Устройство двускатной крыши с висячими стропилами — расчет конструкции и узлов системы

Основой для крыши с несколькими скатами служит стропильная система. Это структура, состоящая из последовательных элементов, которые требуется тщательно объединить друг с другом.

При рассмотрении технологии монтажа кровли, особое внимание следует уделить способам соединения стропил. Рассмотрим несколько основных соединительных узлов — узел соединения в коньке и узел стыкования во время наращивания.

Варианты стропил

Стропила — основа крепления кровли. По устройству различают три вида:

1. Наслонные, считающиеся одними из самых надёжных компонентов, использующихся в конструкционных работах.
2. Висячие стропила.
3. Висячие фермы, оборудованные шпалами.

Каждая из систем имеет особенности конструкции. Проведение точных расчётов позволит создать прочную и надёжную конструкцию.

Наслонного типа

В сооружениях, имеющих ещё несколько рядов стен, служащих, кстати, в роли вспомогательных опор, чаще всего используется наслонная стропильная система.

Если в наличии имеется пара вспомогательных компонентов, имеющих возможность применяться в роли опоры, здание в своих размерах может достичь 17—19 метров. Главное, делать не больше 8 метров пространства между соседними опорами. До 120 сантиметров величины порой достигает стропильный шаг, главное, правильно провести расчёты и учесть все необходимые особенности.

Нижние части такого вида обладают опорой, состоящей из подстропильных брусьев. В том числе вкупе с ними используется мауэрлат.

Чтобы разделить опорные стойки и прогоны, о которых также не стоит забывать, используют подкосы. Их главная функция заключается в том, что они выполняют разгружающую и поддерживающую функцию, в том числе и для ног стропильной системы, увеличивающих размер сооружения. Они сами имеют больший размер, чем обычный коэффициент пиломатериала, и их нужно собирать.

Висячая система

Висячие стропила кардинально отличаются от наслонных. Их нижние концы занимают опорные стены. Стропильные ноги этой системы нагружены в двух частях всей монтируемой системы.

Нагрузки от висячей конструкции распирают стены, которые имеют опорный характер.

В роли использованного материала с целью затяжек применяют дерево либо сплавы. Для того чтобы это всё расположить, в основном избирается линия в комфортной высоте. А также принимайте во внимание, что крепление к стропильной системе зависит от высоты расположения затяжки.

Наслонный тип чаще всего применяется для того, чтобы была возможность обустроить двускатные кровли над сооружениями. Их стены длиной должны быть не больше 5—6 метров.

Выполнение узла стыкования стропил во время сращивания

В том случае, когда расстояние между стенами здания слишком большое и длины деревянных элементов не хватает, не стоит тратить время и деньги на приобретение новых строительных материалов. Для увеличения длины стропильных элементов можно воспользоваться способом сращивания. Такое решение позволит не только использовать имеющиеся материалы, но и получить конструкцию без увеличения ее толщины. Для увеличения длины стропил используются следующие методы: встык, внахлест, косого прируба, в три доски, с опорой на прогон.

Конструкция и узлы

Наслонные стропильные системы обладают достаточной долговечностью благодаря тому, что их эксплуатация происходит под действием различного вида проветривания, например, сквозного. Это препятствует возможности загнивания деревянного материала. Устройство выполнено очень просто. И это играет значительную роль.

Пришло время рассмотреть, на какие конструкционные составляющие разбивается система наслонных стропил:

• неотъемлемой частью структуры служит стропильная нога;
• применяются, конечно, подстропильные компоненты;
• не забываем про обрешётку.

Такая система, используемая при строительстве крыши с одним скатом, в своём строении обладает сооружениями, которые разносторонними концами упираются в противоположные стенки. Когда крыша уже с двумя скатами, стропильная система будет состоять из нескольких стропильных ног, упирающихся разными своими сторонами на погон и стойки.

Нельзя увеличивать размер пролёта, так как может случиться прогиб, а может и произойдёт вырывание стропильной ноги. Чтобы это не произошло, применяют специальные компоненты, носящие название стойки и подкосы. Применяются такие компоненты также, когда есть необходимость состыковать стропила, состоящие из небольшого количества досок, чтобы конструкция имела ещё большую стабильность.

Специализированные наслонные стропила подразделяются на два разных вида:

1. безраспорную;
2. распорную.

Условия создания распора на стенку определяются с помощью узлового распирания.

Выполнение узла соединения стропил в коньке

Одним из основных узлов стропильной системы является место соединения элементов в коньке. Это одна из тех частей, которая отвечает за прочность всей конструкции. Ее неправильное выполнение, как правило, влечет за собой возникновение аварийной ситуации. От крепления стропил в коньке зависит, будут ли стропильные ноги расходиться к низу под воздействием собственного веса. Для выполнения узла соединения стропил в коньке используются следующие способы: встык, на прогон, внахлест.

