Висячие стропила максимальная длина конька без опоры

Стропильная система представляет собой каркас, который распределяет массу кровли. В самых мощных системах нагрузка достигает 450 кг/м². Качество остова определяется тремя аспектами: вычислениями, материалами, технологией крепления. Надежность увеличивается за счет правильной установки стропила. Неправильное крепление стропил к мауэрлату приводит к прогибам.

Устройство стропильной системы. Нюансы

Двускатные кровли принципиально различаются только по способу устройства стропил — висячие или наслонные — что напрямую зависит от длины пролёта. В этом руководстве мы рассмотрим оба варианта и будем использовать набор базовых терминов.

Высота чердака — расстояние от верха стены (места опор стропил на стену), либо от верхней плоскости мауэрлата, либо от верхней плоскости балок перекрытия до верхней точки конька двускатной крыши.

Устройство стропильной системы. Нюансы

Проекция рабочей части стропил (далее — проекция стропил) — расстояние от конька до точки опоры стропил на стену или балку перекрытия по горизонтали.

Врубка — сопряжение (соединение) деревянных деталей за счёт создания анкера и посадочного места, либо сцепа или упора из тела дерева самого элемента. В основном места врубки усиливают различными анкерами — деревянный чоп, резьбовая тяга (шпилька), саморезы, турбовинты.

1 — вылет крыши; 2 — стена; 3 — балка; 4 — лежень; 5 — промежуточная стойка; 6 — высота чердака; 7 — центральная стойка или «бабка»; 8 — стропило; 9 — рабочая чать стропилы; 10 — конек; 11 — проекция рабочей части стропилы

Остальные базовые термины приведены в предыдущих статьях.

Устройство стропильной системы. Нюансы

Существенно повлиять на конструкцию стропил может их функция в опорной области. Опоры различают трёх видов.

1. Опора без врубки и среза. Применяется только на временных, подсобных зданиях, либо для кровли, не несущей существенных нагрузок. В таких случаях устанавливают мощный клин по размерам.

Опора без врубки: 1 — стропила; 2 — клин; 3 — балка; 4 — армопояс; 5 — мауэрлат

2. Опора на полный срез или концевая врубка. Стропила опираются на балку или мауэрлат на площадь всего среза или на торцевой зуб. В этом случае для создания свеса крыши наращивают кобылку или монтируют дополнительную контробрешётку. Обычно к такому способу прибегают в случае, когда длина ската примерно равна длине одной единицы материала (доски, бруса), принятого для стропильной ноги (как правило, 5–6 м). Это делается для того, чтобы не сращивать стропила в рабочей части.

Устройство стропильной системы. Нюансы

Опора на полный срез или торцевой зуб: 1 — балка; 2 — торцевой зуб; 3 — клин; 4 — врубка; 5 — шпильки с гайками; 6 — стропила

3. Опора на промежуточную врубку. Стропильная нога остаётся сплошной от конька до края крыши, т. е. функцию свеса выполняет крайняя часть стропильной ноги. Наиболее распространённый вариант при длине ската более 5 метров. В этом случае сращивание стропил неизбежно. Врубка даёт дополнительный зацеп для жёсткости, а достаточная длина стропильной ноги гарантирует оптимальную длину вылета крыши. Глубина врубки в стропильную ногу не должна превышать 40% её высоты.

Опора на промежуточную врубку: 1 — мауэрлат; 2 — опорный брусок; 3 — шпильки с гайками; 4 — балка; 5 — клин; 6 — стропила

Для создания двускатной стропильной системы своими руками понадобится набор инструмента плотника:

Устройство стропильной системы. Нюансы
  1. Электроинструмент — циркулярная пила, электролобзик, мощная дрель с набором «перьев» по дереву.
  2. Ручной инструмент — пилы, топор, молоток, кувалда, набор стамесок, слесарные ключи.
  3. Измерительный инструмент — рулетки, уровни, гидроуровень, правило, шнур, отвес.

Основные типы соединительных узлов

Способы крепления стропил к поверхности мауэрлата отличаются по подвижности в диапазоне от 0 до 3. Абсолютный ноль говорит о жесткой разновидности, подвижные обозначаются третьей степенью.

Жесткие

Основные типы соединительных узлов

Мауэрлат монтируется, когда нужно переместить нагрузку. Вероятность деформации необходимо свести к минимуму, чтобы не изменить распределение нагрузки на опоры. Такого результата можно достичь только за счет неподвижного соединения. Некоторые мастера создают в месте соединения запилы, что повышает прочность и снижает подвижность узлов. Запилы стыкуются с мауэрлатом.

