что такое висячие стропила

Как сделать висячие стропила – варианты конструкции, правила устройства узлов крыши

Перед тем, как строить крышу дома, необходимо изучить возможные варианты стропильных систем и подобрать оптимальную схему в зависимости от индивидуальных особенностей постройки. Среди наиболее распространенных схем стропильного каркаса выделяются наслонные системы, подходящие для зданий, имеющих внутреннюю несущую стену, и висячие системы, в которых стропила могут опираться только на внешние стены кровли. В данной статье будут рассматриваться узлы и конструкция висячих стропил.

Устройство висячих стропил

Висячие стропила называются именно так неспроста – по сути, они постоянно находятся в подвешенном состоянии и не имеют под собой иной опоры, кроме внешних стен здания. Несмотря на кажущуюся ненадежность, висячие стропильные системы достаточно эффективные и способны в полной мере выполняться свои функции в пролетах длиной до 17 м.

Разумеется, сами по себе навесные стропила стоили бы немногого, но ведь они используются в связке с цельной системой, включающей в себя массу дополнительных элементов, позволяющих формировать крупные узлы вроде ферм или арок.

Примером простой фермы может выступить конструкция, состоящая из двух стропильных балок, которые соединены в верхней точке, за счет чего обеспечивается треугольная форма такой фермы. В горизонтальной плоскости устанавливается стропильная затяжка, представленная обычной деревянной балкой. Конечно, она может быть выполнена из металла, но тогда ее нужно называть тяжем.

Роль затяжной балки нельзя недооценивать – стропила, находящиеся под нагрузкой, постоянно пытаются нарушить треугольную форму фермы, а затяжка стропил предотвращает данный эффект. Кроме того, появляющаяся распирающая сила не передается стенам постройки, а приходится на саму затяжку, благодаря чему здание испытывает только усилия вертикальной направленности.

Затяжку можно устанавливать на любом вертикальном уровне, но для этого нужно точно знать, какие функции на нее возлагаются. Например, при расположении затяжки в нижней части стропил ее можно использовать еще и как балку перекрытия этажа, находящегося ниже. Если же под крышей будет располагаться жилое помещение, то затяжку стоит устанавливать выше, чтобы она мешала при обустройстве мансарды.

При обустройстве больших пролетов узлы висячих стропил придется дополнительно усиливать. В том случае, если пролет между стенами превышает 6 м, то стропила укрепляются раскосами и подвесами, а затяжку стоит сделать из двух балок, соединенных между собой.

Устройство висячих стропил может выполняться по нескольким схемам, и их стоит рассмотреть подробнее.

Треугольная шарнирная арка

Рассматриваемый вид конструкции по праву считается одним из самых простых. Конструктивно такая схема предполагает создание простой фермы в форме треугольника, которая включает в себя две стропильных балки, направленных в сторону конька. Внизу стропила опираются на горизонтальную балку, кроме того, на нижнем уровне осуществляется крепление затяжек к стропилам. Для нормального функционирования такой конструкции высота конька должна быть больше, чем 1/6 пролета фермы.

В такой схеме, считающейся традиционной, основная нагрузка приходится на стропила, изгибая их так, чтобы они расходились в разные стороны. Это усилие компенсируется затяжкой, которая, работая на растяжение, позволяет разгрузить стропильную систему. Затяжка в данном случае не относится к числу несущих элементов, поэтому вместо деревянной детали вполне можно использовать металлическую.

Чтобы снизить изгибающую нагрузку, которую испытывают стропильные ноги, коньковые элементы в данном случае устанавливаются с небольшим отклонением от центральной оси. Такая схема становится причиной появления дополнительного усилия с противоположно направленным вектором. Помимо снижения нагрузки на стропильный каркас, это также позволяет использовать балки меньшей толщины – а это прямой путь к оправданной экономии.

Чаще всего треугольные шарнирные арки используются для создания мансард, а находящиеся в нижней части конструкции затяжки отлично служат в качестве балок перекрытия. Все описанные дальше схемы висячих стропил представляют собой вариации описанной трехшарнирной арки, в которых дополнительные элементы всего лишь повышают жесткость стропил.

