Наслонная стропильная система: жесткое защемление балки

Узлы опирания наслонных стропил на прогон и мауэрлат

Наслонная система стропил может быть распорной или безраспорной конструкцией. От правильного выбора узлов опирания и сочленения стропильных ног зависит будут стропила распирать стены или не будут, нужно под них предусматривать различные мероприятия для перехвата распора или не нужно.

На расчетных схемах в узлах конструкций рисуют кружочки, означающие шарнирное соединение. Шарниры лапками соединяются с условными опорами, по которым можно визуально представить степень свободы узла.

Шарнир с двумя заделанными в опору лапками предполагает, что узел неподвижен, но балка может крутиться в шарнире, то есть узел обладает одной степенью свободы — поворотом. Шарнир с лапками, стоящими на скользящей опоре или ползуне, показывает, что узел обладает двумя степенями свободы — возможностью поворота балки и горизонтального смещения.

Три степени свободы узла позволяют горизонтальное, вертикальное смещение и поворот, такой узел рисуется просто кружочком и может быть врезан в стержень, обозначающий балку. Если узел врезан в балку, то ее называют разрезной, то есть балки, находящиеся слева и справа от шарнира, с некоторыми допущениями могут рассматриваться как отдельные элементы.

Если кружочек (шарнир) нарисован под балкой, то балка, лежащая на нем, называется неразрезной. Шарнир с тремя степенями свободы, врезанный в балку, во многих случаях, делает ее мгновенно изменяемой системой, то есть довольно неустойчивой конструкцией. Узел с нулевой степенью свободы означает жесткое защемление конца балки и запрещает ей всякие смещения: горизонтальное, вертикальное и поворот (рис. 19).

Рис. 19. Примеры схематического изображения узлов

В расчетных схемах могут применяться и другие схематические изображения узлов, но все они в обшем-то понятны, а если вдруг возникнут неясности, надо просто мысленно представить в какую сторону может «пойти» узел при приложении к нему нагрузки. Поперечные размеры балок относительно их длины малы, поэтому балки (стропила и пр.) рисуются как стержни, а нагрузка в них распределяется как бы только вдоль продольной оси элемента и расчет всей конструкции ведется для стержневой схемы.

Необходимо отметить, что слова: горизонтальное смещение и поворот совсем не означают, что, например, ползун — узел с двумя степенями свободы произвольно передвигается в горизонтальном направлении.

На самом деле, этот узел достаточно хорошо закреплен, но допускает возможность перемещения конца балки от нагрузки, температурных и влажностных изменений без чрезмерного развития в нем внутренних напряжений. Этот узел просто не передает распора, а поворот при изгибе балки возможен только в нормативных пределах. По настоящему ползун поползет (простите за тавтологию) только при нагрузках превышающих предельно допустимые. Слово «шарнир» тоже не нужно понимать буквально.

Да, концы балок могут соединяться болтом или настоящим специально спроектированным шарниром, но, чаще всего, это обычное гвоздевое соединение. Например, можно взять доску и приколотить ее одним концом 3-4 гвоздями, предположим, к деревянной стене. Ничто не мешает нам взять ее за другой конец и преспокойно повернуть на некоторый угол.

В данном случае, гвоздевое крепление выступает как шарнир. Однако если количество гвоздей увеличить и расчитать их на нагрузку не допускающую среза (изгиба), то поворот становится невозможном, здесь мы получаем балку с защемленным концом, но при нагрузке превышающей расчетную, узел опять становится шарниром.

Поэтому очень важно изначально определить нагрузку под которой будет работать система. Поскольку превышение фактической нагрузки сверх расчетной, приводит к изменению схемы работы узлов и разрушению всей конструкции.Сопряжения наслонных стропил относящиеся к различным схематичным изображениям узлов представленны на рисунке 20.

