Висячие стропила — конструкция и узлы крыши
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.
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.
конструкция и узлы, устройство, монтаж
На сегодняшний день висячие стропила считаются довольно надежной и прочной несущей конструкцией, обеспечивающей долговечность крыши.
Нужно учитывать, что стропильная система является важнейшим элементом всего дома, поэтому ее конструкция и узлы должны быть тщательно просчитаны перед строительством.
Для этого заранее составляется проект, рассчитывается примерная нагрузка на кровлю, расстояние между стропилами, их устройство, углы наклона ската и вальма (треугольный участок четырехскатной крыши).
Если у человека нет опыта и знаний в этой области, то для составления проекта лучше привлечь специалиста, поскольку в этом случае самодеятельность совсем неуместна.
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.
Однако иногда встречается и четырехскатная, или вальмовая крыша с висячими стропилами.
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.
Разновидности конструкций висячих стропил
Существует несколько разновидностей висячих стропил. Наиболее распространенным является устройство, при котором они соединяются внизу горизонтальным брусом — затяжкой.
При взгляде сбоку такая конструкция висячих стропил имеет вид треугольника. Еще такую конструкцию называют трехшарнирной треугольной аркой.
Затяжка не позволяет брусьям разъезжаться под весом кровли и снега. При расчете крыши с висячими стропилами такой конструкции нужно учитывать один немаловажный нюанс: расстояние от наивысшей точки крыши до затяжки должно быть не меньше шестой части длины самой затяжки.
Если планируется из чердака сделать полноценную мансарду, то хорошим вариантом будет использование висячих стропил с поднятой затяжкой.
При такой конструкции затяжка располагается не на уровне нижних концов стропил, а значительно выше, под крышей.
Такое расположение приводит к тому, что на затяжку оказывается большее напряжение (чем выше расположение, тем больше нагрузка), поэтому расчет висячих стропил в этом случае гораздо сложнее.
Низ стропил опирается на стену и мауэрлат по схеме для опоры с подвижным шарниром. Однако зачастую такую схему не используют, предпочитая неподвижную опору.
При этом часть стропил врубается в мауэрлат при помощи специального опорного бруска. Это обеспечивает жесткость и устойчивость конструкции, которая имеет возможность выдерживать большие нагрузки.
Однако в таком случае мауэрлат должен крепиться к стенам очень прочно. Затяжка при этой схеме называется ригелем, поскольку выполняет задачу разжимания пытающихся сомкнуться стропил.
Есть несколько конструкций висячей стропильной системы, которые на сегодняшний день признаны морально устаревшими и практически не используются.
Одной из таких схем является использование деревянной (бабки) или металлической (тяжа) подвески, которая располагается под верхней точкой крыши и соединяет ее с затяжкой.
Обычно такой вариант применяется при ширине здания более десяти метров, поскольку под своим весом затяжка будет прогибаться.
Нужно учитывать, что низ подвески не должен доходить до затяжки. Крепление внизу в этом случае осуществляется при помощи хомутов или деревянных накладок.
Эту конструкцию можно улучшить и добавить подкосы — деревянные бруски, один конец которых упирается в верхнюю часть стропил, а другой — в подвеску.
Благодаря этому достигается очень большая прочность конструкции, поскольку стропила защищены от прогибания под нагрузкой, и каждый узел этой системы компенсирует напряжение другого компонента.
Такая схема обычно используется при очень длинных стропилах, которые будут значительно прогибаться как под собственным весом, так и под нагрузкой снега в зимний период.
Монтаж висячей стропильной системы
Прежде чем устанавливать висячие стропила, необходимо осуществить монтаж мауэрлата. Для более прочного крепления деревянного бруса к стене рекомендуется использовать анкеры.
После того как по периметру здания установлен мауэрлат, можно установить первую пару стропил и соединить их между собой в верхней точке крыши.
Видео:
Существует несколько методов крепления стропил, но обычно брусья соединяют между собой встык или внахлест.
Еще иногда используют коньковый прогон — горизонтальный брус, который проходит под всеми местами соединения стропил.