Шарнирная арка с бабкой

Данная конструкция сложнее предыдущей, зато ее вполне можно использовать для перекрытия пролетов длиной более 6 м. Основной проблемой длинных конструкций является длинная затяжка – на нее приходятся существенные нагрузки, поэтому она изгибается под собственным весом. Для компенсации этих нагрузок используется бабка – деревянный брусок, при помощи которого подвешивается затяжка. При необходимости в качестве бабки можно использовать и металлические пруты, которые имеют достаточную прочность на растяжение.

Используя такой подвес, можно устанавливать висячие стропила с затяжкой большой длины, ведь ее изгиб будет компенсирован. Основной момент при монтаже такой конструкции – бабка не должна подвергаться сжатию, то есть ее нельзя использовать как вертикальную стойку. Конечно, конструктивно стойка и подвес очень похожи, но эти элементы выполняют совершенно разную работу.

Главное отличие бабки заключается в том, что она подвешивается к карнизному узлу, а затяжка крепится к ней посредством хомутов. Для создания затяжки нужной длины используются составные элементы, которые подгоняются посредством прирубов и фиксируются болтами. Перед сборкой стоит провести расчет затяжки стропил, чтобы конструкция была оптимальной.

Такая конструкция на сегодняшний день применяется редко по причине морального устаревания. Впрочем, заложенные в ней идеи и принципы все же находят применение в других, более современных стропильных системах.

Конструкция с приподнятой затяжкой

Такая схема преимущественно используется при создании жилых помещений под кровлей. Высота расположения затяжки в данном случае определяет высоту потолка будущей мансарды. Затяжка в такой конструкции поднимается к коньковой части крыши, и чем выше она установлена, тем большие нагрузки ей приходится испытывать.

Стропильный каркас в качестве опоры использует мауэрлат, а не затяжку. Чтобы кровля могла самостоятельно изменять свои размеры в зависимости от внешних факторов, стропила крепятся подвижным образом к специальным устройствам, обеспечивающим необходимую свободу перемещения конструкции.

При воздействии на кровлю уравновешенных нагрузок конструкция будет устойчивой, но если силы, находящиеся с одной стороны, будут превалировать, то крыша будет слегка завалена. Для предотвращения такой ситуации стропила необходимо выносить за пределы стен с обеих сторон здания.

В арке с приподнятой затяжкой последняя не выполняет функции опоры. На нее оказывают влияние только растягивающие нагрузки, если под крышей обустраивается чердак, или растягивающе-изгибающие, при создании мансарды. В последнем случае затяжку можно использовать для монтажа потолков или изоляционных материалов.

Для защиты затяжки от провисаний устанавливается подвеска. Здесь тоже есть нюансы: при небольших нагрузках и небольшой длине затяжку можно попросту прибить к ригелю и коньку, а вот для длинной затяжки с большими нагрузками потребуется несколько подвесок и дополнительная фиксация хомутами.

Шарнирная арка с ригелем

Данная схема конструктивно схожа с предыдущей, но есть и одно отличие – вместо подвижных опорных элементов для шарнирной арки с ригелем используется жесткое крепление стропил, что достаточно надежно. Стропила врубаются в мауэрлат или крепятся к неподвижным опорным брусам. Благодаря изменению конструкции опоры меняются и возникающие в системе напряжения – основной нагрузкой становится распирающая, приходящаяся на мауэрлат и стены.

Затяжка фиксируется в верхней части арки, но вместо растяжения она теперь испытывает сжатие. Вместе с изменением характера нагрузок меняется и название затяжки – теперь она именуется ригелем. Такая арка с приподнятым ригелем может работать только при условии небольшой распирающей нагрузки, а при ее увеличении ригель нужно дополнительно усилить затяжкой. В результате получатся висячие стропила, аналогичные традиционной арке с тремя шарнирами, и мауэрлат в данном случае уже не понадобится.

