Висячие стропила – устройство и конструкция стропильной системы

Современное строительство включает в себя возведение зданий самых различных типов, но при этом кровли с несколькими скатами продолжают сохранять лидерство в качестве наиболее перспективных. В случае деревянных построек высока вероятность усадки, которая приводит к деформации конструкции. Это значит, что необходим элемент конструкции, позволяющий ей приспосабливаться к изменению конфигурации. Таким элементом является скользящая опора для стропил.

Общие сведения

Разновидности стропил и применение

Подбор стропильной системы является крайне ответственным шагом, который требует знания конструкции каждого типа крыши. Стропила могут быть разных видов:

  1. Наслоенные типы стропил, которые опираются на коньковый прогон и мауэрлат. Используются при построении односкатной, обычной двускатной крыши, а еще в качестве одного из элементов ломаной и вальмовой мансардной кровли.
  2. Скользящие стропила – один из видов наслонных стропил, которые применяют для деревянных построек, которые дают большую усадку. Их главным отличием является крепление скользящего типа стропил к мауэрлату, что дает возможность компенсировать стеновую усадку без кровельной деформации.
  3. Висячие типы стропил – системы стропильного типа, которая стянута ригелями или даже затяжками, и как правило, применяется при возведении стандартной двускатной крыши, а еще в роли верхних стропил мансардной крыши. В стропильной висячей системе коньковый прогон в полной мере отсутствует, и в верхней части стропильные симметричные прогоны опираются прямо друг на друга.
  4. Накосные типы стропил, или как из иначе называют угловыми/диагональными. Используются для того, чтобы сделать четырехскатную или трехскатную крышу, а еще для крыши со сложной геометрией.

Рассмотрим, какие есть элементы системы.

Элементы системы стропильного типа

Любые типы стропил предназначены для того, чтобы распределять и передачи кровельной нагрузки на домовые стенки. Главными элементами, на которые будут опираться стропила, и они являются:

Общие сведения
  • Мауэрлат – брус, который закреплен на верхней стеновой плоскости по общему периметру дома.
  • Лежни – брусья для опоры, которые уложены на внутренние несущие типы перегородок или колонны.
  • Балки перекрытия на верхнем этаже.
  • Опоры и стойки.
  • Прогоны – опорные горизонтальные элементы, которые уложены вдоль кровельной оси на стойки.

Стропильная ферма сделана из таких элементов:

  • Кобылки – доски, которые прикреплены на нижнем конце стропил и создают кровельные навесы.
  • Подкосы – опоры, которые поставлены под углом и поддерживают ноги стропил.
  • Ригели или затяжки – горизонтальные типы элементов, которые стягивают парные ноги (стропильные) между собой.
  • Стропильные ноги – брус или доски, которые образуют контур кровли, и они уложены с определенным шагом.

Нарожники являются короткими стропилами, которые опираются на диагональные стропила в крыше вальмового типа. Все такие элементы в строительстве частного типа обычно выполняют из древесины – доски или бруса хвойных пород, просушенного естественным методом.

Древесину пропитывают посредством антисептика, что дает возможность увеличивать его эксплуатационный срок. Сечение и толщина элементов должны быть определены расчетом.

Свойства скользящих опор

Особенности применения

В большинстве случаев применение скользящих опор для стропил оправдано при возведении бревенчатых объектов. Дело в том, что конструкции именно из дерева дают самую большую усадку. В общем, это где-то около восьми процентов от общего объёма.

Важно! Сильно на процесс усадки здания влияет влажность и используемые строительные материалы.

В наихудшем случае наблюдается неравномерная усадка объекта. Ведь не применение скользящих опор для стропил сильно вредит фиксирующим элементам, нанося им непоправимый ущерб. Как результат стропила теряют свои эксплуатационные качества. Нарушается герметичность и повышается риск обвала.