Нужно заблаговременно выпилить в нижней части стропил запилы для крепления к мауэрлату. Крепление обычно происходит при помощи длинных гвоздей.
Рекомендуется предварительно отметить на земле линию, которая будет соответствовать линии верхней части крыши.
После установки первой пары стропил место крепежа сверяется с этой линией, после чего устанавливается затяжка или прочие элементы жесткости.
Их нужно ставить на каждую пару непосредственно после крепежа стропил, а не тогда, когда уже готова половина крыши.
Специалисты советуют после установки первой пары стропил измерить их и сделать два шаблона.
В дальнейшем это позволит быстрее изготавливать другие стропила, к тому же работать можно будет на земле.
Затем устанавливается пара стропил на противоположной стороне здания. Между уже установленными брусьями натягивается нитка, таким образом можно проверять ровность остальных пар.
Далее рекомендуется сделать на мауэрлате пометки, обозначающие место крепежа остальных деревянных брусьев.
Кроме того желательно иметь деревянный брусочек с такой же разметкой для проверки ровности установки стропил в верхних точках.
Это нужно делать регулярно, поскольку отклонения приводят к снижению прочности конструкции.
Порой случается, что стропила оказываются немного короче, чем нужно.
В этом случае рекомендуется использовать деревянные прокладки. После того как вся висячая стропильная система установлена, все размеры и ровность нужно обязательно перепроверить.
Ошибка в монтаже может в дальнейшем дорого обойтись владельцам дома.
Для крепления всех деревянных компонентов стропильной системы рекомендуется использовать длинные гвозди, однако в некоторых местах можно обойтись саморезами, болтами или шпильками.
Специалисты рекомендуют после окончания установки всех брусьев дополнительно укрепить места соединения.
Сделать это можно с помощью тонких стальных полосок, которые называются шинками. Этими полосками нужно обернуть место крепежа, затем через них в дерево вкручиваются саморезы или вбиваются гвозди, длиной 35-45 миллиметров.
Видео:
Такое дополнительное крепление понижает риск деформации крыши при сильном ветре. После того как монтаж стропильной системы закончен, устанавливается кровля.
Стропильная система — основа всей крыши, и ее обязательно нужно рассчитать и установить правильно. Малейшая ошибка может дорого обойтись в дальнейшем.
Если опыта и знаний в этой области нет или совсем немного, то рисковать не стоит, лучше обратиться за помощью к квалифицированному профессионалу, который произведет точный расчет стропильной системы.
Кроме этого, он посоветует, какая именно конструкция висячей системы подойдет для конкретного здания.
Висячие стропила: разновидности, монтаж
В любом строительстве самым главным этапом является создание крыши. На нее приходится механическое давление снега в зимнее время, существенные ветровые нагрузки и влияние осадков. Именно поэтому процесс изготовления кровли требует пристального внимания и исполнения всех работ с особой точностью и аккуратностью.
Отличия
Строительство крыши, как и большая часть других работ по возведению дома, разделяется на несколько этапов. Устройство висячих стропил является одним из них. Стоит отметить, что стропильные системы по своим технологическим характеристикам могут заметно отличаться.
Главным отличием висячего варианта является опора конструкционных элементов на мауэрлат друг на друга и снизу либо на верхнюю коньковую деталь. То есть они располагаются без вертикальной опоры, без которой не обойтись при формировании наслонной системы.
Целесообразно использование такого варианта при отсутствии несущих внутренних стен в здании. Возможно также использование при необходимости применения чердачного пространства. В виде примера можно привести сооружение мансардной крыши.
Конструкция висячих стропил переносит на стены постройки распирающую механическую нагрузку – это неизбежная издержка отсутствия в составе вертикальных опор. Поэтому обустройство такой стропильной системы не обходится без так называемой стяжки. Она представляет собой горизонтально размещенный элемент, перетягивающий стропильные ноги, благодаря этому стены подвержены меньшим распирающим нагрузкам. Стоит отметить, что при снижении уровня монтажа стяжки увеличивается эффективность применения.