Арка с подвеской и подкосами

Такая схема является логическим продолжением темы арок с бабками. Арка с подвеской и подкосами используется для перекрытия пролетов длиной до 14 м – в подобных конструкциях нагрузка настолько велика, что стропила прогибаются из-за собственного веса. Для компенсации этих нагрузок используются подкосы.

Как правило, подкосы в стропильной системе упираются на внутренние стены постройки, но висячие стропила используются только при их отсутствии. Решить эту проблему помогает бабка, являющаяся единственной доступной опорой.

Собранная таким образом конструкция работает по следующему принципу:

Для длинных стропильных ног, свойственных такой конструкции, используется длинная же затяжка. Лучше всего использовать брус из двух жестко соединенных балок. Затяжка крепится к бабке посредством хомута.

Виды соединений отдельных элементов и узлов

Чтобы конструкция висячих стропил получилась достаточно качественной и надежной, необходимо позаботиться о качественном соединении ее элементов, выбрать крепеж для стропильной системы, который способен прослужить многие годы, для чего могут использоваться следующие способы:

Расчет висячей стропильной системы

Крыша с висячими стропилами должна рассчитываться еще на этапе проектирования – это позволяет избежать дальнейших проблем. Лучше всего будет заказать расчет у специалистов или воспользоваться готовым проектом, но при желании можно сделать всю работу самостоятельно, воспользовавшись онлайн-калькулятором или более традиционными методами проведения расчетов.

В любом случае, для расчетов потребуется знать:

Расчет висячих стропил нужен для того, чтобы определить толщину стропил, шаг их установки и форму необходимых ферм.

Монтаж висячих стропил

Когда все предварительные этапы завершены, можно приступать непосредственно к монтажу стропильной системы, который выполняется по следующему алгоритму:

Завершив установку висячей стропильной системы, можно приступать к следующим этапам монтажа кровли.

Заключение

Деревянные висячие стропила достаточно удобны и подходят для решения множества задач. Монтаж висячей системы достаточно прост – необходимо лишь грамотно спланировать будущую конструкцию и тщательно провести каждый этап ее сборки.

Источник

Всё о висячих стропилах: от особенностей конструкции до технологии монтажа

В этой статье мы расскажем о том, что такое висячие стропила. Вы сможете узнать, чем примечательна такая стропильная система и какие конструкции можно создать по данной технологии. Подробно будет рассмотрена трёхшарнирная ферма и её возможные модификации. Также в статье есть информация о распространённых видах и способах стыковки конструктивных элементов висячей стропильной системы. Ещё Вы можете найти информацию об основных принципах расчёта висячих стропил, а также о процедуре монтажа такой конструкции.

Одна из разновидностей висячей стропильной системы Источник remdominfo.ru

Немного об особенностях висячей стропильной системы

Висячие стропила – это один из видов стропильной системы. Тип конструкции выбирается ещё на этапе проектирования. Вариантов два. Можно использовать наслонные стропила, но только если внутри есть перегородки, которые могут послужить опорой. В противном же случае подойдёт висячая стропильная система, потому что такая конструкция опирается только лишь на внешние стены.

Чаще всего висячие стропила используются для строительства однопролётных жилых домов, складских и промышленных помещений, торговых павильонов, а также при строительстве мансард.

Несмотря на то, что висячие стропила не имеют никакой внутренней опоры, благодаря особенностям своей конструкции они не прогибаются. По такой технологии можно перекрывать пролёты длиной аж до 17 м.

Но сами стропила в висячей системе – это лишь часть конструкции. Кроме них используются ещё и бабки, подкосы, ригеля, затяжки. Висячая стропильная система может состоять из ферм или арок.

Так выглядит арочная висячая стропильная система Источник build-experts.ru

Если речь идёт о конструкции в виде ферм, то здесь две стропильные балки соединяются в верхней точке и получается треугольный каркас. По горизонтали такой элемент укрепляется затяжкой, которой может послужить брус или доска. Но бывают и металлические затяжки, изготовленные из профилированной стали. Их называют тяжами.

Затяжка – это важная часть конструкции висячих стропил. Дело в том, что стропильные ноги, просто упёртые в стены, стремятся разъехаться. А балка между ними помогает сохранять заданную форму. При этом на стены не передаётся горизонтальный распор. При использовании висячей стропильной системы давление на постройку оказывается только в вертикальном направлении.