В зависимости от решаемой задачи при проектировании крыши узловые сочленения стропил могут быть отличными от представленных на рисунках 20. Главное, это запроектировать в узлах с двумя степенями свободы: поворот, возникающий от изгиба стропил и сдвиг в горизонтальном направлении. А в узлах с одной степенью свободы — поворот стропила. Как правило, сдвиг верха или низа стропил обеспечивают горизонтальные врубки, а ограничение сдвига — упор стропил друг в друга и/или в стыкуемый элемент: мауэрлат либо прогон.

Вероятно, что людям не связанным инженерными профессиями, но помнящим из курса школьной физики принцип разложения наклонного вектора силы на горизонтальную и вертикальную ось, трудно понять куда девается горизонтальная составляющая в нижней части стропильной ноги. Попробуем объяснить принцип безраспорной системы на примере. Все мы легко можем представить себе обычную приставную лестницу. Лестница, как лестница, ничего особенного, две жерди (тетивы) и поперечные палки–ступени.

Мысленно приставим такую лестницу к стене, а для чистоты эксперимента обольем пол и стену маслом. Что будет если нагрузить лестницу — залезть на нее? Лестница рухнет. В нижней и верхней опоре у нее по две степени свободы. В нижнем у нее есть поворот и горизонтальное смещение, в верхнем — поворот и вертикальное смещение.

Что нужно сделать, чтобы лестница стала устойчивой в этой облитой маслом среде и держала нагрузку — вес человека? А нужно всего-то лишить ее одной (из четырех) степени свободы: горизонтальной в нижней или вертикальной в верхней опоре. Иными словами нужно закрепить низ или верх лестницы. При закреплении верха лестницы распор от разложения наклонной силы действующей вдоль продольной оси лестницы остается вверху и действует на стену, а в низу его нет.

Если с другой стороны стены поставить такую же лестницу и нагрузить ее тем же весом, то получим распор в верхней части равный распору от первой лестницы, но направленный в противоположную сторону. Эти горизонтальные силы взаимно уничтожают друг друга. Получаем устойчивую и стабильную систему.

Мысленный эксперимент с лестницей в масле вы можете додумать сами, ставя ее в различные ситуации, например, если лестница длинная и опирается на стену сверху тетивами с горизонтальными запилами или без запилов. Как она будет себя вести?

Это довольно интересно произвести такой мозговой штурм, помогающий в понимании работы наслонных стропил с различными способами опирания, при котором совсем не обязательно представлять себе вектора сил и степени свободы узлов, а просто спрогнозировать покатится лестница по горизонтальной плоскости или останется неподвижной ввиду осутствия в нижней части горизонтальной составляющей силы.

Наслонные стропила: обзор конструкции, узлов и план монтажа

В основе любой крыши лежит система балок, стоек, прогонов. Они являются тем проводником нагрузок, который позволяет крыше выдерживать порывы ветра и вес снега зимой. В разрезе стропила представляют традиционную фигуру — треугольник жёсткости. В строительстве используется множество стропильных систем. Наиболее востребованы наслонные стропила.

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.

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:

Условия создания распора на стенку определяются с помощью узлового распирания.

Безраспорная система

Работа ноги в такой системе соответствует собственному особому механизму, а именно на изгиб. Её характерная черта заключается в том, что на стены она не оказывает никакого усилия.

Безраспорные наклонные стропила используются тремя разными способами. Специально на конец ноги присоединяется опирающийся брусок, можно осуществить врубку, или по-другому запил, и упереть в мауэрлат.

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.

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.

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.

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.

Расчёт компонентов крыши

Каждая структура и конструкционные характерные черты кровельной концепции находят решение ещё на рубеже проектирования сооружения. Структура кровли главным способом оказывает большое влияние в комплект материалов, применяемых во время монтажа и систему несущих стенок.

Стропила наслонного вида отделываются обрешёткой. На них устанавливается кровельный пирог с пароизоляцией и гидроизоляцией.

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.

