Как построить висячую стропильную систему двухскатной крыши?

Стропильные балки двускатных крыш бывают с наслонными и висячими стропилами. Последние получили своё название благодаря отсутствию внутренних дополнительных опор.

Висячие стропила, как бы нависают над домом. Какие бывают висячие системы, как правильно рассчитать и смонтировать их – про всё это есть в данной статье.

Критерии выбора такой стропильной системы

Сами по себе висячие стропильные ноги не могут существовать. Они работают в стропильной системе совместно с другими элементами такими, как затяжки, бабки, стойки, ригели, подкосы и пр. Вместе с ними стропила образуют замкнутые конструкции: фермы или арки.

Висячий опорный какркас может сохранять внутреннее пространство свободным от промежуточных опор. Несмотря на это, двускатные крыши способны выдерживать нагрузки на пролётах до 17 м. Застройщики выбирают их, если планируется обустройство мансарды. Ещё их выбирают при отсутствии в доме внутренних несущих стен.

Правильное устройство

Создание опорного каркаса для кровли с висячими стропилами начинается с составления проекта. Главной особенностью стропильной системы является отсутствие опорных вертикальных конструкций посередине перекрытия внутри крыши. Простота устройства висячей системы двускатной крыши привлекает застройщиков. Между тем, существуют различные решения опорных узлов кровли.

На этапе проектирования важно учесть весь комплекс нагрузок, которые будет испытывать кровля. От этого будет зависеть величина сечения опорных деревянных элементов, в том числе висячих стропил.

Внимание. Шаг стропил является стабильным параметром – 600 мм по осям балок. Это связано с общепринятой такой шириной утеплительных материалов. Промежуток между стропилами составляет около 580 мм, что даёт возможность вкладывать маты из минваты или другого вида теплоизоляции с небольшим усилием. За счёт этого пласты утеплителя прочно удерживаются между стропилами без дополнительных креплений.

Разновидности конструкции

Когда расстояние между внешними стенами составляет больше 6 м, то стропильный каркас усиливают подкосами, вертикальными тяжами (бабками) и затяжками из двух срощенных элементов. На нижнем рисунке представлены примеры усиления стропильного каркаса при разной величине пролёта.

По способу формирования основных узлов висячие системы подразделяют на пять разновидностей:

1. Классическая шарнирная треугольная арка.
2. Арка с подвеской.
3. Арка с верхней затяжкой.
4. Арка с ригелем.
5. Арка с подкосами и подвеской.

Классическая шарнирная треугольная

Ферма представляет арку в виде треугольника. Две наклонные балки, которые опираются на горизонтальный брус (мауэрлат) и сходятся вверху в коньке. Противоположные узлы опирания стягиваются затяжкой, которая является балкой перекрытия. Обязательное условие формирования фермы — это расстояние между коньковым ригелем и перекрытием должно быть не меньше 1/6 длины пролёта.

Стропила, изгибаясь под нагрузкой атмосферных осадков, ветра, веса кровельного покрытия и собственного веса, стремятся раздвинуть стены. Затяжка растягиваясь, сдерживает распор. В то же время схватка не является несущей. Её не обязательно делать деревянной, а заменить тяжем из металлопрофиля.

Работа трёхшарнирной арки

С подвеской

Схему с подвеской применяют при пролёте больше 6 м. Чем больше расстояние между наружными ограждениями, тем длиннее схватка, которая будет сильнее прогибаться от собственного веса. Чтобы минимизировать прогиб, затяжку подвешивают через бабку к коньковому прогону. Подвеску делают из бруса или металлопроката.

Справка. В качестве подвески лучше использовать арматурный стержень периодического профиля диаметром 10 – 12 мм. Металлический стержень лучше древесины работает на растяжение. Затяжка, собранная из двух частей, образует с бабкой шарнир. В результате подвеска работает только на растяжение.

