Висячие стропила – устройство и конструкция стропильной системы

Крепление стропил к балкам перекрытия осуществляется при возведении мансардных крыш с незначительным весом. Узлы крепления получаются максимально надежными, если правильно выбрать вариант монтажа и следовать технологии.

В чем секрет использования четырехскатных крыш

Строят крышу с вальмами не из-за красоты, хотя это тоже важно. Вальмовую крышу можно рассматривать, как усовершенствованный вариант обычной двухскатной конструкции. Вальмы – это две наклонные поверхности практически всегда треугольной формы. Применение вальмовых вставок превращает основные боковые скаты в равнобедренные трапеции, смыкающиеся основаниями на верхнем коньковом брусе.

Вальмовая крыша всегда более предпочтительна по ряду причин:

  • Более симпатичного и эстетичного дизайна, придаваемого внешнему виду дома и всей усадьбе, особый стиль. Обычный двухскатный вариант, даже в богатом исполнении и отделке, конкурировать с эффектным «голландским» стилем не сможет;
  • Высокой стойкости каркаса к разнонаправленным ветровым нагрузкам. Это основная причина использования вальмовых конструкций крыши;
  • При правильном выборе параметров каркаса есть возможность создавать комфортабельные помещения мансардного типа.

Важно! Стоимость и сложность постройки значительно выше обычных двухскатных вариантов, поэтому при отсутствии опыта и навыков потребуются пара опытных помощников и специалист, способный выполнить проверку прочности конструкции.

Особенности стропильных систем

Вариант установки стропил зависит от расположения стен жилого здания. Каждая из конструкций имеет свои стягивающие детали или подпорные элементы.

Наслонные

Рассматриваемая система устройства кровли отличается наличием нескольких дополнительных точек крепления, кроме опоры на несущие стены. Использование такой схемы позволяет снять часть нагрузки из ограждающих конструкций. В качестве дополнительных подпорок здесь используются боковые стойки, а также дополнительные элементы (бабки), которые фиксируют конёк. Брусья применяются в качестве затяжек, что позволяет уменьшить нагрузку на несущие стены здания.

Наслонная система стропил закрепляется на мауэрлате при помощи гибких связей. Это позволяет обеспечить целостность кровли во время усадки или деформации несущих стен. Подобный способ крепления стропил к мауэрлату идеально подойдёт для новых жилых зданий. Ограждающие конструкции новых домов непременно просядут под воздействием грунтовых вод или резких перепадов температуры.

Висячие

Висячая система получила своё название благодаря отсутствию дополнительных опорных точек. Стропильные ноги опираются на несущие стены. Балки будто нависают над зданием, вся нагрузка от крыши будет равномерно распределена по лежачему брусу, мауэрлату. Висячие стропила закрепляются при помощи жёстких связей, ведь каркас кровельной конструкции опирается только в двух местах здания.

Висячая схема расположения стропил считается распорной, она оказывает значительные нагрузки на несущие стены. Чтобы снять часть усилий, используются дополнительные детали, такие как затяжки, ригели, подкосы или бабки. Элементы позволяют равномерно распределить усилия, подтягивают конструкцию к коньку. Ригели связывают стропильные ноги, их устанавливают в запилы параллельно к балкам перекрытия.

Конструкция, виды и монтаж стропильной системы двускатной крыши дома

Двускатная крыша – самый простой, недорогой и потому весьма популярный в частном домостроении вид крыши. Такую конструкцию можно вполне построить своими руками, если имеются хотя бы некоторые строительные навыки. Главным элементом крыши является ее стропильная система, от правильного монтажа которой зависит прочность и долговечность всего здания.

Элементы конструкции двускатной крыши

Для строительства стропильной системы любой крыши обычно выбирают древесину хвойных пород (сосна), прочную, легкую, долговечную и недорогую.

Чтобы правильно составить проект двускатной крыши, нужно хорошо знать, из каких элементов она состоит. Рассмотрим ее основные конструктивные элементы:

Мауэрлат – брус квадратного сечения размером от 100 мм до 150 мм, который прокладывается по периметру дома с креплением на несущих стенах. Служит для того, чтобы передавать нагрузку от стропил на несущие стены.