При наиболее неблагоприятном развитии обстоятельств приходится полностью менять крышку. Намного дешевле и практичнее с самого начала использовать скользящие опоры для стропил. Это идеальный вариант для срубов и других домов, основными материалами для возведения которых служат брёвна.

Особенности конструкции

Главная особенность скользящих опор для стропил, обстоятельство, которым оправдывается их применения в современном строительстве — это отсутствие жёсткой фиксации. Подобного эффекта удаётся достичь благодаря металлическим элементам, которые при необходимости могут сдвигаться.

Свойства скользящих опор

Скользящие опоры устанавливаются на верхние брёвна, которые обязательно должны быть несущими. В противном случае смысл применения данных конструкционных элементов теряется.

Читайте также:  Как правильно резать плоский шифер: бережем здоровье и инструмент

Если сравнить обычные фиксирующие конструкции со скользящими опорами для стропил, то во втором случае применяются специфические конструкты. Они в отличие от болтов, скоб и саморезов обеспечивают нужную для конструкции подвижность.

Подвижные элементы скользящих опор для стропил состоят из металлических полос. При этом одна часть крепится на стропила, а вторая на брёвна. Но при этом полосы не являются статичными объектами. Они имеют движущееся соединение.

Внимание! Для монтажа применяются специальные саморезы.

Дело в том, чтобы обычные саморезы не способны справиться с той нагрузкой, которая будет оказываться на подвижные элементы кровли. К ещё одному преимуществу применения скользящих опор для стропил можно отнести относительно невысокую цену, к тому же их можно приобрести в любом строительном магазине.

Скользящие элементы делаются из оцинкованной стали. К тому же в них есть готовые монтажные отверстия. Поэтому вам не придётся что-либо сверлить или доделывать. Данная технология позволяет стропилам легко менять своё положение. Благодаря чему сохраняется герметичность всей крыши.

Особенности и разновидности стропильных систем

Чтобы сделать взвешенный выбор, необходимо разбираться в особенностях стропильных систем различных типов и знать сильные и слабые стороны каждой конструкции.

Кровельный каркас с висячими стропилами

Особенности и разновидности стропильных систем

Поскольку принцип крепления висячих стропил не предполагает дополнительных точек поддержки, такая конструкция используется для строений шириной не более 6 м. Монтаж безопорных ферм предусматривает крепление каждой пары ног к противоположным капитальным стенам, в то время как их верхние части фиксируются непосредственно к коньковому прогону.

Кровельный каркас с висячими стропилами передаёт на стены лишь вертикальные усилия, поэтому имеет более простые узлы крепления к несущим стенам

В процессе эксплуатации на висячие стропила действует сила, стремящаяся раздвинуть конструкцию. Чтобы скомпенсировать распирающее усилие, между стропильными ногами устанавливают ригель из деревянного бруса или металлической профильной трубы. Если чердачное помещение будет использоваться в хозяйственно-бытовых целях, то верхнюю перемычку крепят как можно ближе к коньку, а нижние края пар стропильных ног соединяют затяжками. Подобная схема позволяет увеличить полезную высоту чердака, абсолютно не снижая прочности каркаса. К слову, если нижние перемычки сделать из бруса сечением более 100х100 мм, то их можно будет использовать ещё и в роли несущих балок. Необходимо обеспечить надёжное соединение затяжек и стропильных ног, поскольку на место их крепления также действуют значительные распирающие усилия.

Крыша с наслонными стропилами

Особенности и разновидности стропильных систем

Наслонные стропила предполагают установку как минимум одной опоры, поэтому их используют для зданий с внутренними несущими стенами. Максимальная длина единичного пролёта не должна превышать 6,5 м, в противном случае пострадает прочность и жёсткость кровельного каркаса. Чтобы увеличить ширину крыши, стропильную систему укрепляют промежуточными опорами. Даже одна дополнительная стойка позволяет увеличить ширину кровли до 12 м, а две — более чем на 15 м.

