Виды и элементы стропильных систем

Поддержка затяжек при перпендикулярном расположении стропил по отношению к потолочным лагам

Когда устанавливаются потолочные лаги перпендикулярно стропилам, тогда требуется установка соответствующих затяжек, или невысокая стена, служащая опорой и располагаемая на балке лежащей на противоположных наружных стенах. Верх балки должен быть как минимум на 25 мм выше обшивки потолка и проходить под стропилами, предотвращая передачу нагрузки от крыши на потолочное покрытие.

Там, где потолочные лаги не параллельны стропилам, используются соответствующие затяжки, которые устанавливаются таким образом, чтобы обеспечить непрерывное связывание стропил на всем здании с шагом не более 1200 мм. Крепления должны подбираться по таблицам 2308.10.4.1 и 2304.9.1, или должны быть подобраны соответствующие нагрузкам другие крепления. Там где не используются потолочные лаги или затяжки, коньковая балка должна опираться на колонну в соответствии с Разделом 2308.4.

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.

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:

• На стропила приходится внешняя нагрузка;
• Подкосы принимают на себя часть этой нагрузки;
• Подвеска растягивается и натягивает коньковый брус;
• Стропила захватываются за верхнюю часть и тянутся вниз, за счет чего прижимаются подкосы.

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.

Информация по назначению калькулятора

Онлайн калькулятор двускатной (двухскатной) крыши предназначен для расчета угла
наклона стропил, количества обрешетки, нагрузки на кровлю, а так же количества необходимого материала
для возведения данного типа кровли. В расчете учтены все популярные кровельные материалы, такие как
керамическая, цементно-песчанная, битумная и металлическая черепица, ондулин, шифер и др.

Все расчеты выполняются в соответствии с ТКП 45-5.05-146-2009 и СНиП «Нагрузки и
воздействия».

Двускатная (двухскатная, щипцовая) – разновидность форм крыш с двумя наклонными
скатами от конька до наружных стен. Данная форма является самой распространенной и самой практичной с
точки зрения стоимости, эффективности и внешнего вида. Опирание стропил происходит друг на друга, а их
пары соединяются обрешеткой. Стены с торцевой стороны такой крыши, имеют треугольную форму, и называются
фронтонами (щипцами). Чаще всего под данным видом кровли устраивается чердачное помещение, освещаемое с
помощью небольших фронтонных окон.

При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком Дополнительная информация.
.

Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого
пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой в правом блоке.

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:

1. Стыковое соединение. Такой метод используется для соединения верхних частей стропил, то есть конькового узла. Балки стропил срезаются под углом, совмещаются и фиксируются посредством деревянных или металлических накладок.
2. Соединение внахлест. Для реализации данного способа верхние края стропильных ног схлестываются и крепятся болтом с гайкой или шпилькой.
3. Соединение врубкой. Перед соединением стропила выпиливаются на половину своей толщины. Подготовленные детали сводятся и фиксируются через высверленное сквозное отверстие болтовым соединением. Такой же метод активно используется для монтажа карнизных узлов – в нижней части стропил вырубается зуб, который подводится к опорам и крепится болтами или пластинами.
4. Скользящее соединение. Такой метод соединения нижних частей стропил используется в системах с подвижной опорой. Для соединения используются специальные металлические элементы.

Элементы висячих стропил и факторы, влияющие на их выбор

Жилые дома, в основном, имеют в своей конструкции внутренние опорные несущие стены, поэтому применение висячих стропил в них, напрямую связанно с будущим обустройством мансарды. Висячая стропильная система, по сравнению с наслонной, является более сложной. Сложна операция изготовления не только самих стропил, но и монтаж их на стену. При использовании наслонных стропил узлы конструкции собираются вручную из легких элементов. В случае с висячими стропилами, собранная, громоздкая конструкция подается на крышу краном, либо разбирается внизу, подается вручную наверх и собирается заново.

Простейшая стропильная ферма представляет собой треугольник, состоящий из двух стропильных ног, упертых друг в друга и затяжки. Получившаяся конструкция – распорная, но на наружные стены сооружения распор не передается ввиду его нейтрализации затяжкой. Таким образом, в висячей стропильной системе, на стены сооружения передаются только вертикальные усилия, горизонтальные отсутствуют, что делает конструкцию узлов опирания на стены достаточно простой.