Стропильные ноги (стропила) – доски с сечением 50 (100)х150 мм, формирующие основной контур крыши и образующие треугольник. Они равномерно передают нагрузку от кровли на мауэрлат. Устанавливаются на расстоянии друг от друга от 60 до 120 см, что зависит от тяжести кровельного покрытия.

Читайте также:  Герметизация трубы на крыше из профнастила своими руками

Стропильные системы бывают висячими и наслонными.

Висячие стропила устанавливают, если между несущими стенами расстояние не больше 10 м и нет внутренней несущей стены. Стропильные ноги опираются на несущие стены и соединяются внизу затяжкой. При этом образуется треугольник. Для усиления его жесткости можно установить верхнюю затяжку на расстоянии от конька не меньше 50 см.

Наслонные стропила – это такая же конструкция, у которой посередине имеется опорная балка, чтобы передавать вес от конька на внутреннюю несущую стену, если та располагается строго посередине здания.

Лучшим вариантом считается конструкция, в которой наслонные и висячие стропила чередуются.

Составление проекта

Перед началом строительства крыши нужно составить ее проект, начертить внешние формы каркаса, соблюдая масштаб, чтобы видеть перспективы. Оптимальной высотой крыши опытные строители считают одну треть от значения длины здания. Далее определяют тип стропильной системы, жилым или нежилым будет чердак, чертят схему и делают ее раскладку в проекции, чтобы правильно рассчитать количество нужных материалов.

Если используется наслонная система, то порядок монтажа будет иной: сначала устанавливают лежень, на него монтируют опоры, на них – коньковый брус, и уже после этого крепят стропила, фиксируя их на коньковый брус и мауэрлат.

После того, как стропильная система закончена, можно приступать к следующим видам работ: монтажу кровельного покрытия и зашивке фронтонов и свеса крыши.

Виды двухскатной крыши

Монтаж стропильной системы двускатной крыши зависит, прежде всего, от ее конструкции.

Выделяют несколько вариантов двухскатных крыш (типы, виды):

1. Простая двускатная крыша — симметричная

Простая двускатная крыша — симметричнаяНаиболее распространенный в силу простоты и надежности вариант устройства крыши. Благодаря симметрии достигается равномерное распределение нагрузок на несущие стены и мауэрлат. Вид и толщина утеплителя не оказывают влияния на выбор материала.

Сечение бруса дает возможность обеспечить запас несущей способности. Отсутствует вероятность пригибания стропил. Подпорки и распорки можно ставить практически в любом месте.

Явный недостаток – невозможность обустройства полноценного мансардного этажа. Из-за острых углов появляются «глухие» зоны, которые непригодны для использования.

2. Простая асимметричная двускатная крыша

Простая асимметричная двускатная крышаУстройство одного угла более 45° приводит к снижению величины неиспользуемой площади. Появляется возможность сделать жилые комнаты под крышей. В тоже время увеличиваются требования к расчету, т.к. нагрузка на стены и фундамент будет распределятся неравномерно.

3. Ломаная двускатная крыша, с наружным и/или внутренним изломом

Ломаная двускатная крыша, с наружным и/или внутренним изломомТакая конструкция крыши позволяет обустроить полноценный второй этаж под крышей.

Естественно, простая двускатная стропильная крыша отличается от ломаной, не только визуально. Главная трудность таиться в сложности расчетов.

Конструктивные особенности и виды стропильных систем для двухскатной крыши

Стропильные ноги являются основным элементом любого каркаса двускатной крыши. В зависимости от геометрии и размера кровли, все остальные конструктивные элементы каркаса могут не применяться или использоваться частично при его возведении.

По способу установки ног, схема стропильной системы крыши может быть:

  • наслонного типа;
  • висячего типа.