Соединение стропил в коньке встык

Для того чтобы выполнить соединение стропил в коньке встык, необходимо срезать деревянные элементы под углом, который будет соответствовать углу наклона ската. Для соединения стропил между собой необходимо использовать гвозди. Забивать гвозди следует таким образом, чтобы образовался угол. Такой способ позволит крепежному элементу проникнуть в противоположную часть деревянного бруса. Для придания конструкции большей надежности используются накладки из металла и дерева. Чтобы закрепить накладку из дерева потребуются гвозди, а накладку из металла – болты.

Соединение стропил в коньке на прогон

При выполнении данного вида соединения, упор стропильных элементов осуществляется на брус конька крыши. Соединение стропил в коньке на прогон подходит только в том случае, если расстояние между стенами большое и длина стропил превышает более 4,5 м, а также, если владелец не планирует использовать чердачное помещение по назначению или оно отсутствует вовсе. Ведь для установки конькового бруса потребуется монтаж опор.

Следует также учитывать, что данный вид соединения потребует немалого количества строительных материалов. Технология крепления стропил между собой, практически не отличается от технологии соединения стропильных элементов встык. Единственное отличие – установка стропил выполняется по отдельности.

Соединение стропил в коньке внахлест

Наиболее распространенным способом соединения стропил в коньке является соединение внахлест. В данном случае стык будет находиться на боковой поверхности, а не на срезе конька. В качестве крепежного элемента используются болты или шпильки с шайбами. Ни в коем случае нельзя использовать гвозди!

Вышеперечисленные способы соединения стропил между собой по длине и в коньке позволяют получить надежную стропильную конструкцию. От надежности стропильной конструкции зависит безопасная эксплуатация кровли в любых условиях. С помощью данных методов можно создать крышу любой сложности, при этом используя стандартные строительные материалы и крепежные элементы.

Особенности монтажа конструкции

На верху стропила проделываем больших размеров запил и скашиваем его под небольшим углом. Подрезка на концах стропила обладает различными границами, характеризующимися по глубине. Главное, чтобы размер подрезки превышал размер сечения стропила.

Если не представляется возможным сделать подрезку верха стропила, используют искусственное наращивание, крепление осуществляется по обеим сторонам. Используются монтажные пластинки.

Когда будете проводить монтаж, обязательно сделайте так, чтобы верх врубки был максимально ровным, чтобы система внезапно не стала распорной. Чаще всего низ стропильной ноги присоединяют на ползуне.

Верхняя часть фиксируется с применением гвоздей или же, например, болтового крепления, стропила могут также взаимно упирать и связывать железными пластинками, имеющими зубчатое строение либо древесными накладками.

Область применения висячих стропил

Висячие стропила применяются в зданиях, которые не имеют несущих внутренних стен, в связи с чем, вся нагрузка конструкции не имеет центральной опоры и идет на несущие внешние стены здания, а в верхней части, стороны крыши опираются друг на друга.

Внимание!

Для снижения распирающего действия применяют висячие стропила с затяжкой , выполненной из дерева или металла.

Исходя из того, какого типа построена крыша планируется расположение затяжек, которые могут быть как в верхней части крыши так и непосредственно снизу, прикрепленными к несущей внешней стене.

Дома с мансардой являются ярким примером, расположения затяжек в нижней части и кроме укрепления выполняющие роль балки перекрытия.

Совет!

Изготовление стропил для строительства висячей конструкции осуществляют из дерева (брус, бревна или толстые доски), а их крепление осуществляется при помощи гвоздей, болтов, вырубленных пазов и специального крепежа с регулировкой.

Сильное защемление конькового участка

Бывает, что присутствие сильного защемления конькового участка, если верхнюю часть твёрдо закрепляют, а основание ставят в ползуне, никак не появляется распор в стенке. В этом случае в твёрдо объединённом коньковом узле возникает экстремальный искривляющий период, который должен уничтожить узел, тогда стропильные ноги приобретают значительно меньший прогиб. Защемив верх стропил, мы приобретаем определённый резерв крепости, повышающий все характеристики.

У всех способов есть объединяющая особенность: одна область стропила мастерится на шарнире, который использует только поворот, а другую область конструируют на скользящей опоре. Она имеет возможность позволить себе поворот. Крепится это по-разному. Иногда применяют гвоздевой бой или могут использовать даже крепёжные пластинки.

Плохо становится, если происходит упирание прогона на специальные стойки. В других двух вариантах, статическая устойчивость существует благодаря тому, что нагрузка равномерно распределяется по обеим сторонам крыши, используя при этом одинаковый угол наклона.

Но на самом деле сделать наклон крыши абсолютно ровными невероятно трудно. Растаявший снег распределяется по крыше неровно, особенно когда вмешиваются сильные порывы ветра. Первоначальный способ разрешает делать различные угловые наклоны скатов. Он также неплохо справляется со всеми нагрузками, только если стойки будут стоять абсолютно вертикально.

Стропила и их монтаж

Правильный монтаж наслонных стропил

Рисунок 2. Карта снеговых нагрузок.

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

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

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

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

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

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

Рисунок 3. Расчетная снеговая нагрузка.