Наслонные стропила — как устроена конструкция или секрет надежности крыши

Среди всех существующих стропильных систем одной из самых популярных является наслонная конструкция. Но что представляют собой наслонные стропила, какими достоинствами обладают и как устроена подобная система? На эти распространенные вопросы новичков я подготовил подробные ответы, с которыми вы можете ознакомиться ниже.

Наслонные стропильные системы визуально не отличаются от других вариантов конструкций

Что представляет собой наслонная система

Наслонная конструкция представляет собой обычную скатную кровлю. Главная же ее особенность заключается в том, что она опирается не только на внешние стены, но и внутренние несущие элементы, к которым могут относиться не только стены, но и колонны. Такое решение обладает двумя важными достоинствами:

• Позволяет укладывать стропила на большие пролеты, так как часть нагрузки с них снимается, и передается на внутренние несущие стены;
• Разгружают наружные стены и, соответственно, фундамент.

Наслонные системы укреплены стойками и другими деталями, передающими нагрузку на внутренние стены

Конечно, конструкция не лишена минусов, а точнее, одного минуса — элементы каркаса, которые передают нагрузку от крыши внутренним стенам, занимают чердачное пространство. Поэтому системы наслонного типа не применяются в случаях, когда чердак планируется использовать как жилой этаж. Других недостатков, можно сказать, нет.

Детали стропильной системы

Для удобства разобьем все детали, из которых состоит наслонная стропильная система, на две группы:

• Базовые элементы каркаса. К ним относятся те детали и узлы, которые формируют каркас кровли;
• Подстропильные (вспомогательные) элементы. Предназначены для повышения несущей способности каркаса, его жесткости и надежности.

Базовые элементы

Итак, к базовым элементам можно отнести следующие детали и узлы:

• Мауэрлат. Представляет собой брус или бревно, которое укладывается на стены для предотвращения неравномерной нагрузки на них. Другими словами, это основа крыши, которая воспринимает на себя все нагрузки, и равномерно передает их на несущие стены;

Мауэрлат обеспечивает равномерное распределение нагрузки на стены

• Стропильные ноги (СН). Это основные элементы, которые формируют скат крыши. По сути, они представляют собой наклонные балки из досок или бруса.

В нижней части СН крепятся к мауэрлату, а в верхней — опираются на коньковый прогон или друг на друга;

• Стропильная ферма. Является также базовым элементом каркаса, основанным двумя ответными (смежными) СН;

Коньковый прогон представляет собой несущую балку, расположенную по центру конструкции

• Коньковый прогон. Представляет собой горизонтальную балку, которая связывает все фермы между собой, проходя сквозь их коньковый узел;

Стык двух стропил и прогона обеспечивают коньковый узел

• Коньковый узел. Является вершиной фермы, образованной стыком стропильных ног и коньковом прогоном. Правда, иногда каркас собирают без конькового прогона, если конструкция небольшая;
• Коньковые (диагональные) стропила. Представляют собой угловые ноги, которые устанавливаются на стыке боковых и торцевых скатов вальмовых крыш. У двухскатной крыши они отсутствуют;
• Нарожники. Это стропила, которые крепятся к мауэрлату и коньковым ногам.

Вот и все базовые детали каркаса крыши. Отмечу, что они абсолютно такие же, как и у других стропильных каркасов, к примеру, висячих. Разница заключается в установке вспомогательных узлов, с которыми ознакомимся ниже.

Вспомогательные детали

Подстропильные элементы включают в себя следующие детали:

• Затяжка (ригель, схватка подстропильная балка). Неукрепленная ферма оказывает распор на стены, т.е. вектор нагрузки направлен не только вертикально вниз, но и наружу в горизонтальной плоскости. При помощи горизонтальных схваток, которые соединяют две ответные ноги, эта нагрузка уменьшается.