Достоинства
Стропильная система, изготовленная с висячим расположением, имеет множество эксплуатационных положительных характеристик. Качественное и грамотное исполнение придаст достаточную прочность кровле и снизит влияние оказываемых на нее нагрузок. По сравнению с наслонной системой, она обладает меньшим весом, что уменьшает общую нагрузку на стеновые конструкции и, соответственно, на основу дома.
За счет применения меньшего количества деталей требуется меньше материала для создания висячих стропил.
Наслонные и висячие стропила
Если в доме имеется капитальная внутренняя стена, при возведении кровли в роли опорной конструкции используется наиболее часто наслонная система. Она имеет основное отличие, которое заключается в присутствии внутреннего дополнительного элемента, имеющего упор на колонну или внутреннюю несущую стену. За счет этого переносится передача нагрузки только на изгиб. Среди достоинств такой конструкции стоит отметить ее относительно небольшой вес и необходимость использования небольшого количества материала для сооружения.
Для определенных случаев, к примеру при обустройстве единой кровли над несколькими пролетами, требуется одновременное использование как наслонных систем, так и висячих. Стропила, узлы наслонной конструкции в данном варианте используются в той части дома, где имеются внутренние опоры, соответственно, где их нет, обустраивается другая система.
Этапы возведения
После определения типа стропил можно приниматься за само строительство. Для начала выполняется схематический чертеж. Стоит сразу отметить, что его желательно доверить профессионалам, так как для него необходимы специальные знания и опыт в данной сфере. Составление расчетов на уровне обывателя – довольно опасное мероприятие, так как при проектировании могут быть сделаны погрешности, которые могут привести позднее к изменению целостности кровельной системы или же к ее разрушению.
После того как будет создан чертеж, начинается выполнение дальнейших задач, то есть монтаж мауэрлата. Применяется для этого деревянный брус, имеющий сечение 20х20 см, он кладется по периметру стен и укрепляется. Нужно обратить внимание на то, что для мауэрлата необходима защита от сырости, поэтому под него монтируется специальный материал, к примеру, рубероид.
При использовании блоков или кирпича для возведения стен, требуется выполнение бетонной выравнивающей стяжки по их периметру, только после этого может ставиться мауэрлат.
В качестве материала для стропильных ног лучше всего использовать деревянный брус с сечением 20х5 см. При необходимости он отпиливается до подходящей длины, с нижней стороны изготавливаются специальные пропилы, обеспечивающие их прочный упор в мауэрлат.
Висячие стропила могут устанавливаться с использованием конькового бруса, который придает конструкции дополнительную жесткость. При организации крыши без него соединение стропил в верхней части должно производиться с упором, а не внахлест.
Существует два варианта монтажа: установка вначале двух крайних пар ног с использованием конькового бруса, после чего ставятся оставшиеся, либо по порядку. Более предпочтительным является первый вариант, так как за счет него можно получить экономию во времени, а также более надежную конструкцию, устойчивую ко многим видам нагрузок.
Для изготовления затяжек используется тот же материал, что и для стропильных ног. Монтируется затяжка в горизонтальном положении. Как было отмечено ранее, чем ниже ее месторасположение, тем лучше становятся ее характеристики. Нужно учитывать данное обстоятельство, которое имеет особое значение, если планируется эксплуатация чердачного пространства. При отсутствии бруса подходящего размера для создания затяжки могут применяться соединенные внахлест обрезки.
Висячие стропила: конструкция и узлы
При установке висячей системы важен способ соединения узлов. Помимо закрепления саморезами или гвоздями, должно присутствовать соединение с помощью гаек и болтов, для этого высверливаются отверстия в определенных местах.
В обязательном порядке выполняются технологические пропилы. Для каждой точки соединения элементов стропильной системы должно изготавливаться не менее двух элементов крепежа. В виде примера можно привести закрепление затяжки двумя саморезами или гвоздями с последующим притягиванием резьбовой шпилькой.
Карнизные элементы
Когда устанавливается система висячих стропил, стоит помнить о формировании карнизных свесов. Желательно что бы изначально их длина закладывалась в размеры стропильных ног, но стоимость конструкции из-за этого увеличивается. Для более бюджетного изготовления свесов применяется обрезная доска, параметры которой составляют 10х5 см. Формируются из нее «кобылки», их длина должна быть подобрана таким образом, чтобы нахлест на стропильные ноги в верхней части был как минимум 50 см. Закрепляются детали с помощью резьбовых деталей.
