой. Максимально допустимая высота в коньке равна шестой части длины пролета. При этом такую конструкцию разрешается использовать только в зданиях между стенами которого не больше 6 метров.

В таком изделии стропила испытывают только изгибающие нагрузки, а затяжка — растягивающие. В основании разрешается использовать металлический прут, или тяж. Но обычно оставляют дерево, так как оно выполняет роль балок для чердачного перекрытия.

Шарнирная арка с бабкой

Такая система применяется в зданиях с пролетом больше 6 метров. Затяжка такой длины будет сильно прогибаться, а чтобы избежать этого используют бабку. Обычно подвес изготавливают из бруса, но в некоторых ситуациях берут металлический прут. Элемент из металла хорошо переносит растягивающие нагрузки, имеет небольшой вес.

При помощи бабки кровельщики настраивают степень прогиба горизонтальной части. На такой длине затяжку делают из двух равных частей, и стыкуют их точно под подвесом. Применяют разные соединения узлов: косые или прямые прирубы, закрепленные болтами. Между собой подвес и затяжку закрепляют хомутом.

Шарнирная арка с приподнятой затяжкой

Этот вариант подразумевает установку затяжки недалеко от конька. Хотя в этом положении деталь испытывает большие нагрузки, но так появляется возможность обустроить мансардный этаж. Настроить высоту потолков можно поменяв высоту крепления затяжки.

В такой ситуации стропилины приходится опираться на мауэрлат. Так как с увеличением нагрузки, повышением влажности и температуры меняются размеры балок используют скользящее соединение. Они изготавливаются из металла и крепятся напрямую к мауэрлату и стропилам. Благодаря такой конструкции крыша сохраняет свою геометрию и может «дышать».

Зимой, на скатах, висячие стропила с затяжкой испытывают различную снеговую нагрузку. Из-за этого появляется угроза перекоса и появления протечек. Поэтому в подобных конструкциях концы стропил выносят за пределы стен.

При устройстве мансардного этажа с приподнятой затяжкой, балка служит основой для крепления потолка. Для того чтобы она не провисала используют более толстые брусья. В некоторых ситуациях устанавливают подвесы, соединяющие затяжку и конек. Если балка слишком длинная используют несколько навесных креплений.

Шарнирная арка с ригелем

Единственное отличие в этой конструкции от предыдущей заключается в способе реализации узлов крепления стропильных ног. Они жестко закрепляются на мауэрлате и больше не могут свободно менять свое положение. Для этого используют гвозди, саморезы, металлические накладки.

В связи с изменением способа крепления, действие нагрузок так же изменяется. Теперь стропила распирают несущие стены. Из-за этого затяжка начинает испытывать сжатие и в такой позиции она называется ригелем.

Если расчеты показывают большую нагрузку, тогда в дополнение к крыше с ригелем в нижней части конструкции устанавливают классическую затяжку. В таком случае крепление к мауэрлату не понадобится. Получается первая описанная конструкция с дополнительной балкой под коньком.

Арка с бабкой и подкосами

Пролеты длиной до 9 до 14 метров требуют усиление конструкции подкосами. В этой ситуации начинают прогибаться стропильные балки. При наслонной конструкции крыши подкосы упирают во внутреннюю несущую стену. В нашем случае единственным доступным упором является бабка. Тут изменяются все нагрузки, действующие на каркас: стропила давят на подкосы, они растягивают подвес и притягивают конек, далее нагрузка распределяется по стропилам, сжимая их.

Все схемы висячих стропильных систем требуют точного расчета, учитывающего внешние и внутренние нагрузки. Единственным недостатком можно считать сложность монтажа. Приходится либо подавать готовые конструкции краном, либо собирать их на высоте. Но, в некоторых ситуациях других вариантов собрать крышу нет.

Основные термины

• Стропила – несущая часть крыши из наслонных стропильных ног, подкосов и вертикальных стоек, опирающихся на мауэрлат.
• Стропильная нога – одна стропилина.
• Мауэрлат – опора для стропил. горизонтальный брус, расположенный на стенах, распределяющий на них равномерную нагрузку крыши с атмосферными осадками.
• Затяжка – горизонтальная балка, соединяющая стропила; освобождая их от действий горизонтальной силы, придает крыше устойчивость.
• Бабка – вертикальная опорная деталь для укрепления стропил. нижней частью опирается на затяжку, верхняя – служит опорой для стропил.
• Распорка – брус, вставленный между бревнами, чтобы препятствовать их соединению.
• Подкос – наклонный брус, поддерживает горизонтальные элементы кровли (балки и перекрытия), опираясь на вертикальные детали (стойки и колонны).
• Конек – верхняя горизонтальная балка, образуемая стыком скатов кровли.

Узлы соединения кровельной системы делятся на три условные группы:

1. узел соединения ног и мауэрлата,
2. узел соединения ног и элементов деревянной фермы для придания жесткости и прочности конструкций,
3. узел стыкования частей стропил для их удлинения.

Способ соединения стропил и мауэрлата бывает жестким и скользящим.

Узел соединения конструкций нельзя делать жестким всегда: от погодных условий древесина может разжиматься и сжиматься, и при жестком соединении конструкций наслонных систем есть опасность деформации несущих стен из-за возникновения на них больших распорных нагрузок.

Жесткие узлы

Чтобы получить жесткий узел соединения, применяют:

1. устройство врубки на стропильной ноге: врубка делается глубиной не более 1/3 высоты доски; стропило упирается в мауэрлат и фиксируется гвоздями: двумя, вбитыми под углом друг к другу с боков стропила, и одним гвоздем, вбитым вертикально.
2. нашивка подпорного бруса на стропильную ногу: к стропильной ноге подшивается метровый брусок, и им нога упирается в мауэрлат, сбоку, чтобы не сдвинуться в сторону, стропильная нога крепится металлическими уголками.

Узлы опирания наслонных стропил

Скользящие узлы

Система скользящих узлов соединения применяют в конструкциях наслонных стропил. Висячие стропила применяют для возведения кровли зданий из оцилиндрованного бревна, в которых стропила имеют упор на коньковый прогон, несущие стены распорных нагрузок не несут, а поэтому и не требуют скользящего крепления.

После постройки конструкций деревянных наслонных ферм кровля в течение нескольких лет дает усадку, ферма при этом находится в постоянном движении, поэтому жесткие крепления могут деформировать стены. Перед соединением стропил в узлах крепления узел получает некоторую свободу движения следующими способами.

На стропильной ноге производится упирающийся в мауэрлат запил. Далее нога укрепляется гвоздями: два гвоздя наискосок в мауэрлат с обеих сторон стропила и одним – в мауэрлат сверху вертикально (или металлическими пластинами с отверстиями для гвоздей) и скобами.

1. Стропило опускается за границы стены и металлическими уголками фиксируется на мауэрлат.
2. Применение металлических конструкций крепления под названием «салазки».
3. Стропильная нога упирается в мауэрлат всегда, но и стропило, и мауэрлат могут двигаться друг относительно друга, если возникает такая необходимость.
4. Для уменьшения риска сноса наслонных крыш штормовым ветром подкосы, бабки и распорки соединяются с висячими стропилами хомутами и скобами, а ноги – проволочным скрутками.