Надо сказать, что подстропильные балки могут располагаться как возле конькового узла, так и у основания фермы;

Основные подстропильные укрепляющие детали

• Лежень. Выполняет ту же функцию, что и мауэрлат, но, в отличие от последнего, укладывается на внутренние стены;
• Прогоны. Горизонтальные балки, которые связывают между собой стропильные ноги на одном из скатов;
• Опоры. Это вертикальные стойки, которые могут подпирать различные участки каркаса, и передавать нагрузку на лежень. Чаще всего они устанавливаются для снятия нагрузки с конькового бруса, т.е. по центру каркаса;
• Подкосы. По сути, эти подкосы выполняют ту же функцию, что и опоры, т.е. снимают нагрузку со скатов, и передают их несущим конструкциям. Разница заключается лишь в том, что располагаются они не вертикально, а под наклоном. Чаще всего подкосы подпирают стропильные ноги, тем самым снижая изгибающий момент.

На схеме распорная система стропил

Конструкции со стойками, подпирающими коньковый брус, называются распорными, так как оказывают на стены большие распорные нагрузки. Чтобы их снизить, необходимо использовать затяжки и подкосы.

Как я уже говорил, благодаря всем этим элементам прочность наслонных стропил значительно возрастает.

Несколько слов о креплениях

Что представляют собой наслонные стропила мы выяснили. Теперь давайте напоследок ознакомимся с вариантами креплений основных узлов, а именно:

• СН к мауэрлату;
• СН к коньковому прогону.

Крепление стропил к мауэрлату

Надо сказать, что всевозможных вариантов креплений существует великое множество. Поэтому далее рассмотрим наиболее современные и распространенные:

• Пазовым способом. В мауэрлате выбирается паз по ширине ноги, который выпиливается под углом наклона скатов. Дополнительно нога фиксируется шурупами и металлическими уголками;

Фиксация ноги пазовым способом осуществляется с использованием крепежного уголка

• Путем зарезки. В этом случае край стропильной ноги зарезается так, чтобы она упиралась не только в горизонтальную поверхность мауэрлата, но и вертикальную, т.е. в ноге вырезается прямой угол;

Ползун обеспечивает скользящее крепление ноги

• При помощи ползуна. Ползун представляет собой крепежный элемент, состоящий из петли и скользящей опоры. Благодаря такому крепежу ноге предоставляется определенная степень свободы.

Крепление ног подобным способом применяется обычно для срубов и брусовых домов, которые дают большую усадку. Ползун позволяет избежать перекосов кровли, но, в то же время, сохраняет устойчивость системы.

Чтобы не выполнять зарезку СН под прямым углом, можно реализовать соединение при помощи опорного бруска, который накладывается на нижнюю кромку стропила, в результате чего упирается в вертикальную поверхность мауэрлата.

Закрепить ногу на мауэрлате можно как при помощи запила, так и с использованием опорного бруска

Крепление к коньку

Фермы могут крепиться к прогону также несколькими способами:

• Методом накладки. Это наиболее простой вариант, при котором край ноги зарекается под углом наклона кровли, т.е. в рабочем положении СН линия реза должна быть вертикальной, для обеспечения максимальной площади соприкосновения с балкой. Затем стропило фиксируется на балке уголком;

Крепление к прогону пазовым способом требует зарезки ног

• Путем зарезки. В этом случае края ног закрепляются так, что при состыковке с ответной ногой образуется паз для балки. Дополнительная фиксация осуществляется уголком и шурупами;

Жесткое защемление является наиболее простым способом крепления ферм к прогону

• Методом защемления. Принцип такого крепления предельно простой — к ферме над балкой и под ней крепятся затяжки, в результате чего происходит жесткое защемление прогона.

Вот, собственно, и все важные моменты устройства наслонных систем.

Вывод

Мы с вами выяснили что представляют собой наслонные стропила, а также разобрались из каких узлов состоит подобная стропильная система. Если я какой-то момент я упустил или вы что-то не поняли, пишите комментарии, и мы обсудим все интересующие вас нюансы.

Устройство наслонных стропил: конструктивные элементы и виды

Крыша, кроме придания архитектурной выразительности сооружению, должна иметь достаточную прочность и надежность. Обеспечение прочностных характеристик крыши достигается путем установки на нее стропильных конструкций и обрешетки, которые передают постоянные и временные нагрузки на стены сооружения. Для зданий, имеющих внутренние несущие стены или буферные (промежуточные) опоры, используют наслонные стропила.

