Наслонные стропила: самая надежная стропильная система

Конструкция крыши – сложная система, в которую ходят опорные элементы, гидроизоляционное покрытие, утеплитель и пароизоляция. Все кровельные узлы подвергаются воздействию временных и постоянных нагрузок, поэтому они должны обладать высокой несущей способностью, чтобы избежать деформацию или даже обрушение кровли. Чтобы гарантировать прочность и долгий срок эксплуатации, выполняют точный расчет, определяющий состав каркаса, расстоянием между его элементами, а также их сечение. Как правило, в частном домостроении используется наслонная стропильная система, позволяющая перекрывать сооружения шириной до 16 метров. В этой статье мы расскажем о ее устройстве, особенностях и основных узлах.

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.

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.

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.

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.

Нагрузки на стропила ↑

Данная несущая конструкция выдерживает не только постоянные, но и временные нагрузки.

• постоянные – вес кровли, прогонов и обрешетки, то есть самых важных элементов крыши.
• временные – это атмосферные осадки, в особенности снег, ветер и полезная нагрузка (не всегда она есть).

Допустимый показатель снеговой нагрузки – 180 кг/квадратный метр (в горизонтальной проекции). Однако он часто превышается, особенно при большом количестве снега он может достигать 500 кг/квадратный метр. Данный параметр не учитывается, если кровля имеет наклон выше 60 градусов, так как снег постепенно скатывается на землю. Ветровая нагрузка должна быть равна 35 кг на квадратный метр. Однако все эти цифры рассчитаны на Подмосковье, то есть для средней полосы России. Для других регионов вводятся соответствующие поправочные коэффициенты, зависящие от климата.

Полезная нагрузка бывает тогда, когда к стропильным фермам подвешиваются потолки, на которых порой устанавливаются вентиляционные камеры или водяные баки. В случае больших нагрузок иногда необходимо повысить жесткость конструкции, для этого применяют металлические элементы, которые позволяют стропилам функционировать как безраспорно-наслонным.

Стропила несут на себе нагрузку от веса кровли, а в зимнее время и снега, лежащего на крыше

Недостаток металлических деталей в том, что на них может появляться конденсат из-за перепада температур, что негативно сказывается на состоянии дерева. Поэтому стропила следует обрабатывать влагозащитными составами, а также использовать пленочный гидроизоляционный слой, изолирующий дерево от металла.

В двускатной мансардной крыше металл является хорошим проводником холода. Теплоизоляция, уложенная между стропилами, эффекта особого не даст. Лучше всего будет, если металлический слой закрепить полностью снаружи или внутри помещения, однако тогда стропила придется как-то украсить, например, декоративными панелями.

Также стропильные конструкции можно изготавливать полностью из металла. У них будет очевидный плюс: отсутствие дерева.

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.

Балки из бруса

«Виды балок из бруса» Стропила из клееного бруса, или клееная балка, являются технологичным современным строительным материалом, созданным с использованием передовых технологий. Широкое распространение клееные стропила получили в США и Европе, благодаря высоким эксплуатационным качествам.

К примеру, в США приблизительно половина межэтажных перекрытий монтируется с применением конструкционного клееного бруса. Этот показатель в странах Евросоюза составляет примерно треть. В несущих конструкциях также применяется конструкционный брус.

Наиболее прочной на изгиб балкой является брус, имеющий соотношение сторон 7:5.

Круглое бревно способно выдержать большую нагрузку, чем брус, который вытесан из него, однако оно обладает меньшей прочностью на изгиб. Зачастую балки прогибаются под давлением на них веса людей, мебели, пола, засыпки. В основном прогиб зависит не от ширины, а от высоты балки.

Соединение двух одинаковых брусов шпонками и болтами, позволяет такой конструкции выдержать груз в 2 раза больший, чем эти оба бруса, которые будут просто уложены рядом. Но свой предел есть и в уменьшении ширины. Если стропила клееные будут чересчур тонкими, они могут изогнуться в сторону.

Совет! Балки для чердачных и междуэтажных перекрытий должны иметь толщину не меньше 1/24 ее длины.

«Таблица выбора марки используемых балок»

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.

Но такой вариант работы считается предаварийным.

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.

Особенности

Конструкция наслонного стропильного каркаса кровли зависит от многих факторов. На состав системы влияет уклон скатов, климатические условия в зоне строительства, выбранный кровельный материал. Чтобы учесть все эти критерии, нужно выполнить расчет нагрузок на кровлю. В зависимости от ширины перекрываемого сооружения, стропильный каркас крыши имеет следующие особенности:

• Для перекрытия сооружения шириной до 10 метров достаточно одной несущей опоры, на которую устанавливаются вертикальные стойки. Чтобы компенсировать прогиб длинных стропильных ног, устанавливают подкосы.
• Для перекрытия сооружения шириной до 10-14 метров также хватает одной внутренней несущей стены. Однако, для укрепления стропильного каркаса, состоящего из мауэрлата, лежня, стропильных ног, стропил, стоек и подкосов, используют горизонтальные затяжки, компенсирующие распирающую нагрузку.
• Для перекрытия сооружения шириной 16 метров требуется 2 внутренние несущие стены. В таком случае стропильный каркас состоит из мауэрлата, лежня, стропил, подкосов, стоек, ригеля и затяжки.

Учтите, что максимальная длина стропильных ног наслонного каркаса ограничивается стандартным размером пиломатериалов, составляющим 6 метров. Конечно, можно изготовить наборные стропила или надставить кобылки, но такая конструкция получится менее прочной.

Двухскатные крыши с наслонным каркасом

Односкатная крыша с наслонными стропилами