Затяжка может быть расположена не только в нижней части фермы. Часто её сдвигают ближе к коньку. От расположения затяжки завися её функции. Если она находится у основания стропил, то её можно использовать в качестве каркаса перекрытия. При строительстве же дома с мансардой необходимо две затяжки: балка у конька послужит основанием для потолка подкровельного помещения.

Висячая стропильная система дома с мансардой Источник remontik.org

В случае, если расстояние между опорами стропильной системы более 6 м, то стропильные ноги укрепляют раскосами или бабками, а затяжку делают не цельной, а срощенной из двух балок.

Варианты конструкций с использованием висячих стропил

Существует несколько вариантов конструкций в виде ферм с использованием висячих стропил. Рассмотрим их все по отдельности.

Треугольная шарнирная ферма

Это простейшая ферма в форме треугольника. Состоит она из двух стропильных ног, которые соединяются в коньке. Их нижние основания упираются в горизонтальный брус – мауэрлат. Затяжку устанавливают у основания стропильных ног. При использовании такой технологии высота конька должна составлять не менее 1/6 от длины пролёта.

Такая схема используется очень часто. Её основным достоинством является простота. Здесь стропила работают на изгиб, а затяжка на растяжение, благодаря чему получается удачное распределение нагрузок.

Так выглядит треугольная шарнирная ферма Источник lbforum.ru

Для снижения степени изгиба стропильных балок, врубку конькового узла выполняют с эксцентриситетом. Благодаря этому во время воздействия на кровлю нагрузок извне вместе с обычным изгибом появляется сгибающий момент противоположного направления. Это позволяет значительно уменьшить изгибающую деформацию. Ещё такое решение даёт возможность использовать балки меньшего сечения, благодаря чему можно сэкономить на строительных материалах.

Шарнирная ферма с бабкой

Это более сложная схема, подходящая для пролетов от 6 м по длине. Дело в том, что длинная затяжка будет испытывать слишком большие нагрузки и со временем начнёт прогибаться под собственным весом. Чтобы этого не было, её подвешивают к коньку. Конструкция дополняется ещё одним элементом – бабкой. Бабка представляет собой деревянный брусок или стальной прут, идущий от конька до середины затяжки.

Таким образом, с помощью бабки можно поддержать слишком длинную затяжку и нивелировать её прогиб. Сама же затяжка должна состоять из двух балок, срощенных между собой.

Несмотря на простоту конструкции, при строительстве шарнирной фермы с бабкой часто допускают ошибки. Бабка должна работать только на растяжение, но никак не на сжатие. Проблема в том, что часто этот элемент путают со стойкой и упирают в затяжку, из-за чего сама бабка сжимается, а не растягивается.

Схема шарнирной фермы с бабкой Источник www.centerkrovel.ru

Путаница может возникнуть потому, что стойка и бабка очень схожи по своему устройству. Но их предназначение, как и принцип работы, совершенно разные. Бабка, в отличие от стойки, жестко не закреплена с затяжкой. Она подвешена на карнизном узле, а к ее нижней части с помощью хомутов крепится затяжка.

По длине балку затяжки набирают из составных частей. Элементы соединяются между собой косым или прямым прирубом и фиксируются болтами. Бабка же с затяжкой стыкуется посредством хомута.

Такая схема больше подходит для промышленных или складских помещений с большими пролётами.

Шарнирная ферма с приподнятой затяжкой

В такой конструкции затяжка располагается не в основании, а сдвигается ближе к коньку. Чем выше место установки, тем больше растягивается балка. Ферму с приподнятой затяжкой применяют при строительстве мансардных домов. При этом от высоты места крепления балки над перекрытием зависит высота потолка.

Стропильные ноги укрепляются на мауэрлат. При этом используется подвижный тип крепления. Иначе кровля будет деформироваться при перепадах температуры и влажности. К тому же, если на скаты будет действовать нагрузка только с одной стороны, то стропила смогут съехать в сторону на определённое расстояние, скомпенсировав неравномерность этой нагрузки. Крыша же всё равно останется в целости и сохранности, ведь стропила устанавливаются с выносом в обе стороны.

