Наслонная стропильная система двухскатной крыши: конструкция, система, узлы, правила монтажа

конструкция, система, узлы, правила монтажа

Наслонная стропильная система – конструкция, применяемая при сооружении крыш зданий с промежуточными несущими стенами, опорными столбами или колоннами. Опирается она не только на стены снаружи, но и на внутреннюю центральную опору ( в некоторых случаях — на две).

Если говорить про использование, то наслонные стропила – самые распространенные для жилых частных домов, которые, как правило, имеют внутренние стены-перегородки.

Составные элементы наслонной системы: две стропильные ноги, нижние края которых опираются и закрепляются на наружных стенах (мауэрлате), а верхние – на горизонтальном коньковом прогоне. Прогон, в свою очередь, удерживается вертикальными стойками, упертыми в промежуточную стену.

Это классическая схема устройства наслонной системы, подходящая для двухскатной крыши. С односкатной крышей прослеживаются те же правила, но с иной реализацией. Стропила, входящие в стропильную систему, укладывают с опорой на противоположные несущие стены (выходит, что только на две опоры). Внутренняя перегородка здесь не нужна. По сути, ее функцию выполняет более высокая стена.

Для повышения несущей способности стропильной конструкции, в систему внедряют подкосы. Их наличие позволяет увеличить длину перекрываемых пролетов.

Для односкатных крыш возможно применение наслонных стропил без внедрения подкосов при пролетах до 4,5 м. Наличие подкоса увеличивает эту возможную длину до 6 м. Похожая тенденция прослеживается с двухскатными крышами. Двухскатная конструкция с одной промежуточной опорой используется для пролетов до 9 м. Установка подкосов увеличивает максимальную длину пролета до 10 м. А комбинация подкосов со схваткой (горизонтальной балкой, соединяющей пару стропильных ног) – до 14 м.

Существует несколько вариантов реализации наслонных систем, среди которых различают безраспорные и распорные конструкции с дополнительными поддерживающими подкосами, схватками, подстропильными балками.

Рассмотрим основные конструкции наслонных стропил.

Данный вид наслонных стропил не дает распор на внешние стены. Нивелирование распирающих нагрузок происходит, благодаря особому сочетанию креплений. Один край стропилины всегда закрепляют жестко, а второй – на скользящей опоре. Это дает отсутствие распора.

Жесткое крепление может означать, что узел закреплен, но допускается поворот балки в шарнире (одна степень свободы).  Также существует жесткое защемление стропильной балки, при котором любые смещения невозможны (нулевая степень свободы).

Больше свободы дает скользящее крепление, которое позволяет стропильной ноге не только поворачиваться, но и смещаться горизонтально (две степени свободы).

Безраспорная конструкция характеризуется тем, что в ней всегда присутствует и жесткое, и скользящее крепление. Благодаря этому, под влиянием нагрузки, стропила изгибаются, не передавая распор на стены.

Варианты закрепления стропильных ног

Низ стропилины закрепляют жестко, верх – свободно (скользящая опора)

Нижний край стропилины крепят жестко к мауэрлату (одна степень свободы), путем врубки зубом. В другом случае применяют запил с фиксацией опорным бруском.

На верхнем конце стропилины делают горизонтальный пропил со скосом. Если врубка невозможна, то край стропильной ноги подшивают снизу обрезком балки и скрепляют с двух сторон монтажными пластинами. Крепление верхнего края стропилины к прогону выполняют по типу скользящей опоры. При этом противоположные стропилины укладывают на конек поочередно, без скреплений между собой. Поэтому двускатную крышу, выполненную по этой схеме можно воспринимать, как две односкатные крыши, прилегающие друг к другу.

Сложность схемы в том, что любая погрешность в реализации конькового узла, превращает безраспорную конструкцию в распорную. Поэтому  данный вариант редко используют для двухскатных крыш, чаще – для односкатных.

Низ стропильной ноги закрепляют свободно, верх – жестко

Самая распространенная схема для частных домов.

Нижний край стропилины закрепляют к мауэрлату на ползуне (металлической скобе), благодаря чему она может сдвигаться и изгибаться под нагрузкой. Чтобы стропилина не могла «уйти» в боковом направлении, с двух сторон ее фиксируют металлическими уголками или брусками.