Элементы конструкции наслонных стропил

Характерной особенностью наслонных стропильных систем является их долговечность, ввиду эксплуатации под сквозным проветриванием, что предотвращает возможное загнивание деревянных наслонных стропил и их выход из строя. Относительная простота устройства и выполнения также играют немаловажную роль. Система наслонных стропил состоит из следующих конструктивных элементов:

• стропильная нога;
• подстропильные элементы;
• обрешетка (настил).

Наслонная стропильная система односкатной крыши включает в себя отдельные стропила, опирающиеся своими краями на противоположные стены сооружения. В случае с двухскатной крышей, стропильная система состоит из пары наклонных стропильных ног, которые упираются нижними краями на стены, а верхними краями на прогон, который поддерживается стойками.

В случаях увеличения длины пролета возникает вероятность прогиба или выворачивания стропильной ноги. Для предотвращения этого применяют упорные подстропильные элементы: стойки и подкосы (подстропильные ноги). Эти элементы используются и при стыковке стропил из нескольких досок для обеспечения дополнительной прочности.

Существует два вида наслонных стропильных систем: безраспорная и распорная. Узлы опирания и способ соединения стропильных ног определяют, будет ли создаваться распор на стены или нет.

Безраспорная наслонная система стропил

В безраспорной наслонной системе стропильная нога работает на изгиб и не передает распирающего горизонтального усилия на стены. Существует три варианта реализации безраспорных наслонных стропил:

К низу стропильной ноги крепится опорный брусок или делается запил (врубка) и упирается в мауэрлат. Вверху стропила делается увеличенный горизонтальный запил (врубка) со скосом под некоторым углом для того, чтобы не произошло упора в прогон боковой щекой и не создалось сопротивление изгибу стропила.Хотя на краях стропила изгибающий момент стремится к нулю, его подрезка в этих местах допустима, но имеет пределы по глубине: при высоте стропила h≥180 мм не более 0.3h, при высоте h=120-180 мм не более 0.4h и при высоте h≤120 мм не более 0.5h. Для всех вариантов длина подрезки (зона опирания) не должна превышать высоту сечения стропила. Когда по каким-то причинам подрезку верха стропила выполнить невозможно его наращивают искусственно обрезком стропила и крепят монтажными пластинами с двух сторон.

При монтаже необходимо добиться максимально горизонтальной поверхности верхней врубки, иначе, при изменении вида опирания, система станет распорной!

Все варианты включают в себя общий принцип: один край стропила делается на шарнире, позволяющем только поворот, другой край делается на скользящей опоре, допускающей поворот. Крепление на жестких опорах и ползунах выполняют различными вариантами: гвоздевым боем, скобами, крепежными пластинами. Все три варианта при воздействии неравномерной нагрузки и разных углах наклона скатов крыши имеют статическую устойчивость, если коньковой прогон опирается концами на фронтоны стен. В случае опирания конькового прогона на стойки — ситуация становится хуже.

Во втором и третьем варианте, где коньковой прогон опирается на стойки, статическая устойчивость обеспечивается при равномерной нагрузке на оба ската крыши и одинаковом угле наклона. На практике добиться совершенно симметричных скатов крыши проблематично. Нагрузка неравномерно распределяется по скатам крыши ввиду поступательного таяния снега или давления ветра с определенной стороны. Первый вариант допускает разные углы наклона скатов и хорошо справляется с неравномерными нагрузками только при условии безусловной вертикальности стоек, удерживающих коньковой прогон.

Распорная система наслонных стропил

Если взять три варианта безраспорных стропильных систем и заменить в них опоры с двумя степенями свободы на опоры с одной степенью свободы, то получим распорную систему. Для первого варианта, чтобы получить распорную систему, необходимо верхние края стропильных ног жестко зафиксировать при помощи гвоздей или болтов и получить, таким образом, шарнирную опору.