Затяжка сооружается либо из деревянных брусьев, либо из металлических планок, а месторасположение зависит от типа кровельной конструкции. Например, при возведении крыши мансардного типа затяжки устанавливаются у основания стропильной конструкции и являются балками перекрытия. Мауэрлат в такой системе не является необходимой частью конструкции. Он может заменяться доской, которая кладется на гидроизоляционную основу, и служит для выравнивания стропильных ферм относительно горизонта, а также для предотвращения смятия древесины в районе узла опирания фермы.

Перед началом проектирования висячей стропильной системы необходимо учитывать следующие важные факторы:

• климатический регион, сюда входит учет снеговых и ветровых нагрузок, а также общее количество атмосферных осадков;
• вид кровельной системы (односкатная, двухскатная, шатровая, вальмовая и т.д.);
• угол наклона ската крыши;
• вид кровельного перекрытия (шифер, металлочерепица, профнастил и пр.).

Зная вышеперечисленные факторы нагрузок, рассчитывается сечение стропильных ног и ширина пролета висячих стропил. Устройство висячих стропил во многом зависит от применяемой конструкции и характеризуется наличием дополнительных элементов таких как: подкосы, ригели и бабки.

Конструкция висячих стропил во многом зависит от длины пролета в сооружении и наличия или отсутствия мансардного помещения на чердаке.

Расчет стропильной системы

Определить нужное в стропильной системе сечение бруса двухскатной крыши, можно собрав все нагрузки, воздействующие на нее: вес покрытия, обрешетки, снега, давление ветра, осадки.

Постоянные нагрузки можно определить по весу 1 м2 кровельного покрытия, обрешетки

Важно что бы вес на 1 м2 кровли был в пределах 40-45 кг

Переменные нагрузки от снега, ветра рассчитываются по табличным значениям нормативных документов СНиП, в зависимости от высоты здания, температурной зоны. Нагрузка от снега, равна его весу, умноженного на коэффициент, зависящий от уклона ската. Все эти расчеты выполняются при проекте.

А если нет проекта, и кровля возводится на небольшое здание? Нужно посмотреть на строительство дома по соседству, которое выполняется по проекту, по площади кровли одинаковой с вашей постройкой. Стропильная система двухскатной крыши послужит образцом.

Размеры бруса для стропила

На верхней точке укладывается конек, который соединяет стропила. Высота конька зависит от наклона кровли. На наклон влияет выбор материала покрытия. Минимальные размеры таковы:

• для черепичных кровель, шифера 22 гр.;
• для металлочерепицы — 14 гр.;
• ондулин — 6 гр.;
• профнастил — 12 гр.

Оптимальный угол 35-45 гр. наклона, обеспечивает быстрый сброс воды и снега. В регионах с сильными ветрами, кровли делают пологими и тогда угол наклона в пределах 20-45 градусов.

Определить высоту можно по формуле: Н=1/2Lпр*tgA. Где А угол наклона, L-ширина здания.

Рассчитать длину стропила на двухскатную крышу, можно по формуле: Lcтр=1/2Lпр*sinA.

Задача упрощается, при использовании готовой таблицы. От ширины здания и угла наклона, зависит коэффициент. Коэффициент умножить на 1⁄2 ширины здания.

Стропила изготавливают из брусков сосны или ели, сечением 50×100 мм, 50*150 мм.

Размер стропил зависит от шага. Шаг стропил меньше, устанавливается большее количество, сечение будет уменьшаться. Расстояние между стропилами у двухскатной крыши находится в диапазоне от 600 мм до 1800 мм, все зависит от конструкции крыши и используемых для её строительства материалов.

Кровля не оканчивается на уровне стен, ее продлевают на 500 мм наружу.  Стропильная нога может выступать, или наращивается доска или брусок. В таком случае влага не попадает на стену, не заливается фундамент.

Обоснование выбора висячих стропильных систем

Висячая стропильная система хотя и считается в своем исполнении самой сложной, но иногда ее применением является необходимым.

Данный вид стропил монтируется, в основном в зданиях с отсутствием внутренних опор (несущих стен).

Они опираются на внешние стены, центральная опора у них отсутствует.