Верх стропильных ног закрепляют на шарнире с допуском поворота (одна степень свободы). При этом коньковые узлы наслонных стропил данного типа выполняют так: края стропилин схлестывают между собой и соединяют болтом или гвоздями. Или же стыкуют предварительно срезанные под углом концы, а затем связывают их металлическими или деревянными накладками.

Низ стропильной ноги закрепляют свободно, верх – жестко защемляют

Эта схема отличается от предыдущей тем, что соединение стропил в коньковом узле выполняется с жестким защемлением. Стропила скошенными торцами опирают друг в друга, а затем связывают их между собой и коньковым прогоном двумя ригелями-затяжками. Получается узел с защемлением.

Низ стропильных ног соединяют с мауэрлатом свободно, на ползуне.

Данный вариант креплений отличается повышенной несущей способностью, позволяющей применять его в регионах с повышенным уровнем снеговых осадков.

Способы повышения устойчивости безраспорных систем

Все три рассмотренные стропильные системы показывают себя, как устойчивые при неравномерных нагрузках только в случае жесткой фиксации конькового прогона. То есть, когда его концы выводят на фронтоны или подпирают дополнительными накосными стропилами.

Если же коньковый прогон опирается только на стойки, крыша может потерять устойчивость. В рассмотренных втором и третьем вариантах (низ стропильной ноги на ползуне, верх – жестко закреплен) при увеличении нагрузки на один из скатов крыша будет смещаться в сторону увеличившейся нагрузки. Первый вариант сохранит форму, но только при идеально вертикальных стойках (под прогоном).

Чтобы, несмотря на нежесткую фиксацию прогона и неравномерные нагрузки, система стропил наслонная осталась устойчивой, ее дополняют горизонтальной схваткой. Схватка – это  балка, обычно с тем же сечением, что и у стропил.

Она скрепляется со стропилами гвоздями или болтами. Пересечение схваток и стоек фиксируется гвоздевым боем. Работу схватки можно охарактеризовать, как аварийную. В случае неравномерной большой нагрузки на скаты, схватка включается в работу и предохраняет систему от перекоса.

Укрепить систему с жестко закрепленным верхом и свободным низом (второй и третий варианты) можно с помощью небольшой трансформации нижнего узла. Стропильные ноги выводят за край стен. При этом само крепление остается скользящим, по типу ползуна.

Еще один вариант повышения устойчивости – жесткое крепление низа стоек, на которых удерживается горизонтальный коньковый прогон. Для этого их врубают в лежень и фиксируют к перекрытиям, например, используя накладки из досок или брусков.

В этом случае стропила опираются на несущие стены и передают им распор. Поэтому такие системы нельзя применять для домов, стены которых выстроены из газобетона. Газобетонные блоки совершенно не противостоят изгибу и разрушаются при распорных нагрузках. А другие материалы, например, кирпич или бетонные панели, легко выдерживают такие нагрузки и не деформируются.

Распорная система стропил требует наличия жестко закрепленного мауэрлата. Причем, чтобы выдержать распор, прочность стен должна быть высокой. Или же по верху стен должен идти неразрывный железобетонный пояс.

Для распорных стропил используют те же, рассмотренные выше для безраспорных систем, варианты креплений. Но с одним нюансом: все имеющиеся скользящие крепления (ползуны) заменяют на шарнирные с возможностью поворота. Для этого к низу стропилины прибивают опорный брус или делают врубку зубом в мауэрлат. Шарнирное крепление в коньковом узле выполняют, наложив стропила друг на друга и скрепив их гвоздевым боем или болтом.

Распорная конструкция – это нечто среднее между наслонными безраспорными и висячими системами. Коньковый прогон в них еще используется, но он уже не играет значительной роли. Ведь стропила уперты нижними краями в стены, а верхними краями – друг в друга. При просадке стен или прогибе конькового прогона под собственным весом, прогон перестает работать вообще.

Для повышения устойчивости системы в нее включается схватка, которая работает на сжатие. Она частично, хоть и в небольшой степени, снимает распор на стены. Для того, чтобы схватка сняла распор полностью, она должна соединить нижние края стропильных ног. Но тогда она станет уже не схваткой, а затяжкой.

Также уменьшает распор установка жестко зафиксированного конькового прогона.