Главное условие установки наслонных стропил обустройство надежной опоры в верхней и нижней части. В качестве опоры верхней части выступает горизонтальный коньковый узел стропильной крыши. Нижний край стропил упирается в мауэрлат или в верхний венец сруба.

Возведение наслонной стропильной системы допускается при расстоянии между фронтонами не более 6 м. При большем расстоянии требуется усилить систему вертикальными стойками, с упором в лежень, расположенный на верхней части промежуточной стены.

На рисунке ниже показаны наслонные стропила: конструкция и узлы, входящие в такую стропильную систему.

Висячие стропила упираются «пятками» в затяжку. В верхней части стропильные ноги упираются «друг в дружку». Такая конструкция представляет собой отдельный модуль в форме равнобедренного треугольника, который в среде строителей именуется стропильной фермой. Данная конструкция работает на распор, но затяжки гасят данный процесс, передавая на стены постройки вертикально направленную нагрузку.

Расчеты стропильной системы

Выбор стропильной конструкции во многом зависит от размеров здания, в соответствии с которыми определяется длина пролета, т.е. дистанция между основными стойками. Для небольших домов предпочтение можно отдать двухскатной конструкции.

Стропильная система двускатной крыши с мансардой

Расчеты конструкции проводятся с целью определения нагрузки, в соответствии с нормативами и строительными правилами. Основным правилом для мансардной крыши является ограничение ее высоты, которая не должна составлять менее 2.5 метров внутри помещения. Таким образом, кровля должна иметь минимум м в высоту, поскольку требуется укладка утепляющего слоя, и отделка внутри самой мансарды.

Конструкция двускатной мансардной крыши

Читайте также:  Вальмовая или четырехскатная крыша своими руками

Обязательно следует изготовить чертеж конструкции, на котором следует проставить все размеры и максимально отобразить элементы каркаса. На чертеже должны быть отображены габариты дома, угол наклона стропил, высота кровли.

Проект дома

Совет!

Чтобы провести точные расчеты по всем нагрузкам на кровлю и ее элементы, рекомендуется воспользоваться калькулятором, размещенном на многих сайтах, посвященных строительству крыш.

Достаточно внести вид кровельного покрытия, материал каркаса мансардной крыши и размеры. Программа рассчитает углы сечения и шаг стропил, даст рекомендации по конструкции обрешетки.

Расчет стропильной системы

Принципы расчета

Для проведения грамотного расчёта стропильной конструкции необходимо руководствоваться следующими принципами:

  • Климатическими факторами, преобладающими в конкретном регионе – следует учесть такие моменты, как средний уровень осадков, выпадающих за год, а также снеговые и ветровые нагрузки;
  • Типом конструкции висячих стропил;
  • Значениями углов наклона, в соответствии с которыми будут установлены скаты;
  • Высотой стропильного треугольника;
  • Размерами и количеством карнизных свесов;
  • Расстояниями между стропилами;
  • Архитектурной формой строения;
  • Характеристиками материалов, которые предполагается использовать в конструкции крыши.

Стропильная система проектируется с учётом конструктивных особенностей будущего сооружения: в расчёт идёт не только длина пролёта фермы и размер сечения стропильных ног, но и характеристики таких важных деталей, как ригели, подкосы и бабки.

Классификация стропильных систем по способу опирания

Конструкция может быть классифицирована по двум признакам. Первый из них – способ опирания несущих элементов. Двускатная стропильная система крыши дома в этом случае включает следующие виды:

  • с наслонными стропилами;
  • с висячими стропилами.

Виды двускатной крыши с наслонными и висячими стропилами

Устройство кровли с использованием наслонных стропил предполагает их опирание в двух точках. Конструкция в этом случае позволяет избежать возникновения серьезного распора. Чтобы сделать монтаж своими руками потребуются следующие основные элементы:

  • стропильные ноги;
  • мауэрлат;
  • ригель;
  • промежуточные стойки и подкосы при большом пролете несущих балок;
  • обрешетка и контробрешетка;
  • накладки упорные бруски.