Подвижные скользящие

Динамические соединения изменяют угол закрепления. Это необходимо при набухании и усушке материала, что часто происходит с древесиной. Хорошо себя зарекомендовала эта система в жилищах из сруба или натурального бруса. Дерево обязательно усаживается, это приводит к деформациям. Во избежание последствий монтируют подвижную фиксацию. Перед установкой узлов динамического типа следует позаботиться о создании надежной рамы на коньковый брус. Внизу узлы подвижные, поэтому максимальную стяжку организуют на коньке кровли.

Основные типы соединительных узлов

С венцом сруба рекомендуется соединять стропильный элемент, предварительно зафиксированный в коньке.

Читайте также:  Вибростанок для шлакоблока своими руками

Подвижная система закрепления реализуется за счет использования креплений скользящего вида, более известных под названиями «ползуны» либо «салазки». Данный узел обеспечивает свободное перемещение стропильных ног, что уменьшает деформацию кровельной системы после усадки деревянной конструкции. Ползун защищает стропила от ветровой нагрузки. Скользящие крепления разделяются на следующие виды:

  • Открытый. В систему входят две раздельные части. На краях направляющей расположено 2 или 3 отверстия, точное число зависит от производителя.
  • Закрытый. Монтируется в качестве монолитной конструкции в собранном виде. В пластине предварительно прорезается врубка, её ширина должна соответствовать ширине Г-образной области скользящего крепления. В противном случае ход конструкции затруднится, при этом появится трение, которое вызовет перегиб и даже повреждение стропил.
Основные типы соединительных узлов

Крепление с несколькими степенями свободы выполняется посредством фиксации уголками и скобами. Система дополняется проволочными петлями, монтажными лентами из стали, металлическими полосами либо хомутами. Приспособления не ограничивают перемещение стропил, но защищают их от срыва.

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши

Постройка крыши любой сложности своими руками предполагает знания назначения основных конструктивных элементов.

Элементы стропильной системы двухскатной крышиЭлементы стропильной системы двухскатной крыши — схема 2Элементы стропильной системы двухскатной крыши — схема 3

  • Мауэрлат. Предназначен для распределения нагрузки от стропильной системы на несущие стены здания. Для обустройства мауэрлата выбирается брус из прочной древесины. Предпочтительно лиственницы, сосны, дуба. Сечение бруса зависит от его вида – цельный или склеенный, а также от предполагаемого века конструкции. Наиболее популярные размеры 100х100, 150х150 мм.

    Совет. Для стропильной системы из металла мауэрлат также должен быть металлическим. Например, швеллер или двутавровый профиль.

  • Стропильная нога. Основной элемент системы. Для изготовления стропильных ног используется прочный брус или бревно. Соединенные сверху ноги образуют ферму.

Варианты фермы стропильной системы крыши

Важное значение имеют параметры стропил. О них речь пойдет чуть ниже.

  • Затяжка — соединяет стропильные ноги и придает им жесткость.
  • Прогон:
    • Коньковый прогон, монтируется в месте примыкания одного стропила к другому. В дальнейшем на него будет установлен конек крыши.
    • Боковые прогоны, они обеспечивают ферме дополнительную жесткость. Их количество и размер зависят от нагрузки на систему.
  • Стойка для стропил — вертикально расположенный брус. Также принимается на себя часть нагрузки от веса крыши. В простой двускатной крыше обычно располагается по центру. При значительной ширине пролета – по центру и по бокам. В несимметричной двускатной крыше – место установки зависит от длины стропила. При ломанной крыше и обустройстве одной комнаты на мансардном чердаке – стойки располагаются по бокам, оставляя свободным пространство для перемещения. Если комнат предполагается две – стойки находятся по центру и по бокам.

Расположение стойки в зависимости от длины крыши показано на рисунке.

Расположение стойки в зависимости от длины крыши

  • Подкос. Служит опорой для стойки.

Совет. Установка подкоса под углом в 45° существенно снижает риск деформации от ветровой и снеговой нагрузки.

В регионах со значительной ветровой и снеговой нагрузкой устанавливают не только продольные подкосы (находящиеся в одной плоскости со стропильной парой), но и диагональные.

  • Лежень. Его назначение служить опорой для стойки и местом крепления подкоса.
  • Обрешетка. Предназначена для передвижения во время строительных работ и фиксации кровельного материла. Устанавливается перпендикулярно по отношению к стропильным ногам.