В данном исполнении стропильные ноги упираются в коньке одна в другую, создавая большое распирающее усилие, передаваемое на стены.
В этом случае делается затяжка (горизонтальный брус), которая соединяет отдельные детали и нейтрализует распор.

Она может быть выполнена как из деревянных досок, так и металлической.

Важно!

Нагрузки на затяжку будут тем больше, чем выше она расположена, поэтому нужно постоянно следить за качеством креплений.

При изготовлении стропил для стен жилых домов используется в основном деревянный брус.

Лучше для его изготовления брать материал хвойных высокосмолистых пород, имеющих в своем составе натуральный антисептик.

Материал должен пройти положенный срок выдержки во избежание дальнейшей деформации в процессе эксплуатации.

Все составляющие стропил должны быть тщательно связаны один с другим.

Для креплений применяются врубки, профили, болты, гвозди и нагели.

Если есть возможность применения дополнительной техники (подъемный кран), то стропильную ферму собирают на строительной площадке (для наиболее качественного исполнения) и поднимают на стены готовой.

В остальных случаях сборка деталей проходит уже на перекрытии с использованием временных закреплений.

Висячие стропила устанавливаются на больших пролетах, размеры которых при сборке колеблются в пределах 6 – 10 м (с применением ригеля или без него). Опорой внизу служат внешние стены, а вверху они соединяются в коньковом элементе.

Висячие стропильные системы с применением шпал используют для освобождения помещений чердака.

Шпалы упираются в прогоны расположенные на балках.

Проектирование стропильных систем и стропил

Проектирование системы стропил является довольно сложной задачей, требующей специальных навыков и знаний. Для этого необходимо правильно произвести расчет снега и ветра, оптимальный вес системы.

Поэтому наибольшей эффективности и долговечности построенного дома можно добиться в том случае, если расчет и чертеж стропильной системы выполняет грамотный квалифицированный специалист, имеющий опыт выполнения подобных работ.

Наиболее важными моментами, учитываемыми при проектировании кровли, являются:

• Тип возводимой крыши;
• Углы наклона скатов;
• Материал, используемый для покрытия кровли;
• выбор сечения стропил;
• Расчет конструкций системы стропил.

При этом величина наклона скатов влияет также на расчет прочности несущей конструкции и выбор материала, которым будет покрыта кровля.

Большинство таких материалов напрямую влияют на проект стропильной системы, следовательно, материал для покрытия необходимо выбирать еще на этапе проектирования.

Стропильную конструкцию следует тщательно рассчитывать, выполняя проектирование кровли, поскольку допущенные при оценке нагрузок недочеты могут вызвать как деформацию конструкции стропил и нарушение покрытия кровли в процессе эксплуатации, так и обрушение всей крыши.

Несущие конструкции кровли, состоящие в случае скатной кровли из обрешетки и стропил, обеспечивают ее устойчивость и прочность.

Конструктивная схема расположения стропил зависит от следующих параметров:

• Форма крыши;
• Наличие внутренних опор и их расположение;
• Длина перекрываемого пространства.

Выполняя чертеж стропил, следует учитывать, что стропила или фермы стропил бывают висячие и наслонные (наиболее широко распространенный тип).

Чаще всего конструкция стропил выполняется в форме треугольника, обеспечивающей максимальную жесткость и экономичность.

Сложные фермы стропил включают в себя целый ряд различных дополнительных элементов, таких как:

• Стропильные балки, называемые также стропильными ногами;
• Затяжки;
• Ригели;
• Стойки;
• Подкосы и т.д.

Рассмотрим подробнее два основных типа стропил:

1. Наслонные стропила устанавливаются в домах, где несущей стеной является средняя. В их состав входят две стропильные ноги, нижние концы которых опираются на мауэрлаты – несущие брусья, а верхние – на прогон конька, который поддерживается стойками. Стойки устанавливаются на лежень, расположенный на несущей внутренней стене. Мауэрлат и лежень служат для того, чтобы распределять нагрузку на стены. При отсутствии продольных внутренних стен стропила следует опирать на поперечные внутренние стены или на столбы, расстояние между которыми не превышает 6,5 метров. С помощью одной дополнительной опоры ширина перекрываемого помещения может быть увеличена до 12 метров, а с двумя опорами – до 15 или 16 метров. Увеличение пролета усложняет конструкцию, поскольку возникает необходимость вводить дополнительные , такие как стойки и подкосы, позволяющие повысить устойчивость и поперечную жесткость системы стропил, превращая конструкцию стропил в ферму.
2. применяются при отсутствии внутренних опор и опираются только на наружные стены. В состав висячих стропил входят наклонные стропильные ноги и растяжка, представляющая собой горизонтальный брус, воспринимающий распор от ног стропил. Нижними концами стропильные ноги при помощи затяжки опираются на мауэрлаты, а для верхних выполняется крепление стропил в коньке. Наиболее простым вариантом висячих стропил является треугольная симметричная ферма, причем объем перекрываемого пространства может составлять от 7 до 12 метров. Усилить конструкцию можно при помощи специальной стяжки – ригеля.