В мауэрлате выполняются пропилы необходимого размера для более плотного соединения. Для придания увеличенной механической прочности посередине «кобылка» также закрепляется опорным бруском небольшого размера, который фиксируется сбоку свеса и на верхней части мауэрлата.
Соединение стропил осуществляется внахлест и встык. В первом варианте висячие стропила фиксируются друг к другу при помощи болтового соединения. Во втором придается усилие узлам накладками, в качестве которых выступают металлические пластины или доски.
Карнизный узел соединения стропил и затяжки выполняется лобовой ортогональной врубкой, имеющей одинарный или двойной зуб, а также пластинами или досками.
Шарнирная треугольная арка
Такой вариант исполнения фермы стропил является самым простым. В основу арки положены три элемента: горизонтальная балка (затяжка), которая закрепляет висячие стропила в центре пролета либо у основания, а также две стропильные наклонные ноги, объединенные в верхней точке. Затяжка, сформированная из стальных стержней или деревянного бруса, перенимает на себя опорное усилие, поэтому передается на внешние стены дома лишь вертикальная нагрузка. За счет этого становится намного проще узел опоры фермы на стеновую конструкцию: на нее монтируется вместо мауэрлата обычная доска, которая используется для перераспределения имеющейся нагрузки.
В месте основания стропил ставится затяжка при необходимости создания мансардного этажа. Она используется для опоры междуэтажных перекрытий. В других ситуациях затяжка монтируется на более высоком уровне. Так увеличивается растягивающее напряжение, которое приходится на нее, но при этом в пролете стропил снижаются изгибающие усилия.
Арка шарнирного типа с ригелем
Данная ферма визуально выглядит как двухскатная крыша с висячими стропилами, описанная выше, в виде треугольника. Заключается главное различие в использованной опоре на стену. В ригельной арке основа стропильных ног закрепляется в пазах, которые имеются в мауэрлате. На стены, кроме вертикальных усилий, приходятся также и распорные. В середине пролета монтируется затяжка (в данном способе она имеет название ригель) и используется для сжатия. Как следствие, упрощается узел крепления стропильных ног и ригеля.
Арка шарнирная с подвеской
В случае если крыша с висячими стропилами имеет ширину больше 6 м, достаточно сложно обустраивать трехэлементную простую ферму. Во-первых, для производства затяжки такого размера уходит много времени на поиски бруса. Во-вторых, из-за большого веса длинная затяжка провисает в центре. Поэтому в качестве дополнения арки используется подвеска – это деталь, которая объединяет центр затяжки и верхнюю часть арки. Стягивающий элемент составляется из двух частей, при помощи болтового соединения. Деревянная подвеска зачастую называется бабкой, а металлическая — тяжем.
Арка шарнирного вида с подкосами
Для снижения прогиба, имеющегося в стропилах, к арке с подвеской добавляются подкосы, представляющие собой наклонные элементы для подпора стропильных ног в центре пролета. При этом для упора самих подкосов используется подвеска.
Заключение
В завершение вышесказанного стоит отметить, что благодаря грамотному исполнению расчетов и общего объема работ, висячие стропила по эксплуатационным свойствам не будут уступать наслонным. Помимо устойчивости и высокой прочности, использование данной конструкции позволит образовать чердачное пространство, подходящее для применения в хозяйственных или других целях. В случае обустройства мансардной крыши, такая стропильная система становится идеальным вариантом.
Конструкция и узлы висячих стропил крыши
Классическая стропильная система предусматривает наличие под коньковым брусом опорных стоек, которые воспринимают существенную часть нагрузок. Но если в постройке отсутствуют внутренние опорные стены или чердачное пространство планируется использовать как мансардный этаж, установить подконьковые стойки не получится. В таких случаях применяют стропильную систему, называемую висячими стропилами. Она состоит из отдельных ферм, которые Опираются только на наружные стены здания.
Конструкция ферм висячих стропил
1. Треугольная шарнирная арка.