Такие системы могут устраиваться как по распорным, так и по безраспорным схемам. Их отличие от уже рассмотренных вариантов состоит в наличие третьей опорной части под стропильной ногой – подкоса (подстропильной ноги).

Подкос меняет систему. Стропилина из однопролетной балки превращается в двухпролетную неразрезную. Это позволяет увеличить перекрываемый пролет, вплоть до 14 м. А также – уменьшить сечение стропил.

Подкос соединяют со стропилиной таким образом, чтобы не допустить ее смещения. Делается это следующим образом: подкос заводят под стропило и фиксируют деревянными накладками по бокам и снизу.

Эта конструкция наслонных стропил подходит для построек с двумя продольными несущими стенами или промежуточными поперечными стенами. Стойки в этом случае расположены не под коньком, а под стропилами. Коньковый прогон отсутствует.

Стропильные ноги в схеме опираются на две подстропильные балки (сквозные прогоны), которые, в свою очередь, уложены вдоль скатов крыши и опираются на вертикальные стойки. Стойки закреплены к несущим промежуточным стенам через лежни.

Сквозные прогоны можно и не включать в схему. Тогда стойки придется подводить непосредственно под каждую стропилину и закреплять с затяжкой гвоздевым боем.

Сверху стропильные ноги стыкуют между собой и связывают накладками из металла или дерева с двух сторон.

Отсутствие конькового прогона автоматически означает, что стропильная система образует распор.  Чтобы его нейтрализовать в безраспорном варианте системы, ниже сквозных прогонов закрепляют затяжку. При нагрузках она будет растягиваться и устранит нежелательный распор. Для сохранения устойчивости в системе используется схватка, закрепленная в нижней части сторопильных ног. Также от складывания конструкцию уберегут специальные расшивки, которые закрепляют крест-накрест между стойками.

В распорной системе схватку устанавливают выше сквозных прогонов. Тогда схватка под нагрузкой будет сжиматься и, по сути, превратится в ригель.

Установка стоек под стропильными ногами или сквозных прогонов (и отсутствие центральных стоек!) дает возможность использовать наслонные стропила данного типа для устройства просторных мансардных помещений. Другие схемы подходят только для чердачных помещений и мансард с перегородками.

Имея на руках рассчитанную схему устройства, можно приступать к монтажу стропильной системы. Установка выполняется в несколько этапов, основные из них такие:

1. По верху наружных стен укладывают мауэрлат – доску или брус. Чтобы предупредить загнивание мауэрлата, между ним и стеной прокладывают гидроизолирующий материал – рубероид, толь и т. п.

2. По верху промежуточной стены укладывают лежень, который необходим для крепления вертикальных стоек.

3. На лежне закрепляют стойки с шагом 3-6м.

4. Сверху, на стойки, устанавливают коньковый прогон.

5. Выставляют стропила с шагом 0,6-1,2 м. Снизу стропильная нога крепится к мауэрлату в соответствии с выбранной схемой креплений (на шарнире или на ползуне). Сверху стропильные ноги либо выкладывают отдельно на коньковый прогон, либо соединяют верхние края между собой, опирая на конек.

6. Если схема предусматривает, стропильные ноги соединяют горизонтальными схватками.

7. Опять же, по требованию схемы, выставляют подкосы, опорные элементы.

Выполняя работы по установке стропил нельзя допускать оплошностей. Следует помнить, что стропильная система – это каркас крыши, который должен выдерживать все возможные нагрузки. Неправильно рассчитанная или смонтированная система может запросто привести к перекосу и даже разрушению всей крыши.

Будьте в курсе!

Наслонные стропила двухскатной крыши: конструкция, узлы, крепление

Крыша – это важная часть любого дома, от которой зависит защита строения от различных негативных воздействий атмосферы. Она должна быть не только прочной и надежной, но и привлекательной, а также безопасной для использования. Все эти параметры обеспечиваются за счет монтажа на крыше строений специальных стропильных систем совместно с обрешеткой. Именно они принимают на себя различные нагрузки, распределяющиеся далее равномерно по стенам дома. Для строений, обладающих несущими стенами, располагающимися внутри дома, оптимальным выбором считаются наслонные стропила.

Устройство наслонных стропил

К их отличительной особенности относится наличие специального проветривания.