Важно: следует отметить, что изготовление висячих стропил является довольно трудоемким процессом, а их стоимость существенно превышает стоимость наслонных. Поэтом довольно часто с целью снижения стоимости строительства оборудуют комбинированные системы стропил, в состав которых входят и висячие, и наклонные стропила

Виды конструкций висячих стропил

Выделяют пять типовых конструкций стропил висячего типа:

Треугольные трехшарнирные арки

Висячие конструкции с затяжкой создаются в виде замкнутого треугольника. В подобных системах стропила работают на изгиб, в то время как затяжка будет работать на растяжение. В этом случае наименьшая высота конькового прогона должна составлять не меньше 1/6 части общей длины арочного пролета. Устройство таких конструкций применяется для мансардных чердаков, при этом затяжка берет на себя функции чердачного перекрытия. Для сокращения изгибающего момента упор концов стропильных ног осуществляется с некоторым смещением (эксцентриситетом) по отношению к их продольным осям.

Трехшарнирные треугольные арки с подвеской или бабкой

Если длина пролета оказывается больше 6 метров, использование цельного бруса становится довольно проблематичным, при этом очень часто случается значительный прогиб из-за веса самой затяжки. В таких случаях затяжка подвешивается к коньку. Что касается подвески, если она изготавливается на основе дерева, то называется бабкой, а в тех случаях, когда материалом служит железо — тяжем. Требуемую длину затяжки обеспечивают посредством состыковки элементов намного меньшего размера. Их закрепляют на хомуте подвески с помощью прямого или косого срубов и болтов.

Самой частой ошибкой, допускаемой в процессе устройства подвески, является ее инсталлирование согласно схеме стоек при упоре на карнизный узел и затяжку. Основой принципа работы подвески является растяжение, а стойки – сжатие. По этой причине нижняя часть подвески (бабки) не должна доходить до затяжки. Подвеска (бабка) подвешивается на карнизный угол и прикрепляется к затяжке с помощью накладок из дерева, болтов, гвоздей.

Трехшарнирные треугольные стропильные арки с приподнятой затяжкой

Висячие стропила с затяжкой приподнятого типа устраиваются в тех случаях, когда планируется переделать чердачное помещение в мансарду. В схемах подобного типа крепление затяжки осуществляется не в нижней части стропильных ног, а передвигается вверх, причем по мере продвижения и увеличения высоты расположения затяжки возрастает сила оказываемого на нее растягивающего напряжения. В мансардных помещениях подобные затяжки выполняют функцию балки перекрытия потолка и не несут на себе никакой полезной нагрузки. Посредством установки подвески такие затяжки защищают от провисания.

Трехшарнирные треугольные арки с ригелем

В подобных схемах нижним опорным узлом является является неподвижная шарнирная опора (не ползун).

Стропильную ногу делают с врубкой в мауэрлат. Посредством такой меры повышается степень устойчивости всей арки. В подобных схемах приподнятые затяжки меняют направление своей работы (это уже не растяжение, а сжатие) и носят название “ригели”.

Трехшарнирные треугольные арки с подкосами и подвеской

Увеличение длины стропил приводит также к увеличению их прогиба. Чтобы предупредить возникновение прогиба, производится подпорка стропил подкосами. Поскольку в случае висячих стропил нижней части подкосов некуда упираться (в этом их отличие от наслонных), они упираются в бабку. В результате образуется достаточно прочная конструкция с системой круговой передачи нагрузок: стропильные брусы оказывают давление на подкосы, которые в свою очередь подвергают растягиванию подвеску, а подвеска притягивает верхнюю часть стропил и коньковый элемент вниз, подкосы же сжимаются стропилами.

