В этой статье мы расскажем о том, что такое висячие стропила. Вы сможете узнать, чем примечательна такая стропильная система и какие конструкции можно создать по данной технологии. Подробно будет рассмотрена трёхшарнирная ферма и её возможные модификации. Также в статье есть информация о распространённых видах и способах стыковки конструктивных элементов висячей стропильной системы. Ещё Вы можете найти информацию об основных принципах расчёта висячих стропил, а также о процедуре монтажа такой конструкции.
Висячие стропила – это один из видов стропильной системы. Тип конструкции выбирается ещё на этапе проектирования. Вариантов два. Можно использовать наслонные стропила, но только если внутри есть перегородки, которые могут послужить опорой. В противном же случае подойдёт висячая стропильная система, потому что такая конструкция опирается только лишь на внешние стены.
Чаще всего висячие стропила используются для строительства однопролётных жилых домов, складских и промышленных помещений, торговых павильонов, а также при строительстве мансард.
Несмотря на то, что висячие стропила не имеют никакой внутренней опоры, благодаря особенностям своей конструкции они не прогибаются. По такой технологии можно перекрывать пролёты длиной аж до 17 м.
Но сами стропила в висячей системе – это лишь часть конструкции. Кроме них используются ещё и бабки, подкосы, ригеля, затяжки. Висячая стропильная система может состоять из ферм или арок.
Если речь идёт о конструкции в виде ферм, то здесь две стропильные балки соединяются в верхней точке и получается треугольный каркас. По горизонтали такой элемент укрепляется затяжкой, которой может послужить брус или доска. Но бывают и металлические затяжки, изготовленные из профилированной стали. Их называют тяжами.
Затяжка – это важная часть конструкции висячих стропил. Дело в том, что стропильные ноги, просто упёртые в стены, стремятся разъехаться. А балка между ними помогает сохранять заданную форму. При этом на стены не передаётся горизонтальный распор. При использовании висячей стропильной системы давление на постройку оказывается только в вертикальном направлении.
Затяжка может быть расположена не только в нижней части фермы. Часто её сдвигают ближе к коньку. От расположения затяжки завися её функции. Если она находится у основания стропил, то её можно использовать в качестве каркаса перекрытия. При строительстве же дома с мансардой необходимо две затяжки: балка у конька послужит основанием для потолка подкровельного помещения.
В случае, если расстояние между опорами стропильной системы более 6 м, то стропильные ноги укрепляют раскосами или бабками, а затяжку делают не цельной, а срощенной из двух балок.
Существует несколько вариантов конструкций в виде ферм с использованием висячих стропил. Рассмотрим их все по отдельности.
Это простейшая ферма в форме треугольника. Состоит она из двух стропильных ног, которые соединяются в коньке. Их нижние основания упираются в горизонтальный брус – мауэрлат. Затяжку устанавливают у основания стропильных ног. При использовании такой технологии высота конька должна составлять не менее 1/6 от длины пролёта.
Такая схема используется очень часто. Её основным достоинством является простота. Здесь стропила работают на изгиб, а затяжка на растяжение, благодаря чему получается удачное распределение нагрузок.
Для снижения степени изгиба стропильных балок, врубку конькового узла выполняют с эксцентриситетом. Благодаря этому во время воздействия на кровлю нагрузок извне вместе с обычным изгибом появляется сгибающий момент противоположного направления. Это позволяет значительно уменьшить изгибающую деформацию. Ещё такое решение даёт возможность использовать балки меньшего сечения, благодаря чему можно сэкономить на строительных материалах.
Это более сложная схема, подходящая для пролетов от 6 м по длине. Дело в том, что длинная затяжка будет испытывать слишком большие нагрузки и со временем начнёт прогибаться под собственным весом. Чтобы этого не было, её подвешивают к коньку. Конструкция дополняется ещё одним элементом – бабкой. Бабка представляет собой деревянный брусок или стальной прут, идущий от конька до середины затяжки.
Таким образом, с помощью бабки можно поддержать слишком длинную затяжку и нивелировать её прогиб. Сама же затяжка должна состоять из двух балок, срощенных между собой.
Несмотря на простоту конструкции, при строительстве шарнирной фермы с бабкой часто допускают ошибки. Бабка должна работать только на растяжение, но никак не на сжатие. Проблема в том, что часто этот элемент путают со стойкой и упирают в затяжку, из-за чего сама бабка сжимается, а не растягивается.
Путаница может возникнуть потому, что стойка и бабка очень схожи по своему устройству. Но их предназначение, как и принцип работы, совершенно разные. Бабка, в отличие от стойки, жестко не закреплена с затяжкой. Она подвешена на карнизном узле, а к ее нижней части с помощью хомутов крепится затяжка.
По длине балку затяжки набирают из составных частей. Элементы соединяются между собой косым или прямым прирубом и фиксируются болтами. Бабка же с затяжкой стыкуется посредством хомута.