Важно! Наличие сквозных отверстий для проветривания обеспечивает долгий срок службы всей системы, так как для ее формирования используется древесина, поэтому не создаются условия для ее загнивания и разрушения.

Наслонная стропильная система считается достаточно простой в создании, поэтому нередко вовсе собственники жилых сооружений предпочитают самостоятельно заниматься процессом ее формирования. В нее входят конкретные узлы:

• стропильные ноги;
• специальные элементы, располагающиеся под стропилами;
• обрешетка, предназначенная для оптимальной укладки любого выбранного кровельного материала.

Система может применяться для разных видов крыш, в соответствии с чем, имеет определенные особенности:

• если выбирается односкатная крыша, то в состав системы входит оптимальное количество отдельных стропил, причем они краями упираются на стены строения, располагающиеся противоположно друг другу;
• наслонные стропила двускатной крыши состоят из пары ног стропил, располагающихся под конкретным углом друг к другу и упирающихся снизу в стены, а сверху в специальный прогон, поддерживаемый стойками.

Важно! Если вырастает длина пролета, то существует возможность возникновения прогиба или выворачивания ног стропил, а чтобы этого не случилось, необходимо пользоваться специальными подстропильными элементами, к которым относятся подкосы или стойки.

Наслонные стропила формируют специальные системы, причем они могут быть безраспорными или распорными. Отличия у них заключаются в методе, используемом для соединения стропил, а также в узлах опирания.

Какими отличиями обладают наслонные стропила и висячие?

Наслонные стропила не являются единственно возможными для создания конструкции на крыше, так как нередко для этого используются висячие элементы. Существуют многочисленные отличия между этими видами стропил, в которых рекомендуется предварительно разобраться, чтобы убедиться, что выбранные элементы подходят для конкретного дома. Для этого учитываются особенности:

• наслонная система считается оптимальной для строения, в котором имеется несколько дополнительных стен, используемых в качестве опоры для нее;
• для этой системы между опорами оставляется не больше 8 м, а также шаг стропил варьируется от 80 до 120 см;
• внизу наслонной системы имеется специальная опора, представленная подстропильными брусьями и мауэрлатом;
• разделяются стойки и прогоны с использованием подкосов, обеспечивающих создание действительно прочной конструкции, обладающей хорошей жесткостью;
• ноги стропил обычно обладают значительной длиной;
• у висячих стропил для создания опоры применяются только опорные стены, причем стропильные ноги имеют нагрузку в двух направлениях системы;
• висячие конструкции обладают существенной степенью нагрузки, поэтому имеется распирание стен, а нивелируются нагрузки особыми затяжками, объединяющими ноги.

Наслонные стропила обычно используются, когда создается двускатная крыша. Висячая может применяться для разных вид крыш и обладает особой спецификой, поэтому важно перед строительством оценить все имеющиеся отличия.

Особенности безраспорной системы

Безраспорная стропильная система оснащается ногами, работающими на изгиб, поэтому на стены не передается распирающее усилие по горизонтали. Она может создаваться тремя разными методами:

1. Внизу стропильной ноги формируется врубка, которая далее располагается на мауэрлате. Она может заменяться фиксацией специального опорного бруска. Сверху так же делается врубка, но она должна быть больше по размеру, а также располагается по горизонтали. В ней непременно создается небольшой скос, предотвращающий возникновение упора в прогон и создание сопротивления изгибу. Существуют ситуации, когда невозможно подрезать верх стропильной ноги. В этой ситуации наращиваются наслонные стропила искусственно, для чего используется обрезок стропила. Он прикрепляется с обеих сторон специальными монтажными пластинами.

2. Низ ноги формируется на специальном высокопрочном ползуне. Этот метод создания безраспорной системы используется наиболее часто. Верх элемента фиксируется болтами или гвоздями, а также допускается, чтобы стропила упирались друг в друга, после чего они соединяются пластинами из металла или накладками из древесины. При таком методе стропила крепятся к мауэрлату при предварительном расчете оптимального шага. Фиксируются стропила двумя гвоздями, вбиваемыми в боковые стороны элемента. Также допускается пользоваться всего одним гвоздем, но он забивается через верх. Можно для фиксации пользоваться металлическими пластинами.