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

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

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

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

Как вести расчеты нагрузки на кровельную стропильную систему

Рисунок 4. Карта ветровых нагрузок.

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

где Sg — показатель для расчета веса покрова снега на метр квадратный горизонтальной поверхности участка земли, который должен приниматься во внимание в соответствии с таблицей (рис. 2). Табличные значения от I до VIII соответствуют областям, обозначенным на карте снеговых нагрузок по регионам. Схема для расчета по таблице представлена на рис. 3.

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

Коэффициент µ определяется углом наклона ската крыши:

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.

Чтобы значительно снизить распор на стенки, рекомендуется установить прогоны, обязательно жёсткие, которые можно получить, если добавить побольше стоек или балок.

Стропила и их монтаж

Правильный монтаж наслонных стропил

Рисунок 2. Карта снеговых нагрузок.

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

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

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

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

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

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

Рисунок 3. Расчетная снеговая нагрузка.

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

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

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

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

Как вести расчеты нагрузки на кровельную стропильную систему

Рисунок 4. Карта ветровых нагрузок.

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

где Sg — показатель для расчета веса покрова снега на метр квадратный горизонтальной поверхности участка земли, который должен приниматься во внимание в соответствии с таблицей (рис. 2). Табличные значения от I до VIII соответствуют областям, обозначенным на карте снеговых нагрузок по регионам. Схема для расчета по таблице представлена на рис. 3.

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

Коэффициент µ определяется углом наклона ската крыши:

Компоненты подстропильных конструкций

Система должна обладать высокой устойчивостью. Для того чтобы достичь этого, наклонные стропила нужно обеспечить горизонтальной схваткой, использование которой немного обеспечит устойчивость, но совсем немного. Прикреплять её стоит там, где схватка пересекает стойки. Она обязательно сработает в любых обстоятельствах. Их расположение нужно сориентировать со средним человеческим ростом. А если вы конец стропила вынесете наружу, устойчивость гарантируется.

Если случиться аварийная ситуация это обеспечит схватке сработать молниеносно и безошибочно. Если целью стоит повышение устойчивости наслонных стропил и системы в целом жёстко зафиксируйте стойки. Если перекрытие чердака неудачно, то усиление устойчивости окажется невозможным. Те строения, которые содержат 2 внутренние стены, используют сквозящие стропильные конструкции. Нужно правильно выбрать все компоненты, от этого зависит качество сделанной работы и надёжность крыши.

Особенности использования

Наслонная стропильная конструкция применяется тогда, когда возникает срочная необходимость перекрыть пролёты с наибольшей длиной, существует необходимость в применении стоек, прибавляющих устойчивости.

Более подходящей конструкционной чертой представляется применение скользящей опоры, что разрешает соединение различных переходных стропил к мауэрлату. Практически не попадаются длинные пролёты в собственном строительстве сооружений. Из этого следует, что наилучшим из всех вариантов является использование специализированных наслонных стропил. Главный компонент техники строительства — это опирание на мауэрлат строительных ног. Когда сооружение из дерева, эту способность берёт на себя верх.

Такого рода стыковочный узел представляется более значимым в наслонной стропильной концепции. Применение ригеля даёт возможность повысить величину пролёта вплоть до 8 метров, в обстоятельствах одной опоры — вплоть до 12-ти метров, а рядом с применением 2-х опор — вплоть до 16 метров.

Практические советы

Если нужно сделать мансардную крышу с применением наслонных стропил, обязательным условием является установка брусового каркаса внизу, а вверху стропильные ноги следует прятать в коньковый прогон.

Если вам нужно соединить стропильную ногу с мауэрлатом, используйте защемление. Можете соединить его металлическим материалом. Для этого существует способ, заключающийся в использовании большого торцевого угла. Он в будущем обеспечит возможность стропилам взаимно упираться.

Применяется наслонный тип вкупе с соединением, подразумевающим за собой просверливание отверстий для болтов.

Как крепить диагональные стропила вальмовой крыши?

Для крепления диагональных стропил вальмовой крыши требуется использовать два способа: ферму или стропильную ногу.

1. Ферма: Для создания фермы к краю стропила крепится горизонтальный брус. Затем к нижней части этого бруса крепятся два стропила, которые сходятся в верхней части и крепятся вместе. При использовании фермы, стропила устанавливаются под углом к горизонтальной балке и крепятся при помощи металлических соединительных элементов, таких как уголки, болты, шурупы и т.д.

2. Стропильная нога: Это вертикальная балка, которая соединяет горизонтальную балку с диагональным стропилом. В нижней части она устанавливается на ригелях или стене, а в верхней части крепится к диагональному стропилу. Обычно, стропильные ноги крепятся к стропилам болтами или наличниками.

В обоих случаях, стропила должны быть правильно выровнены и закреплены, чтобы обеспечить прочность и устойчивость конструкции. Рекомендуется проводить установку стропил и крепление под наблюдением специалистов, которые знают все тонкости этой работы.