В верхней точке монтаж предусматривает опирание на ригель. Установка также предусматривает опору в нижней точке – мауэрлат. Собрать такую конструкцию для дома своими руками можно только в двух случаях:

Варианты сборки наслонной системы двускатной кровли

  1. Наслонная система возможна, если расстояние между фронтонами не большое. То есть такой монтаж подойдет для небольшого дома своими руками. Наибольшая длина строения, которая позволяет выполнять устройство деревянного ригеля без дополнительных усилений – 6 м. При больших пролетах потребуется в качестве ригеля устанавливать металлические балки. При использовании деревянного бруса необходимо будет предусматривать промежуточные стойки, которые располагают в среднем через 2 метра. Избежать этого можно только при использовании в качестве ригеля клееного бруса достаточно большого сечения. В этом случае становится невозможной свободная планировка пространства – стойки посередине помещения убрать нельзя.
  2. Второй вариант, когда возможен монтаж наслонной системы двускатной кровли своими руками – это наличие стены в середине дома. Устройство в этом случае предусматривает, что брус, на который будут опираться стропила в верхней точке, передаст нагрузку на внутреннюю стену. В этом случае несущая конструкция не должна быть спутана с перегородкой. Перегородка опирается на перекрытия, а установка стены дома своими руками предполагает ее опирание непосредственно на фундаменты. Такое устройство подойдет для зданий с достаточной шириной, где есть смысл устанавливать стеновое ограждение посередине.

Второй вариант – висячие стропила. Они более сложны в расчете, но позволяют устройство в подкровельном пространстве дома свободной планировки. Конструкция предполагает отсутствие опорного деревянного или металлического бруса в верхней части. Монтаж предполагает опирание стропил только в нижней точке. В верхней части несущие балки надежно соединяются между собой. Установка такой системы напоминает ферму. Конструкция работает на распор, поэтому важно предотвратить чрезмерную горизонтальную нагрузку на стены дома. выполнить это можно с выполнением следующих мероприятий:

  • устройство монолитного пояса по обрезу стен;
  • необходимо сделать надежное закрепление мауэрлата двускатной кровли к стене дома своими руками;
  • для устранения распора устанавливается схватка.
Классификация стропильных систем по способу опирания
Классификация стропильных систем по способу опирания
Классификация стропильных систем по способу опирания

Схватка или стяжка становится одним из значимых элементов двускатной кровли дома. Она предотвращает разращение стен под действием распора. Можно выделить следующие виды схваток:

Классификация стропильных систем по способу опирания
Классификация стропильных систем по способу опирания
Классификация стропильных систем по способу опирания
  • расположенные в уровне перекрытия мансарды;
  • расположенные в уровне потолка мансарды.
Классификация стропильных систем по способу опирания
Классификация стропильных систем по способу опирания
Классификация стропильных систем по способу опирания

Стоит отметить, что второй вариант обеспечивает меньшую надежность, поскольку, чем выше выполнен монтаж элемента, тем сильнее стропила оказывают на него воздействие. Если схватка получается слишком длинной, необходимо сделать ее усиление своими руками. Для этого производится монтаж дополнительных элементов двускатной кровли дома – подвесок. Они соединяют конек с серединой затяжки, чем предотвращают ее провисание.

Классификация стропильных систем по способу опирания
Классификация стропильных систем по способу опирания
Классификация стропильных систем по способу опирания

Стропильная система двухскатной крыши с висячими стропилами позволяет выполнить монтаж с предварительной сборкой ферм на земле, после чего поднять их на крышу и сделать закрепление.

Читайте также:  Какой срок службы у рубероида, как правильно его использовать?

Такой вариант подойдет только при наличии подъемной техники, поскольку готовые двускатной кровли дома станут слишком габаритными и тяжелыми для подъема своими руками.