Система с наслонными стропилами является идеальным вариантом, когда требуется соорудить кровлю большой ширины

Устойчивость наслонных ферм можно увеличить за счёт подстропильной рамы с прогонами, стойками и подкосами. Кроме того, эта стропильная система требует гораздо меньших затрат на пиломатериалы. Универсальность, прочность и экономичность давно уже оценили как строительные компании, так и индивидуальные застройщики, чаще всего используя в своих проектах кровельные конструкции с наслонными балками.

Комбинированные варианты

Особенности и разновидности стропильных систем

Сегодня крыши загородных домов удивляют изяществом дизайна, причудливостью форм и разнообразием конфигураций. Соорудить столь сложные конструкции можно лишь одним способом — сочетая в одном каркасе стропильные системы обоих типов.

Сочетание наслонных и висячих ферм позволяет получить стропильную систему любой конфигурации

Даже для возведения не самой сложной ломаной кровли используются сразу обе стропильные системы. Расположенные с боков прямоугольные треугольники являются наслонными стропильными конструкциями. А соединяются они за счёт верхней стяжки, которая одновременно играет роль затяжки для верхних висячих стропил.

Особенности конструкции висячих стропил

Крыша с висячими стропилами является наиболее простым вариантом фермы, обладающей треугольной формой. Она способна перекрывать пролёты длиной до 17 метров. В её состав входят две стропильные ноги, упирающиеся друг в друга и затяжка, которая их дополняет.

Особенности конструкции висячих стропил

Такая система считается распорной и благодаря её особенностям, возникающее напряжение не передаётся на стены здания.

Читайте также:  А-образный дом-шалаш: разбор примеров и особенностей строительства

Всего существует пять видов конструкций, образованных висячими системами.

Особенности конструкции висячих стропил

Треугольная шарнирная арка

Такая конфигурация имеет замкнутую треугольную форму, в которой стропильные балки работают на изгиб, а затяжка — на растяжение. Для того чтобы система правильно работала, высота конька должна быть не меньше 1/6 длины пролёта фермы. Эта конструкция пользуется большой популярностью при устройстве чердаков.

Особенности конструкции висячих стропил

Арка шарнирная с бабкой

Эта конструкция основана на подвешивании бабки к арочному коньку. Система такого типа работает на растяжение, которое возникает от изгиба самой затяжки. В зависимости от характера и назначения конструкции, подвеска может изготавливаться из дерева либо металла. Затяжка может быть выполнена из отдельных компонентов, которые фиксируются на нижнем участке подвески при помощи болтовых соединений.

Особенности конструкции висячих стропил

Арка шарнирная с приподнятой затяжкой

Данная конструкция является аналогом треугольной арки, но в отличие от последней, затяжка фиксируется не внизу стропильных ног, а вверху сооружения. Такая форма соединения весьма популярна при создании полноценных мансардных помещений. Крепление затяжки к стропильной ноге осуществляется посредством врубки полусковороднем и при помощи болтового соединения. Чем выше располагается затяжка, тем большее растягивающее усилие она воспринимает.

Особенности конструкции висячих стропил

Арка шарнирная с ригелем

В этой конфигурации в качестве опорного узла выступает неподвижный элемент шарнирного типа. Крепление с мауэрлатом осуществляется за счёт опорного бруса или посредством врубки зубом. Сами распределительные балки необходимо жёстко закреплять к несущим стенам. При больших распорных нагрузках внизу конструкции может устанавливаться затяжка.

Особенности конструкции висячих стропил

Арка с подвеской и подкосами

Этот тип является некоторым подобием трёхшарнирной арки с подвеской. В систему висячих стропил, конструкция которых претерпела небольшие изменения, были введены подкосы, избавившие сооружение от избыточного напряжения. Когда на подвеску воздействует растягивающее напряжение, происходит сжатие подкосов и арка приобретает жёсткую структуру.