Совет. Важное назначение обрешетки — перераспределение нагрузки от кровельного материала на стропильную систему.

Наличие чертежа и схемы с указанием месторасположения всех перечисленных конструктивных элементов поможет в работе.

Совет. Обязательно добавьте в схему стропильной системы двухскатной крыши данные об устройстве прохода вентиляционной шахты и дымовой трубы. Технология их устройства определяется типом кровли.

Выбор материала для стропил

При расчете материала на двухскатную крышу нужно выбирать качественную древесину без повреждений и червоточин. Наличие сучков для балок, мауэрлата и стропил не допускается.

Читайте также:  Как построить каркасную баню на даче своими руками

Для досок обрешетки сучков должно быть минимум, при этом они не должны выпадать. Древесина должна быть прочной и обработанной необходимыми препаратами, которые повысят ее свойства.

Совет. Длина сучка не должна превышать 1/3 толщины бруса.

Когда нужно делать подвижные соединения?

Вот мы и подошли к динамичным опорным узлам – соединениям, которые могут менять свое положение. Для чего это нужно? Вспоминаем физические свойства материалов – многие из них дают усушку либо набухание. В первую очередь, это касается зданий из чистого дерева – бруса, сруба и пр. Натуральная древесина обязательно дает усадку, благодаря которой ваша крыша может не только деформироваться, но и разрушиться основательно. Чтобы избежать таких фатальных последствий, мастера рекомендуют выполнять скользящие крепления стропильных ног с мауэрлатом (либо верхним венцом сруба).

Обязательное условие при установке скользящих узлов – опора стропильной рамы на прочный коньковый брус. Так как опорные нижние узлы динамичные, то максимальная жесткость должна быть достигнута на коньке кровли. Верхние края стропил подпиливаются для плотного соединения между собой и коньковым брусом, соединяются и усиливаются ригелями, металлическими лентами, пластинами и уголками. Лучше соединять с венцом сруба уже закрепленный в коньке стропильный элемент.

Проектирование и расчет двускатной кровли

Если вы решили самостоятельно построить крышу, требуется выполнить достаточно много расчетов. Для упрощения задачи в интернете есть специальные программы-калькуляторы. При ваших исходных данных они выдадут результат в виде раскладки всех элементов и списка (спецификации) основных строительных материалов.

Чтобы рассчитать крышу самостоятельно, вам понадобится следующая информация:

  • размеры дома — ширина и длина;
  • высота крыши и величина свеса (минимум 40 см);
  • стандартное сечение стропил — 50х150 мм при пролете до 5 м с дополнительными подпорками;
  • при пролете более 5 м, а также шаге от 1 м или малом угле наклона сечение стропил должно быть не менее 50х200 мм;
  • шаг стропил при пологих крышах 60-80 см, среднего уклона 100 см, при крутых — 100-140 см, зависит также от наличия утеплителя;
  • обрешетка из доски 25х100 или 30х100 мм;
  • расстояние между рейками — принимается в зависимости от кровельного материала, например для металлочерепицы это 250 мм (в чистоте);
  • мауэрлат — доска 50х150 мм или брус 150х150 мм;
  • количество листов покрытия — предварительно сделать примерную раскладку с учетом рабочей ширины материала.

Если предполагается укладка гидроизоляции, утеплителя и контробрешетки, их нужно тоже включить в расчеты. Для климатических условий России рекомендуемая толщина теплоизоляции 100-200 мм.

Далее рисуется схема (чертеж) фасада здания с размерами, план кровли, раскладка элементов стропильной системы. Теперь можно посчитать, сколько и каких пиломатериалов потребуется, а также листов покрытия, утеплителя, паро- и гидроизоляции (нужно учитывать нахлест).

По окончании определяется количество крепежных изделий, накладок, антисептических средств и т.д. Все результаты занесите в таблицу. Покупать материалы рекомендуется с запасом 10-15%. Расчет висячей системы (ферм) лучше заказать у специалистов.

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:

Арка с подвеской и подкосами
  • 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.