3. Третий способ предполагает жесткое защемление конька. В этом случае верх прочно и надежно фиксируется, а вот низ формируется на ползуне. Такое крепление не создает распор на стены строения. Изгибающий момент образуется в коньке, причем он стремится разрушить его, а вот у стропил образуется небольшой прогиб. Такая установка обеспечивает получение определенного запаса прочности, повышающего дополнительно несущую способность крыши.

Важно! При использовании любого варианта создания безраспорной системы используется единый принцип, предполагающий, что один край стропил формируется на шарнире, дающим возможность сделать 1 поворот, а вот другой на специальной скользящей опоре.

Фиксация на различных жестких ползунах реализуется с применением различных крепежных элементов, таких как скобы или пластины из металла, а также нередко используется гвоздевой бой.

Специфика распорной системы

Распорная система предполагает крепление опоры с 1-ой степенью свободы. Весь процесс создания заключается в том, что верхние части стропил надежно и крепко фиксируются, для чего используются болты или гвозди. Это приводит к формированию специальной шарнирной опоры. К ее особенностям относится:

• имеются одинаковые схемы с безраспорной системой;
• как и безраспорная система, у распорной имеется одинаковое напряжение сжатия и изгиба;
• формируется специальный распор, за счет которого создается раздвигающее усилие, воздействующее на стены дома.

Важно! Данная система предполагает использование наслонных стропил совместно с висячими, поэтому нередко она называется смешанной.

К основным плюсам распорной системы относится:

• конструкция стойка перед разными видами нагрузок;
• непременно при ее создании к стенам строения фиксируется жестко и надежно мауэрлат;
• непременно устанавливаются деревянные коньковые прогоны, обладающие высокой жесткостью, что дает возможность уменьшить распор на стены дома;
• для увеличения жесткости прогона используются специальные стойки или подкосы, а также допускается применять консольные балки.

Важно! Допускается пользоваться такой системой для домов, возведенных из любого материала и для строений, в которых делается мансардный этаж.

Что включается в подстропильные элементы системы?

Крепление наслонных стропил может выполняться разными способами в зависимости от выбранной системы. При этом важно изучить, какими подстропильными элементами оснащается конструкция.

Важно! Подстропильные элементы могут быть разными, а при их выборе учитывается, создается ли двускатная крыша или какая-либо другая конструкция.

Наиболее часто выбираются изделия:

1. Горизонтальная схватка. Данный элемент применяется для увеличения устойчивости всей системы. Увеличивается надежность конструкции, хоть и не слишком сильно. Данная схватка фиксируется в месте, где имеется перекрещивание со стойками, обеспечивающими поддержание прогона конька. Если на крыше возникают равномерные нагрузки, то грамотно прикрепленная схватка действует на сжатие. Если же образуется просадка или прогиб прогона, то работает схватка на растяжение. Расстояние, на которое крепятся схватки, равно обычно не меньше 1,8 м, а это обусловлено созданием оптимальных условий для комфортного хождения людей по чердачному помещению. Во время фиксации схваток непременно формируются отверстия, которые будут меньше или равны 1 мм в диаметре. В них вставляются болты или специальные шпильки. Именно такая фиксация обеспечивает возможность сработать схватке в случае возникновения какого-либо аварийного случая.2. Жесткая фиксация нижних элементов стоек. Это приводит к повышению прочности наслонных стопил и всей стропильной системы в целом. Закрепляется низ стоек, обеспечивающий поддержку конькового прогона. Этот элемент применяется достаточно редко, так как для некоторых конструкций просто невозможно зафиксировать стойки, поэтому предварительно оценивается возможность их использования.

3. Использование подкоса. Если применяется этот элемент, то все наклонные части системы формируют специальную неразрезную балку. Фиксировать его надо под углом, который не будет меньше 45 градусов. Для этого используются разные накладки или допускается применять опорный брусок.

4. Подстропильные конструкции, состоящие из сквозных прогонов, укалывающихся на лежень, используются для строений, в которых имеется 2 несущие стены. Лежень непременно в такой системе упирается на внутренние стены.