Подготовка материала

Огнебиозащита стропильных систем

Подготовка материала

Срок службы стропильной конструкции зависит от качества пиломатериала и его обработки. Для элементов конструкции необходимо подбирать сухую древесину, с уровнем влаги ниже 22%. Она должна быть гладкой и без сучков. Перед монтажом все детали проходят обработку двумя слоями антисептика и средства, препятствующего горению. При обработке стоит пользоваться кистью, а не распылителем, тогда состав лучше впитается. При выборе пиломатериала отдается предпочтение древесине хвойных пород.

Особенности монтажа и крепления

Весь технологический процесс по устройству стропильной наслонной системы состоит из нескольких основных этапов:

  • подготовка пиломатериалов согласно произведённых расчётов;
  • при необходимости, сращивание недостающих по длине элементов посредством саморезов или гвоздей;
  • изготовление шаблонов стропил, стоек и подкосов;
  • подъём подготовленного пиломатериал на крышу;
  • установка стоек и прогона конькового бруса, предусмотренных конструкцией крыши и крепление стоек на несущие конструкции для предотвращения нежелательных сдвигов;
  • установка стропил к крепежам и закрепление их предпочтительным способом на мауэрлате;
  • верхние соединения стропил следует закрепить к коньковому брусу или друг к другу;
  • если запроектированы горизонтальные схватки, то необходимо их закрепить;
  • установка опорных конструкций, включая подкосы и шпренгели;
  • если на отвесы могут повлиять конструкционные особенности крыши и стропильные ноги, то возникает необходимость их предварительной установки;
  • в случае упора стропильных ног в мауэрлат посредством зуба или шипа, необходимо выполнить удлинение кобылками, которые обшиваются по всему периметру сплошным типом обрешётки.

Далее, выполненная стропильная конструкция с использованием стропил наслонного типа, обшивается обрешёткой, на которую монтируется кровельный пирог с пароизоляцией и гидроизоляцией, а далее выполняется утепление и покрытие кровли.

Подробнее о монтаже стропил смотрите в видео.

Усадка дома

Усадка дома

Стандартный коэффициент усадки сруба, высота которого составляет порядка трёх метров, равен порядка пяти процентов. Таким образом, усадка дома за один год может составлять около двадцати сантиметров, что негативно сказывается на несущих элементах крыши. Грамотные строители при проектировании составляют два варианта – первоначальный и с учётом усадки.

Таких проблем лишены висячие стропильные системы. Для наслонного типа стропил будет необходимо применить один из нескольких возможных вариантов:

  • дождаться окончательную усадку строения;
  • применить стропильную систему с скользящими опорами;
  • выполнить укрепление всех опорных конструкций при помощи компенсаторов, в качестве которых допускается использование винтовых домкратов.

Подводим итоги

При монтаже деревянных стропил на каменные опоры следует выполнить грамотную изоляцию при помощи двух слоёв рубероида или любого другого гидроизолирующего материала.

Читайте также:  Беседка из поликарбоната своими руками — (фото вариантов)

При использовании наслонных стропил для обустройства крыш мансардного типа необходимо устанавливать внутренний брусовый каркас под нижними стропилинами, а верхние стропильные ноги упирать в коньковый прогон, монтируемый на стойках.

Для выполнения соединения стропильной ноги с мауэрлатом рекомендуется использовать ползун или жёсткое защемление.

Для наслонного типа стропил допускается соединение встык, которое выполняется посредством металлических пластин. Для такого соединения требуется оставлять значительный торцевой угол, который в процессе схождения позволяет стропилам делать упор друг в друга.

Наслонная стропильная система может быть выполнена с соединением внакладку, что подразумевает просверливание специальных отверстий под крепёжные болты.

Основные способы опирания стропил

Существует несколько технологий опирания стропил на мауэрлат. Можно осуществить жесткую фиксацию конструкции. Она не допускает любого смещения стропильной ноги. Для этого следует воспользоваться подшивным брусом, благодаря которому предотвращается соскальзывание стропил в месте опирания, и металлическими уголками, устраняющими любой боковой сдвиг конструкции.