Расчетные схемы почти такие же, как для безраспорных наслонных стропил, конструкция и узлы также неизменны. Напряжение сжатия и изгиба остается прежним, появляется распор, который оказывает раздвигающее усилие на стены сооружения. Такую систему, которая включает в себя наслонные и висячие стропила, можно называть смешанной (гибридной).

Распорная система статически устойчива к любым видам нагрузок и требует жесткой фиксации мауэрлата на стене. Установка жестких коньковых прогонов также позволяет снизить распор на стены. Жесткость прогона увеличивается путем добавления стоек, подкосов и консольных балок и, особенно актуальна, для домов, рубленных из бревна, брусовых и легкого бетона. Панельные, бетонные и кирпичные дома переносят распор гораздо лучше.

Подстропильные элементы конструкции

Чтобы придать устойчивость системе, конструкция наслонных стропил оборудуется горизонтальной схваткой. Она немного повышает устойчивость системы, но не в значительной мере. Крепление схватки происходит в местах пересечения со стойками, поддерживающими коньковой прогон. Схватка работает как на сжатие, в случаях появления на крыше равномерной нагрузки, так и на растяжение, в случае прогиба или просадки конькового прогона, но это уже предаварийный вариант работы. Располагают схватки на высоте не менее 1.8 метра для нормального прохождения человека по чердачному помещению. При выносе конца стропилины за стену, устойчивость конструкции достигается в любых сочетаниях нагрузок.

При креплении горизонтальных схваток, отверстия делают равными или меньше на 1 мм диаметра болтов (или шпилек). Это позволит, при наступлении аварийной ситуации, сразу же работать схватке, не выбирая зазор между болтом (шпилькой) и стенкой отверстия!

Повысить устойчивость наслонных стропил и системы в целом можно путем жесткой фиксации низа стоек, поддерживающих коньковой прогон. Но это не всегда возможно из-за конструктивных особенностей чердачного перекрытия.

При использовании подкоса, у стропила появляется третья опора, которая превращает ее в двухпролетную неразрезную балку. Подкосы крепятся под углом не менее 45° к горизонту при помощи накладок или опорного бруска.

В сооружениях, имеющих две внутренние несущие стены, применяют подстропильные конструкции, которые состоят из сквозных прогонов и опираются на лежень через брусья стоек, а лежень на внутренние стены.

Правильный выбор конструкции стропил, а также всех составных элементов сделают крышу прочной, устойчивой и надежной.

Наслонные стропила: самая надежная стропильная система

Крыша любого здания, кроме функции придания зданию архитектурной выразительности, несет еще и защитные функции.

Она защищает внутреннее пространство дома от атмосферных осадков, ветра, попадания пыли и пр.

А, значит, должна быть прочной и надежной.

А прочностные характеристики крыши может улучшить установка стропильной системы, которая посредством обрешетки воспринимает все нагрузки и в дальнейшем передает их на несущие стены здания.

Для тех сооружений, у которых согласно проекту имеются промежуточные (буферные) опоры или несущие стены не только снаружи, но и внутри, используются наслонные стропила.

Главный отличительный признак наслонной конструкции – это наличие под верхним коньком опоры.

Края стропильных ног опираются на несущие наружные стены здания.

А посередине для опоры используется внутренняя несущая стена.

В некоторых проектах домов внутренней несущей стены нет, но предусмотрены столбчатые опоры.

В стропильной системе наслонного типа работа всех элементов производиться только на изгиб.

Такая особенность работы конструкции позволяет не использовать дополнительные элементы.

Что, в свою очередь, позволит сделать стропила более легкими.

Конструкция

Характерной особенностью стропильных систем наслонного типа является их исключительная долговечность.

Ведь их эксплуатация предполагает сквозное проветривание, что предотвращает загнивание древесины и образование гибка и плесени на элементах системы.