Таким образом, правильный выбор системы, которая может быть безраспорной или распорной, а также грамотный подбор всех остальных элементов обеспечивает создание действительно прочной, надежной и долговечной крыши. Выбор различных элементов, имеющихся в стропильной системе, полностью зависит от ее конструкции и нагрузок, которые воздействуют на нее. Если планируется самостоятельно делать систему, состоящую из наслонных стропил, то предварительно уделяется много внимания и времени грамотным расчетам, позволяющим правильно зафиксировать разные части конструкции. Для повышения ее прочности и надежности применяются разнообразные подстропильные элементы, но они выбираются в соответствии с особенностями каждой системы.

Как это работает: кровельные фермы

Руководства по проектам изящного домостроения

Обрамление

Как это работает

Крыши большинства новых домов в Соединенных Штатах состоят из ферм.

Роб Мунах Выпуск 225

Синопсис: Крыши большинства новых домов в Соединенных Штатах построены из ферм. В этой колонке «Как это работает» инженер-строитель Роб Мунах объясняет, как фермы несут свои нагрузки и как тавровые связи и обшивка крыши повышают прочность. На иллюстрации показаны номинальные параметры сжатия и растяжения фермы, которая была смоделирована с комбинированной стационарной, динамической и снеговой нагрузкой 40 фунтов на кв. фут. Мунах подчеркивает, что фермы нельзя модифицировать в полевых условиях. Резка фермы может иметь последствия, начиная от повреждения внутренней отделки и заканчивая катастрофическим обрушением крыши.

Стропильная ферма представляет собой спроектированный строительный элемент, рассчитанный на большие расстояния, чем размерные пиломатериалы, без опоры на внутренние перегородки. Самая распространенная ферма, ферма Fink 2 × 4, предназначена для поддержки нескольких различных нагрузок. Сооружаете ли вы новую крышу или реконструируете существующую ферменную крышу, важно знать, из каких компонентов состоит ферма и как работает сборка.

Существует множество видов стропильных ферм, что позволяет использовать их даже на сложных конструкциях крыш. Фермы обычно устанавливаются по одной вручную или с помощью крана, но в некоторых случаях некоторые фермы можно собрать на земле и поднять на место как единый узел. Хотя почти все фермы изготавливаются на заводе и доставляются грузовиками, также возможно изготовление ферм на месте.

Для начала несколько важных терминов:

Постоянные нагрузки: Вес крыши, самой фермы, изоляции чердака, обшивки пола, воздуховодов и гипсокартона, используемого для потолка. Временные нагрузки добавляются ветром, снегом или рабочими, строящими или обслуживающими конструкцию.

Верхний пояс: Выдерживает статическую нагрузку материалов, используемых для строительства крыши, а также динамические нагрузки, воздействующие на здание.

Нижний пояс: Выдерживает статическую нагрузку потолочных материалов и динамическую нагрузку людей или предметов. Нижний пояс также служит стяжкой стропил и удерживает верхнюю часть наружных стен от прогиба наружу.

Веб-сайт: Помогает поддерживать и передавать силы сжатия и растяжения с одного пояса на другой. По отдельности элементы стенки могут испытывать растяжение или сжатие в зависимости от их расположения в ферме и направления нагрузок на ферму.

Ногтевые пластины: 9 шт.0015 Детали скреплены между собой зубчатыми металлическими пластинами, прижатыми к элементам машинным способом.

Улучшенное крепление: Прибивание гвоздями Т-образное крепление 2×4 к верхнему краю длинных стержней предотвращает их отклонение в сторону. Т-образные распорки требуют больше времени для установки, чем непрерывные боковые распорки, и стоят дороже, но они более эффективны и их проще установить правильно.

Ферменное исполнение по номерам

В ферме нижний пояс и верхний пояс испытывают силы растяжения и сжатия в результате нагрузок на кровлю. Какой пояс несет растяжение, а какой сжатие, зависит от направления общей нагрузки на ферму. Нагрузка на ферму обычно направлена ​​вниз, но может повернуться вверх при сильном ветре. Цифры, приведенные в этой статье, представляют собой фактические номинальные значения сжатия и растяжения фермы, которая была смоделирована с комбинированной стационарной, динамической и снеговой нагрузкой 40 фунтов на кв. фут. Они иллюстрируют двухтактные отношения всех ферм. члены.

Для получения дополнительных фотографий и подробностей о том, как работают фермы крыши, нажмите кнопку View PDF ниже.

From Fine Homebuilding #225