Для мансард больше подходит подвижный стык стропил и мауэрлатов Источник dvamolotka.ru

При обустройстве мансарды приподнятая затяжка обычно используется в качестве основы для потолка, поэтому её нужно защитить от провисания. Для этого стоит соорудить подвеску, идущую от конька к середине балки. Если же затяжка длинная, то требуется использование нескольких подвесок, а при больших предполагаемых нагрузках все стыки дополняются хомутами.

Шарнирная ферма с ригелем

Схема очень похожа на предыдущую. Отличие в том, что нижняя подвижная опора заменяется на жёсткий неподвижный стык. Стропильные ноги врубаются в мауэрлаты и фиксируются болтами.

Такое решение изменяет тип конструкции. Теперь стропильная система действует с распирающими усилиями на стены и мауэрлаты. Затяжка заменяется на ригель, представляющий собой затяжку, работающую на сжатие, который выносится ближе к коньку.

Так выглядят стропильные ноги, скреплённые ригелем Источник orchardo.ru

Но крыша с большой расчётной нагрузкой требует установки не только ригеля, но и дополнительной затяжки. В итоге получается конструкция, напоминающая усиленную трёхшарнирную арку.

Ферма с подвеской и подкосами

Эта схема представляет собой усовершенствованную конструкцию фермы с бабкой. Используется в тех случаях, когда длина пролёта настолько большая, что происходит прогиб затяжки и стропильных ног под собственным весом. Поэтому используются подкосы, которые подпирают стропильные балки. Чаще всего подкосы упирают во внутренние стены, но из-за того, что такой вариант не применим для висячей стропильной системы, опорой для подкосов служит бабка.

Для больших пролётов применяются не только длинные стропила, но и длинная затяжка. Она должна набираться из отдельных элементов, соединяемых между собой прямым или косым прирубом. Бабка и затяжка соединяются через хомут.

Так выглядит схема шарнирной фермы с подвеской и подкосами Источник obustroeno.com

Можно заметить, что все существующие конструкции ферм с висячими стропилами являются лишь усовершенствованиями треугольной шарнирной фермы. Остальные элементы, такие как бабки, ригели и затяжки, только повышают жёсткость системы и позволяют использовать её для больших пролётов.

Источник

Висячие стропила: сечение, пролет, способы монтажа

Чем различаются между собой наслонные и висячие стропила? Как подобрать оптимальное сечение стропильной ноги? Каким может быть максимальный пролет висячих стропил? Какими способами соединить стропила с мауэрлатом и коньковым прогоном? В нашей статье мы постараемся найти ответы на эти и некоторые другие вопросы.

Обшитая кровельным материалом висячая стропильная система.

Виды стропил

Отличия в элементах конструкции наслонных и висячих стропил представлены на фото.

Чтобы понять, что представляет собой конструкция висячих стропил, нужно хорошо представлять себе устройство каркасов крыш разных типов. Нам в данном случае интересны всего два их типа:

Каркас дома с вальмовой крышей.

Стропила перечисленных выше крыш могут относиться к одному из четырех типов:

Нагрузка на сжатие передается наружным стенам дома; для ее компенсации пара стропильных ног обычно снабжается затяжкой — брусом или металлическим профилем, связывающим ноги у основания или ближе к коньку. При нижнем расположении затяжки служат основой пола чердака;

Схемы висячей и наслонной стропильных систем.

Диагональные и нарожные стропила.

Уточним: боковые скаты вальмовой кровли устройством не отличаются от двускатной и опираются на те же висячие или наслонные стропильные ноги.

Особенности

Чем в практическом плане узлы висячей системы отличаются от наслонных? Увы, все отличия — не в лучшую сторону:

В области конька можно использовать и обычные саморезы.

Это не относится к соединению между стропильными ногами в области конька. Оно испытывает только нагрузку на сжатие; как следствие, здесь могут применяться оцинкованные накладки и даже обычные саморезы, вкрученные через стропило в коньковый прогон.