Также очень важную роль играет простота устройства таких стропил и относительно простой монтаж.

Составными частями системы наслонных стропил являются:

• стропильные ноги;
• настил (обрешетка);
• подстропильные элементы.

Состоит система односкатной крыши из отдельных стропильных ног, которые опираются на противоположные стены здания своими краями.

Если же крыша является двускатной, то система стропил состоит не из одной стропильной ноги, а из двух.

Своими нижними краями они опираются на стены наружные, а верхние края опираются на прогон.

Прогон поддерживается стойками, которые своей нижней частью опираются на лежень, смонтированный на внутренней стене.

Если длина пролета велика, то увеличивается вероятность выворачивания стропильных ног или прогиба.

Чтобы этого не происходило, используют всевозможные упорные элементы: стойки с подкосами (подстропильными ногами).

Также эти элементы используют, когда необходимо выполнить стыковку стропил, чтобы обеспечить дополнительную прочность.

Систем наслонных стропил существует всего 2 вида: распорная система и безраспорная.

Способ соединения и узлы опирания стропильных ног и определяют, появится ли распор на стены, или его не будет.

Фотографии

Безраспорная стропильная система

Стропильная нога в безраспорной стропильной системе работает только на изгиб.

И на стены никакого распирающего усилия она не передает.

Реализации наслонных стропил без распора существует 3 варианта.

Первый вариант

На нижнем конце стропильной ноги делается врубка (запил) или прикрепляется опорный брусок.

Это необходимо, чтобы упереть стропильную ногу в мауэрлат, закрепленный на стене.

В верхней части стропила делают горизонтальный увеличенный запил (врубку), имеющий скос под определенным углом, чтобы стропило боковой щекой не уперлось в прогон.

Иначе у стропила создастся сопротивление изгибу.

Несмотря на то, что на краях стропильной ноги изгибающий момент практически нулевой, допустима подрезка в этих местах.

Но с определенными лимитами по глубине:

• если стропило имеет высоту h больше 180 см, то глубина подрезки равняется 0.3 h;
• если высота стропила равна 120-180 мм, то глубина подрезки равняется 0.4 h;
• если же высота меньше 120 мм, то глубина подрезки равняется 0.5 h.

Зона опирания (длина подрезки) для всех вариантов не изготавливается больше, чем высота сечения стропила.

Когда подрезка верха стропила по каким-либо причинам невозможна, то его следует искусственно нарастить обрезком стропила, и с двух сторон закрепить монтажными пластинами.

При монтаже верхней врубки следует следить за тем, чтобы поверхность была максимально горизонтальной.

Иначе система из безраспорной превратится в распорную!

Второй вариант

Такой вариант является самым распространенным.

При этом варианте реализации наслонных стропил низ стропильных ног делают на подвижном ползуне.

Верхняя часть стропильной ноги закрепляется при помощи болтового соединения или гвоздевого боя.

Второй вариант крепления верхнего конца стропил – упереть их друг в друга, и объединить при помощи зубчатых стальных пластин или деревянных накладок.

При использовании такого варианта во время крепления нижнего конца стропильной ноги к мауэрлату необходимо скрупулезно соблюдать шаг стропил, полученный при расчете.

Крепят стропило двумя гвоздями, которые вбивают в боковые поверхности пол некоторым углом, либо одним гвоздем, который забивают через верх, либо используют гибкую пластину.

Третий вариант

Когда коньковый узел защемляют жестко, а нижней части устраивают ползун, то распора на стены не возникает.

Но при таком варианте крепления в коньковом узле, который соединен жестко, возникает изгибающий момент максимальной величины.

Этот момент пытается разрушить соединение, и прогиб стропильных ног существенно уменьшается.

Если применить жесткое защемление верха, то мы смоем получить запас прочности, и увеличение несущей способности стропил.

Все три варианта работают по оному принципу: один край устраивается на шарнире, который позволяет только поворот.

Второй край устраивается на опоре, которая является скользящей.