Такая схема больше подходит для промышленных или складских помещений с большими пролётами.
В такой конструкции затяжка располагается не в основании, а сдвигается ближе к коньку. Чем выше место установки, тем больше растягивается балка. Ферму с приподнятой затяжкой применяют при строительстве мансардных домов. При этом от высоты места крепления балки над перекрытием зависит высота потолка.
Стропильные ноги укрепляются на мауэрлат. При этом используется подвижный тип крепления. Иначе кровля будет деформироваться при перепадах температуры и влажности. К тому же, если на скаты будет действовать нагрузка только с одной стороны, то стропила смогут съехать в сторону на определённое расстояние, скомпенсировав неравномерность этой нагрузки. Крыша же всё равно останется в целости и сохранности, ведь стропила устанавливаются с выносом в обе стороны.
При обустройстве мансарды приподнятая затяжка обычно используется в качестве основы для потолка, поэтому её нужно защитить от провисания. Для этого стоит соорудить подвеску, идущую от конька к середине балки. Если же затяжка длинная, то требуется использование нескольких подвесок, а при больших предполагаемых нагрузках все стыки дополняются хомутами.
Схема очень похожа на предыдущую. Отличие в том, что нижняя подвижная опора заменяется на жёсткий неподвижный стык. Стропильные ноги врубаются в мауэрлаты и фиксируются болтами.
Такое решение изменяет тип конструкции. Теперь стропильная система действует с распирающими усилиями на стены и мауэрлаты. Затяжка заменяется на ригель, представляющий собой затяжку, работающую на сжатие, который выносится ближе к коньку.
Но крыша с большой расчётной нагрузкой требует установки не только ригеля, но и дополнительной затяжки. В итоге получается конструкция, напоминающая усиленную трёхшарнирную арку.
Эта схема представляет собой усовершенствованную конструкцию фермы с бабкой. Используется в тех случаях, когда длина пролёта настолько большая, что происходит прогиб затяжки и стропильных ног под собственным весом. Поэтому используются подкосы, которые подпирают стропильные балки. Чаще всего подкосы упирают во внутренние стены, но из-за того, что такой вариант не применим для висячей стропильной системы, опорой для подкосов служит бабка.
Для больших пролётов применяются не только длинные стропила, но и длинная затяжка. Она должна набираться из отдельных элементов, соединяемых между собой прямым или косым прирубом. Бабка и затяжка соединяются через хомут.
Можно заметить, что все существующие конструкции ферм с висячими стропилами являются лишь усовершенствованиями треугольной шарнирной фермы. Остальные элементы, такие как бабки, ригели и затяжки, только повышают жёсткость системы и позволяют использовать её для больших пролётов.
Вот небольшой и общий видео обзор висячей треугольной стропильной системы:
Для создания надёжной и функциональной стропильной системы любого типа необходимо правильно стыковать между собой все элементы. Только в этом случае они будут выполнять надлежащую функцию и предотвратят деформацию.
В верхней точке стропильные балки совмещаются и стыкуются путём врубки, встык или внахлёст. Этот узел конструкции называется коньковым. Крепление встык предполагает обрезку стропил под углом и скрепление их с помощью металлических или деревянных накладок. При соединение внахлёст же стропильные ноги накладываются друг на друга и соединяются болтами или шпильками, а ненужные углы обрезаются.
Соединение врубкой вполдерева похоже на соединение внахлест. Но в этом случае верхушки стропил накладывают друг на друга после выпиливания выемок в половину толщины бруса. Потом выпиленные части соединяют, в них просверливают сквозное отверстие и стягивают их болтом.
Видеоролик об ещё одном интересном и надёжном способе стыковки стропильных балок «в замок»:
При создании висячей стропильной системы приходится часто стыковать между собой основания балок и затяжку. Обычно для такого соединения применяется лобовая врубка с одинарным или двойным зубом. Также может использоваться крепление встык. Приподнятая затяжка накладывается на стропила встык с последующей фиксацией с помощью болтов.
Как было уже сказано, стропила соединяются с мауэрлатом подвижным или жёстким способом. Первый вариант выполняется с использованием скользящих металлических пластин и плоских крюков, что допускает незначительные смещения балок. Для жёсткого крепления используется врубка зубом или крепление с опорным бруском.
Висячие стропила, их конструкция и узлы требуют точного расчёта, потому что представляют собой сложную систему. На этапе проектирования нужно учесть множество факторов и все эксплуатационные особенности здания. Ошибочные данные могут привести к деформациям кровли и даже к её обрушению.
Расчёт висячей стропильной системы лучше доверить профессионалам. Но можно использовать уже готовый проект постройки. Для того же, чтобы примерно прикинуть расходы на создание такой крыши и сравнить технологии, можно воспользоваться онлайн калькулятором стропильной системы. В интернете таких сервисов достаточно много.