Это самый простой вариант фермы висячих стропил. Арка состоит из трех элементов: две наклонные стропильные ноги, соединенные в верхней точке, и затяжка – горизонтальная балка, соединяющая стропильные ноги у основания или в середине пролета. Изготовленная из деревянного бруса или металлических стержней затяжка воспринимает распорное усилие от стропил, поэтому на наружные стены здания передаются только вертикальные нагрузки. Благодаря этому упрощается узел опирания стропильной фермы на стену: вместо мауэрлата на нее укладывают просто доску, служащую для распределения нагрузки от стропильных ног.
При устройстве мансардного этажа затяжку устанавливают на уровне основания стропил. При этом она служит опорой для междуэтажного перекрытия. В прочих случаях затяжку устанавливают выше. Тогда приходящиеся на нее растягивающие усилия увеличиваются, зато уменьшаются изгибающие моменты в пролете стропильных ног.
2. Шарнирная арка с ригелем.
Внешне эта ферма полностью идентична вышеописанной конструкции, она также представляет собой треугольник. Основное отличие заключается в способе опирания на стену. Основания стропил ригельной арки крепятся в пазах, вырезанных в мауэрлате. При этом стены помимо вертикальных воспринимают еще и распорные усилия, а затяжка (в этой конструкции она называется ригелем) устанавливается в середине пролета стропил и работает на сжатие. Узел крепления ригеля к стропильным ногам, соответственно, упрощается.
3. Шарнирная арка с подвеской.
Если ширина здания превышает 6 м, обойтись простой трехэлементной фермой довольно сложно. Во-первых, трудно найти цельный брус для изготовления затяжки такой длины. Во-вторых, слишком длинная затяжка будет провисать под собственным весом. Поэтому арку дополняют подвеской – элементом, соединяющим вершину арки и середину затяжки. Сама затяжка составляется при этом из двух элементов, соединяемых между собой болтами. Металлическую подвеску часто называют тяжем, деревянную – бабкой.
4. Шарнирная арка с подкосами.
Для того, чтобы уменьшить прогибы в стропилах, арку с подвеской усложняют добавлением подкосов – наклонных элементов, подпирающих стропильные ноги в середине пролета. Сами подкосы упирают в подвеску (бабку).
Узлы в конструкции ферм
Стропила соединяют встык или внахлест. В первом случае узел усиливают накладкой – доской или металлической пластиной, которая крепится на гвоздях. Во втором – стропила крепят одно к другому болтовым соединением.
Узел крепления затяжки к стропилам называют карнизным. Он может выполняться ортогональной лобовой врубкой с двойным или одинарным зубом, а также креплением с помощью досок или пластин.
Порядок монтажа
Из-за громоздкости конструкции монтаж висячих стропил делают на земле. Затем фермы подают на крышу в собранном виде краном, либо разбирают и поэлементно доставляют наверх, где снова собирают вручную. При монтаже висячих стропил операции производят в таком порядке:
1. Два бруса, из которых будут изготовлены стропильные ноги, укладывают на ровной площадке так, чтобы их оси пересекались под заданным углом. При этом в вершине будущей фермы один брус лежит на другом.
2. Подрезают нижнюю часть каждого бруса, формируя подошву стропильной ноги.
3. Подрезают брусья в области пересечения, образуя оголовок стропильной ноги, форма которого определяется принятым способом стыковки (с нахлестом или встык).
4. Устанавливают затяжку и бабку, если это предусмотрено конструкцией фермы.
5. Собранную ферму устанавливают по заранее нанесенным на мауэрлат отметкам в торцевой части крыши.
6. Проверяют правильность сборки и монтажа фермы, после чего изготавливают шаблоны для сборки остальных ферм.
7. По шаблону изготавливают вторую ферму и устанавливают ее на противоположном торце.
8. Между установленными фронтонными фермами натягивают контрольный шнур.
9. При помощи шаблона собирают оставшиеся фермы и устанавливают их по отметкам на мауэрлате. Ориентируясь на контрольный шнур, подкладками регулируют высоту ферм, а их вертикальность контролируют проверкой расстояний между основанием и вершинами соседних ферм.