Для крепления на ползунах и жестких опорах могут быть использованы разные варианты: скобы, гвоздевой бой, крепежные пластинки.

При воздействии на крышу неравномерной нагрузки все три варианта являются статически устойчивыми, если опирание конькового прогона происходит на фронтон стены.

Если коньковый прогон опирается на стойки, то ситуация несколько ухудшается.

Распорная система стропил

Если во всех вариантах безраспорной стропильной системы все опоры, имеющие две степени свободы, заменить на опоры, имеющие одну степень свободы, то поучится распорная система.

В первом варианте для получения распорной системы достаточно жестко зафиксировать верхние края стропил.

Для этого используют болты или гвозди.

В итоге получится шарнирная опора.

Схема расчета практически идентичная схеме безраспорной стропильной системы.

Конструкция и все узлы практически остаются без изменений.

Просто появляется распор, который на стены здания оказывает раздвигающее усилие.

Распорная система является статически устойчивой к любой нагрузке.

Но фиксация на стенах мауэрлата должна быть исключительно жесткой.

При установке жестких коньковых прогонов распор на стены удается существенно снизить.

Подстропильные элементы конструкции

Для того чтобы стропильная система была устойчивой, оборудуют горизонтальную схватку.

Она способна в некоторой степени повысить устойчивость.

Крепится схватка в тех местах, где находится пересечение стропильной ноги и стоек, которые поддерживают коньковый прогон.

Схватка работает на сжатие.

Однако когда на крыше появляется равномерная нагрузка, просаживается или прогибается коньковый прогон, схватка начинает также работать и на растяжение.

Схватки располагают на высоте не ниже 1.8 метра, чтобы под системой стропил мог нормально ходить человек.

Если концы стропил выносятся за несущую стену, то система является устойчивой при любых сочетаниях нагрузок.

Для повышения устойчивости наслонных стропил можно также использовать жесткую фиксацию низа стоек, которые поддерживают коньковый прогон.

Но из-за конструктивных особенностей перекрытия чердака сделать это удается не всегда.

Использование подкоса превращает стропило в неразрезную двухпролетную балку.

Крепят подкосы под углом 45 градусов и больше при помощи опорного бруска или накладок.

Если в здании имеются внутри не одна, а две стены, то используют подстропильную конструкцию, которая состоит из сквозных прогонов, опирающихся через брусья стоек на лежень.

Лежень опирается на внутренние стены.

Монтаж наслонной системы

Перед тем, как приступить к монтажу элементов стропильной системы, необходимо тщательно проверить верхний уровень стен, перекрытий и пр.

Если наблюдаются отклонения, то выполняется выравнивание.

Как правило, для этого применяют цементно-песчаный раствор.

После того, как все стало ровным, на стены укладывают мауэрлат.

Его изготавливают из бревна или бруса, и крепят к бетонному поясу на стене.

Для этого используют анкерные болты.

Между мауэрлатом и стеной обязательно должна быть устроена гидроизоляция, чтобы оградить дерево от попадания влаги.

Еще о том, как рассчитать длину стропильной ноги.

Отзывы о металлочерепице Викинг в статье. Фотографии и технические характеристики.

О креплении стропил к мауэрлату здесь. Способы крепления стропил к коньковому брусу, к балкам, скользящее крепление стропил.

Если в конструкции крыши присутствует лежень, то его разметка выполняется относительно мауэрлата.

Между стеной и лежнем также должен быть слой гидроизоляции.

Закрепляют лежень при помощи проволочной скрутки, скоб или анкерных болтов.

После того, как уложены мауэрлат и лежень, приступают к разметке и установке стропильных ног.

Вначале изготавливают шаблон из фанеры.

Так намного проще выполнять одинаковые запилы на нижних концах стропил.

Первыми устанавливают стропильные ноги с края.

Затем между ними натягивают шнур, по которому выставляются остальные стропильные ноги.

Верхние части стропил между собой скрепляют, запиливая под углом и соединяя встык.

Видео об устройстве крыши.