Материал

Из чего собирается стропильная система? Вариантов здесь не очень много:

Металлическая стропильная система двухскатной крыши.

На фото — пример стропильных ферм из дерева

Требования

Из каких именно пиломатериалов изготавливаются висячие конструкции? Как правило, в роли сырья выступает древесина хвойных пород (сосна, ель, пихта, реже — кедр или лиственница).

Древесина не должна иметь пороков, влияющих на ее прочность, на сжатие и изгиб:

Иллюстрация	Описание
	Косослоя — значительного отклонения направления волокон от продольной оси доски или бруса.
	Гнили.
	Сучков — кроме сросшихся.
	Трещин — значительной длины, прежде всего косых.
	Проростей.
	Смоляных карманов.

Древесина стропил (как и все остальные элементы стропильной системы) в обязательном порядке обрабатываются антисептиком. Он не только защитит дерево от грибка и насекомых, но и сделает его менее горючим: в состав всех современных антисептических грунтов входят антипиреновые добавки.

Сечение

Расчет ширины пролета висячих стропил линейно взаимосвязан с их сечением и обратно — с шагом стропил. Вот рекомендуемые значения сечения бруса для разных пролетов при шаге стропил 90 сантиметров:

В ряде случаев рекомендуется увеличивать сечение, уменьшать шаг или пролет стропил относительно приведенных значений. Когда именно?

Несущую способность стропил можно увеличить не только увеличением сечения бруса, но и попарным соединением досок фиксированного размера.

Стропила собраны из пары досок размером 150х50 мм.

Максимальный размер двускатной крыши обусловлен не только сечением бруса, но и устройством стропильной системы:

Максимальные размеры для разных исполнений стропильной системы.

Максимальная ширина — 14 метров.

Деревянные балки-затяжки длиной более 6 метров будут испытывать огромную нагрузку на изгиб даже без учета веса кровли и лежащего на ней снега. В их качестве обычно используется не брус, а металлический или деревянный двутавр.

Сборка

Как связать стропила с коньком, мауэрлатом, затяжкой, ригелем, стойкой или подкосом?

Конек

На соединении с коньковым прогоном стропило отрезается под косым углом и притягивается к прогону вкрученными наискось саморезами. Дополнительную фиксацию можно обеспечить оцинкованными уголками.

Соединение стропильных ног с коньковым прогоном.

При сборке стропильной системы лучше использовать не черные (фосфатированные), а белые (оцинкованные) или желтые (латунированные) саморезы. Они отличаются большей прочностью и коррозионной стойкостью.

Затяжка

Данное соединение — одно из наиболее ответственных. Капитальные или внутренние несущие стены испытывают распирающую их боковую нагрузку, а затяжка их снимает:

Ригели притянуты к стропилам болтами с широкими шайбами внахлест.

Мауэрлат

В зависимости от конструкции висячей стропильной системы к мауэрлату может крепиться как стропильная нога, так и затяжка. В обоих случаях соединение выполняется врубкой мауэрлата в стропило и фиксируется оцинкованными накладками и саморезами.

Соединение стропильной ноги с мауэрлатом.

Как крепится сам мауэрлат? Он анкерится к уложенному поверх кладки стен армопоясу. Здесь есть пара тонкостей:

Монтаж мауэрлата на стене из шлакобетонных боков.

Стойки, подкосы

И подкос, и стойка обрезаются так, чтобы их торец прилегал к стропильной ноге максимальной площадью. Для фиксации соединения и здесь используются накладки — оцинкованные стальные или вырезанные из фанеры толщиной 18-22 мм.

В последнем случае настоятельно рекомендуется пропитать фанеру олифой, тем самым исключив ее загнивание или расслоение под влиянием сырости.

Заключение

Надеемся, что наш материал поможет читателю выбрать оптимальное решение при постройке собственного дома. Прикрепленное видео позволит более наглядно ознакомиться с тем, как монтируются висячие стропила. Мы будем признательны за ваши дополнения и комментарии. Успехов!

Источник