Для расчёта необходимы такие параметры:
Результатом расчёта будут такие параметры, как сечение стропил, величина шага, а также тип и форма ферм.
Этот видеоролик рассказывает об основных принципах расчёта стропильной системы дома:
После того, как тип стропильной системы выбран и имеется проект со всеми расчётами и с указанием всех значений, можно переходить к монтажным работам.
Есть определённая последовательность действий при монтаже висячей стропильной системы:
Далее между первой и последней фермой натягивается верёвка, на которую потом ориентируются при установке следующих элементов.
Оставшиеся арки выставляют между фронтонами с шагом, предусмотренным проектом. Уровень арок по высоте контролируют натянутой верёвкой. Для исправления небольших погрешностей в размерах, высоту регулируют путем подкладки под стропилины деревянных дощечек.
На этом монтаж стропильной системы заканчивается. Далее следует укладка изоляционных материалов и установка кровельного покрытия.
Вот интересный видеоролик о монтаже висячей стропильной системы:
Висячие стропила – одна из разновидностей стропильной системы, отличающаяся тем, что она не требует никакой внутренней опоры. Благодаря особой конструкции, с помощью такой технологии можно перекрывать постройки с большими пролётами. Чаще всего висячая стропильная система состоит из ферм, реже – из арок. Технология проверена временем и хорошо зарекомендовала себя в качестве стропильной системы, как жилых домов, так и промышленных помещений.
Висячие стропила — это несущая конструкция крыши, которая опирается только на две крайние точки (стены здания) без промежуточных опор. Они работают на сжатие и изгиб, передавая на опорные стены значительные распирающие горизонтальные силы. Для нейтрализации этого распорного усилия стропильные ноги соединяются в основании горизонтальной балкой — затяжкой.
Главное отличие заключается в наличии промежуточных опор: наслонные опираются на внутренние стены или столбы, а висячие — только на внешние стены каркаса здания. Висячие стропила создают сильный горизонтальный распор и требуют установки стягивающих элементов (затяжек). Наслонная система передает только вертикальные нагрузки и конструктивно проще для больших пролетов при наличии опор.
Затяжка — это горизонтальный брус, жестко связывающий противоположные стропильные ноги в треугольную ферму. Ее основная функция заключается в компенсации распирающего усилия, которое стропила под весом крыши передают на наружные стены строения. Благодаря затяжке на стены направляется только вертикальная нагрузка, что предотвращает расхождение конструкции.
Бабкой называют вертикальный подвесной брус (стойку), связывающий коньковый узел с горизонтальной затяжкой в висячих стропильных системах. Она работает на растяжение и предотвращает провисание длинной затяжки под собственным весом. Важной особенностью монтажа является создание зазора между нижним концом бабки и затяжкой для обеспечения правильной работы элемента.
Ригель — это горизонтальная перемычка, соединяющая две стропильные ноги в верхней части конструкции ближе к коньку. В отличие от затяжки, он работает на сжатие и используется для уменьшения прогиба стропил при высоких снеговых или ветровых нагрузках. Установка ригеля позволяет делать стропильные балки более длинными и использовать материал меньшего сечения.
Без дополнительных усиливающих элементов висячие стропила надежно перекрывают свободный пролет длиной до 6 метров. При интеграции ригеля этот показатель увеличивается до 8 метров, а с установкой вертикального подвеса (бабки) и подкосов можно закрывать пролеты до 12-15 метров. Превышение этих длиновых параметров требует расчета полноценной деревянной фермы.
Соединение стропил в коньке выполняется встык, внахлест или методом врубки «вполдерева». Для жесткой фиксации торцы стропиных ног запиливают под нужным углом, плотно стыкуют и стягивают сквозными болтами с шайбами. Дополнительно узел усиливают деревянными накладками или металлическими зубчатыми пластинами с двух сторон.
Крепление выполняется жестким или скользящим способом в зависимости от материала стен строения. Жесткий узел монтируется со специальным запилом (опорным зубом) на стропиле и фиксируется стальными уголками, скобами либо длинными гвоздями. Скользящее крепление на специальных металлических салазках применяется на рубленых домах из бруса или бревен для компенсации их усадки.
Размеры сечения стропил подбираются под расчетную снеговую нагрузку, угол наклона ската здания и его пролет. В стандартном частном строительстве используют обрезную доску толщиной 50 мм и шириной 150 мм или 200 мм. При тяжелой кровле или шаге стропил более 1 метра переходят на спаренные доски или брус сечением от 100х150 мм.
Оптимальный шаг установки стропильных ног лежит в границах от 60 до 120 см. Чаще всего выбирают шаг 58-59 см «в свету», что позволяет плотно укладывать стандартный минераловатный утеплитель без подрезки. Под тяжелые типы черепицы шаг уменьшают, а под легкие листовые материалы его можно пропорционально увеличить.
Комментарии
Отзывов нет. Будьте первым!