Способы креплений стропил к мауэрлату

Все известные методы можно разделить на два типа: жесткое крепление и скользящее крепление. Тип крепления выбирают исходя из формы и конструкции кровли и от вида используемых стропил – наслонных или висячих. При жестком соединении исключена возможность поворотов, сдвигов, кручения, изгибов между элементами. Крепление стропила к деревянному мауэрлату правильно производить следующими способами:

  • с помощью уголков с опорным подшивным брусом перекрытия;
  • с выполнением седла (запил) на стропильной ноге с использованием гвоздей, скоб или проволоки.

Скользящее или шарнирное крепление стропил к мауэрлату, как и с балками, имеет две степени свободы. Это достигается использованием специального крепежа перекрытия, который дает возможность перемещения в заданных пределах одного из элементов узла. В данном случае перемещаемым элементом выступает стропильная нога по отношению к неподвижному мауэрлату.

Все эти методы позволяют элементам в узле двигаться между собой. Наиболее часто такие виды крепления рекомендуют деревянным домам из бруса и бревен. Скользящее соединение устойчиво к усадке здания, и вся конструкция перекрытия мягко подстраивается под изменения при усадке.

Креплению стропила к мауэрлату уделяется огромное внимание. Ведь каждый соединительный узел должен быть выполнен надежно и качественно, запил должен быть вырублен точно по трафарету с плотным прилеганием. В любых соединениях не допускается использование подложек, прокладок и других деформирующихся и теряющихся элементов.

Стропила – самая существенная часть кровельного скелета. Ноги стропил передают распор на мауэрлат и несущие стены дома. От чего же зависит качество всей стропильной системы и крыши в целом? Специалисты напоминают, что надежность любой кровельной конструкции будет зависеть, в первую очередь, от качества крепления стропила к мауэрлату. Какие принципы и особенности этого процесса должен знать каждый начинающий строитель и как крепить стропила к мауэрлату своими руками, вы узнаете прямо сейчас.

Виды стропил и их размеры

Основными видами стропил, используемых при сооружении крыш, являются висячие и наклонные стропила.

Висячие стропила

Висячими стропилами принято называть конструкцию, состоящую из двух стропильных ног и затягивающей балки, которая соединяет их в нижней части. Чтобы придать конструкции необходимую жесткость в нее вводятся дополнительные элементы – ригели, либо выполняют дополнительные опоры у каждой пары стропильных ног.

Еще один вариант, позволяющий придать конструкции жесткость, заключается в установке подкосов, расположенных под углом в 45 градусов к стойке и упирающихся вторым концом в стропильные ноги.

Виды стропил и их размеры

Наклонные стропила

Данная конструкция представляет собой две стропильные ноги, которые упираются своими концами в мауэрлат. Противоположные концы стропильных ног укладываются на балку-прогон, которая крепится на стойках с опорой на внутреннюю стену дома. В некоторых случая, стропила наклонные устанавливают и без внутреннего прогона (это возможно, при ширине дома менее 7 метров). В этом случае, каждая пара стропильных ног связывается между собой при помощи ригеля.

Размер и сечение стропил

Чтобы правильно определить размер стропил, необходимо принять во внимание следующие факторы:

  • Предполагаемая нагрузка. Тут следует учесть вес будущей кровли, количество снега в зимний период, силу ветра.
  • Размеры пролетов в доме.
  • Уклон кровли, то есть угол установки стропил.
  • Шаг расположения стропил.

Совет! Как правило, для климатических условий средней полосы, рекомендуется строить двухскатные крыши с уклоном не менее 30 градусов с шагом расположения стропил не меньше 120 см.

Какая же зависимость существует между шагом установки стропильной ноги и ее сечением?

Виды стропил и их размеры
  • Если планируется установка стропил с шагом до 300 см, то разрешается использовать доски для стропил, имеющие сечение 8×14 или 6×14 см. Также, можно взять брус размером 10×12 см.
  • Если шаг составляет 400 см, то требуется материал с сечением 8×18 или 6×20 см. При использовании бруса его размера должен быть 10×16 см.
  • При шаге 500 мм, необходимы доски 8×22 или брусья 10×20 см.

Совет! При необходимости использовать материал с меньшим сечением, нужно использовать в конструкции дополнительные элементы – подкосы.