Скользящее соединение стропильной ноги используется в деревянных домах. Причем основным элементом для ее упора выступает верхний венец, а не мауэрлат. Для предотвращения повреждения кровли узел опирания стропил делается максимально свободным. Для этого следует воспользоваться скользящей опорой, которая при усадке сруба подвергается смещению по закрепленной на ноге направляющей.

Скользящий узел опирания может быть выполнен и по иной технологии. В стропилах делается запил, который должен примыкать к верхнему венцу сруба. Для фиксации балок допустимо использование любых крепежных элементов: скоб, гвоздей или стальных пластин.

Диагональные стропила

Обустройство стропильной системы вальмовой крыши своими руками требует монтажа различных видов стропил, таких, как

  • накосные (диагональные балки, формирующие треугольный скат);
  • центральные вальмовые;
  • боковые;
  • укороченные (нарожники).

Боковые стропильные ноги изготавливают из доски и устанавливают аналогично элементам обычной скатной кровли с висячей или наслонной конструкцией. Центральные вальмовые стропила представляют собой наслонные элементы. Чтобы сделать нарожники, применяются бруски или доски, которые крепятся к диагональным балкам и мауэрлату.

Диагональные стропила

Как сделать стропила для вальмовой крыши? Чтобы правильно смонтировать данный вид кровельной конструкции, требуется точно рассчитать сечение и угол наклона накосных балок. Размеры элементов зависят от длины перекрываемого пролета. Важно соблюсти симметричность при монтаже диагональных стропильных балок, в противном случае под нагрузкой крыша может деформироваться

Изготовление стропил под заданный размер

Использование унифицированных пиломатериалов для изготовления различных элементов стропильной системы позволяет оптимизировать затраты на строительство и упростить вычисление и монтаж узлов крыши. В частности, при необходимости сделать стропильные ноги определенного сечения и длины может использоваться цельный брус, его отрезки или доски.

Чтобы изготовить своими руками жесткую балку, применяется метод сплачивания досок – они соединяются широкими сторонами и пробиваются в шахматном порядке гвоздями. Длинную балку заданного сечения можно делать из четырех и более правильно сплоченных досок – соединенных между собой со сдвигом на половину длины доски. Такая балка отличается высокой прочностью и может использоваться как диагональная стропилина.

Назначение и область применения

Скользящий вариант опор позволяет конструкции легко приспособиться к конфигурационным изменениям различного характера, в том числе при геометрических изменениях в процессе естественной усадки.

Процесс жёсткого крепления стропильной конструкции на мауэрлат или к балкам перекрытия посредством крепёжных элементов порой бывает нецелесообразен.

При склонности коробки сооружения к усадочным процессам, рекомендовано позволить ногам стропильной системы свободно смещаться по отношению к опоре.

Раньше при строительстве с этой целью использовалась максимально прочная проволочная система, при помощи которой с верхней частью возведённого сруба. В условиях современного домостроения такое крепление выполняется специальным крепёжным элементом – скользящей опорой, которая отличается простотой установки, надёжностью и долговечностью. Стоит учитывать, что для любой подвижной опоры характерно наличие фиксированных рамок для выполнения движений .

Как изготавливают скользянки

Усадке подвержены здания, где превалирует высокая влажность, перепады температур, здание находится в постоянном контакте с конденсатом или жидкостью, которая проникла под скат материала крыши. Если бы скользящая опора производилась из древесины, она бы гнила и разрушалась, поэтому сегодня производители создают устройство исключительно из металла.

Как изготавливают скользянки

За время исследований было изучено и испробовано немало технологий, но единственно эффективной оказалась холодная штамповка. Низкоуглеродная сталь позволяет легко обработать материал, а прочностные свойства в разы повышаются благодаря методу раскисления.