Что входит в состав стропильной конструкции

Прежде чем приступить к монтажу любой конструкции, следует узнать о ее составе и основных элементах. Каркас двухскатной крыши содержит в себе такие элементы:

Читайте также:  Баня своими руками: проекты, фото, описание этапов строительства

    Мауэрлат – элемент, который монтируется по верхнему периметру стен. Он необходим для равномерного распределения нагрузки крыши. Очень важно, чтобы мауэрлат был строго выровнен в горизонтальной плоскости для облегчения установки стропил. В доме из деревянного бруса мауэрлатом является верхнее крайнее бревно.;

    Что входит в состав стропильной конструкции

    Некоторые специалисты в такую систему также включают обрешетку. Ее применяют всегда, при любом используемом кровельном материале. Обрешетка бывает сплошного или разряженного типа. Первый вариант применяют при мягкой кровли. Если крыша покрывается металлочерепицей или профлистом, тогда используют разряженную обрешетку.

Виды опорных узлов

Все узлы крепления стропил выбираются с таким расчетом, чтобы обеспечить каркасу кровельной системы достаточную прочность. Монтаж конструкции выполняется с учетом конкретных технических условий.

В строительной практике используются следующие способы фиксации:

  • к балкам перекрытия;
  • к мауэрлату;
  • к верхнему брусу стены.

При креплении стропил к балкам перекрытия или к мауэрлату очень важно исключить возможность смещения стропила с опоры.

Те места, где к стенам крепятся стропила, называются опорными узлами. Согласно действующим строительным нормам, в конкретных местах узлы должны обладать определенной степенью свободы.

Жесткое крепление

К балкам перекрытия домов из кирпича, газобетона или пеноблоков стропила крепятся жестко.

В данном случае опирание стропильной ноги выполняется изначально с максимальной надежностью. Такой подход обусловлен особенностью основного строительного материала.

Главное заключается в том, что кирпичное строение не дает усадки. Из этого следует, что кровельная система не будет испытывать асимметричных нагрузок и возникающих в результате этого внутренних напряжений в течение всего периода эксплуатации.

Монтаж кровли выполняется с использованием специальных крепежных элементов.

Жесткое крепление стропила на балку перекрытия можно выполнить следующим способом:

  • болтовым соединением;
  • врубкой на стропильной ноге;
  • нашивкой подпорных стоек.

В настоящее время для более прочного соединения элементов кровельной системы применяются металлические уголки. Предпочтительнее выбирать крепежные элементы из оцинкованной стали.

Видео:

Стропила традиционно крепятся к балкам перекрытия гвоздями.

При таком способе гвозди забиваются с двух сторон так, чтобы внутри массива они из перечисленных способов обеспечивает жесткую фиксацию соединяемых деталей.

Шарнирное крепление

Жесткие узлы крепления стропил к балкам перекрытия выполняются не всегда. Надо знать, что это правило применяют при возведении домов из бруса или бревна.

Древесина обладает свойством уменьшаться в объеме при высыхании.

Эту особенность не устраняют предварительная сушка и оцилиндровка бревен. В течение первого года после возведения деревянный дом «дает» окончательную усадку.

Если монтаж кровельной системы выполнен жестко, то велика вероятность нарушения целостности конструкции.

Чтобы не допустить последствий такого рода, стропила крепятся к балкам перекрытия с помощью шарнирных приспособлений.

Специальные механизмы из металлических деталей, которые иногда называют салазками, обеспечивают перемещение кровельной конструкции относительно стен дома. Крепление стропил такого вида к балкам перекрытия не снижает общей надежности здания.

Видео:

Основное назначение приспособлений такого типа заключается в том, чтобы предотвратить возникновение нежелательных внутренних напряжений в местах соединения кровли и стен.

Монтаж шарнирного соединения выполняется таким образом, чтобы обеспечить свободный ход стропильной ноги от 5 до 15 см.

Если предполагается, что кровля будет испытывать большие механические нагрузки, то шарнир крепится с обеих сторон стропила.

Обеспечение жёсткости наслонных стропильных конструкций

Несмотря на то, что о жёсткости стропильной конструкции упоминалось в предыдущем подпараграфе, считаем нужным ещё раз об этом сказать.

Жёсткость конструкции в поперечном направлении вполне обеспечивается за счёт того, что стропила расположены в противоположных скатах, поэтому удерживают конструкцию от скособочивания. Обрешётка, которая потом набивается под кровельный материал, также способствует жёсткости. При значительных пролётах вводим подкосы.

Иная картина наблюдается в продольном направлении: здесь от потери конструкцией жёсткости не удержит ничего, если не принять меры. Такими мерами являются подкосы, которые монтируются между стойками, в их плоскости. Кроме обеспечения жёсткости подкосы в продольном направлении выполняют и другие функции, о которых было рассказано выше.