Разновидности конструкций висячих стропил

Выбор той или иной схемы для устройства висячих стропил зависит пролета между несущими стенами. Чем больше это расстояние, тем сложнее конструкция и большее количество дополнительных элементов требуется.

Базовая трехшарнирная треугольная арка

Это основа всей конструкции, имеет форму треугольника. Собирается из двух стропильных ног, которые скрепляются в коньке. Нижние части соединяются деревянной затяжкой. Максимально допустимая высота в коньке равна шестой части длины пролета. При этом такую конструкцию разрешается использовать только в зданиях между стенами которого не больше 6 метров.

В таком изделии стропила испытывают только изгибающие нагрузки, а затяжка — растягивающие. В основании разрешается использовать металлический прут, или тяж. Но обычно оставляют дерево, так как оно выполняет роль балок для чердачного перекрытия.

Шарнирная арка с бабкой

Такая система применяется в зданиях с пролетом больше 6 метров. Затяжка такой длины будет сильно прогибаться, а чтобы избежать этого используют бабку. Обычно подвес изготавливают из бруса, но в некоторых ситуациях берут металлический прут. Элемент из металла хорошо переносит растягивающие нагрузки, имеет небольшой вес.

При помощи бабки кровельщики настраивают степень прогиба горизонтальной части. На такой длине затяжку делают из двух равных частей, и стыкуют их точно под подвесом. Применяют разные соединения узлов: косые или прямые прирубы, закрепленные болтами. Между собой подвес и затяжку закрепляют хомутом.

Шарнирная арка с приподнятой затяжкой

Этот вариант подразумевает установку затяжки недалеко от конька. Хотя в этом положении деталь испытывает большие нагрузки, но так появляется возможность обустроить мансардный этаж. Настроить высоту потолков можно поменяв высоту крепления затяжки.

В такой ситуации стропилины приходится опираться на мауэрлат. Так как с увеличением нагрузки, повышением влажности и температуры меняются размеры балок используют скользящее соединение. Они изготавливаются из металла и крепятся напрямую к мауэрлату и стропилам. Благодаря такой конструкции крыша сохраняет свою геометрию и может «дышать».

Зимой, на скатах, висячие стропила с затяжкой испытывают различную снеговую нагрузку. Из-за этого появляется угроза перекоса и появления протечек. Поэтому в подобных конструкциях концы стропил выносят за пределы стен.

При устройстве мансардного этажа с приподнятой затяжкой, балка служит основой для крепления потолка. Для того чтобы она не провисала используют более толстые брусья. В некоторых ситуациях устанавливают подвесы, соединяющие затяжку и конек. Если балка слишком длинная используют несколько навесных креплений.

Шарнирная арка с ригелем

Единственное отличие в этой конструкции от предыдущей заключается в способе реализации узлов крепления стропильных ног. Они жестко закрепляются на мауэрлате и больше не могут свободно менять свое положение. Для этого используют гвозди, саморезы, металлические накладки.

В связи с изменением способа крепления, действие нагрузок так же изменяется. Теперь стропила распирают несущие стены. Из-за этого затяжка начинает испытывать сжатие и в такой позиции она называется ригелем.

Если расчеты показывают большую нагрузку, тогда в дополнение к крыше с ригелем в нижней части конструкции устанавливают классическую затяжку. В таком случае крепление к мауэрлату не понадобится. Получается первая описанная конструкция с дополнительной балкой под коньком.

Арка с бабкой и подкосами

Пролеты длиной до 9 до 14 метров требуют усиление конструкции подкосами. В этой ситуации начинают прогибаться стропильные балки. При наслонной конструкции крыши подкосы упирают во внутреннюю несущую стену. В нашем случае единственным доступным упором является бабка. Тут изменяются все нагрузки, действующие на каркас: стропила давят на подкосы, они растягивают подвес и притягивают конек, далее нагрузка распределяется по стропилам, сжимая их.

Все схемы висячих стропильных систем требуют точного расчета, учитывающего внешние и внутренние нагрузки. Единственным недостатком можно считать сложность монтажа. Приходится либо подавать готовые конструкции краном, либо собирать их на высоте. Но, в некоторых ситуациях других вариантов собрать крышу нет.