Усиление затяжки подвеской (бабкой)

С верхней затяжкой

Затяжка является отдельным от балки перекрытия, самостоятельным элементом. Балку поднимают вверх таким образом, чтобы она, кроме своей основной функции, служила для обшивки потолка мансарды. Стропильные ноги опираются на мауэрлат через узлы скольжения. Чтобы система была уравновешенной, стропила выносят за пределы стен до 500 мм.

Арка с верхней затяжкой

Мансарда потребует высоту потолка не менее 2,2 метра, что и будет являться высотой затяжки. Соответственно высота крыши будет около 3 метров и выше. Несущую способность затяжки нужно рассчитывать, учитывая устройство подвесного потолка в мансарде.

С ригелем

Трёхшарнирная арка с ригелем с виду похожа на конструкцию с верхней затяжкой. Существенные отличия состоят в том, что вместо скользящего узла стропильную ногу жёстко крепят к мауэрлату врубом. Неподвижность узла подкрепляется опорным бруском. Из-за этого меняется характер конструкции.

Система работает на распор. Стропила выпирают стены наружу. Схватка перестаёт работать на растяжение, наоборот начинает подвергаться сжатию. Поэтому балку называют ригелем.

Арка с ригелем

С подкосами и подвеской

Такую схему применяют, когда большая длина стропильных ног вызывает существенные прогибы под собственным весом. Чтобы компенсировать излишние напряжения, систему усиливают подкосами.

Эти балки подпирают стропильные ноги, снизу упираясь в бабку. Образуется жёсткая конструкция, в которой стропильные ноги под внешней нагрузкой прогибаются, давя на подкосы. Подвеска растягивается, притягивая к себе коньковый брус. Одновременно с этим стропила поджимают подкосы.

Арка с подкосами и бабкой

Все пять висячих арок являются вариантами классической трёхшарнирной системы. Отличия составляют элементы усиления такие, как бабки, ригели, подкосы, увеличивающие жесткость стропил.

Внимание. При длинных стропилах соответственно и затяжка большей длины. Чтобы не искать длинномер, затяжку составляют из двух частей, соединённых посередине пролёта косым срезом, к которому подсоединяют хомутом бабку.

Особености при расчёте двускатной кровли

При подготовке проекта крыши с висячими стропилами необходимо произвести точный расчёт всего опорного каркаса кровли. Поэтому собирают следующие данные:

• размеры дома в плане и по вертикали;
• материал стен;
• наличие несущих внутренних стен;
• тип мансарды;
• предельные нагрузки на стены;
• вид конструкции висячей системы;
• снеговая и ветровая нагрузка;
• угол наклона скатов крыши;
• материал кровельного покрытия.

Правила монтажа

Монтаж висячих стропил на строительстве дома выполняется по следующим правилам.

1. Со стороны фронтонов по центру устанавливают два вертикальных бруса или доски. На них отмечают высоту конькового прогона.
2. Готовят шаблон стропильной ноги, прислоняя доску к мауэрлату и отметке высоты конька. На шаблоне отмечают границы верхних и нижних запилов.
3. По шаблону готовят стропила в нужном количестве. Половина ног будет зеркальным отражением других стропил. На них делают отметки левых и правых балок. Раскладывают попарно.
4. Вверху стропила скрепляют внахлёст, встык или врубкой. Их нижние концы соединяют затяжкой. Устанавливают бабки и подкосы, если это предусмотрено схемой сборки.
5. Устанавливаю первые две фермы со стороны фронтонов. Их крепят к мауэрлату.
6. Между верхними узлами крепления стропил натягиваю шнур. По нему монтируют остальные фермы с рассчитанным шагом.
7. Вершины ферм подпирают коньковым прогоном. В некоторых случаях конёк опирают с обеих сторон на стойки.

После установки стропил и монтажа вторичных частей стропильной системы переходят к монтажу обрешётки, контробрешётки, гидроизоляции, пароизоляции и утеплителя. После этого приступают к укладке кровельного материала с системой водослива и ветрового карниза. Подробнее о строительстве двускатной крыши читайте здесь.

Заключение

Выбирая висячие стропильные ноги, застройщик должен опираться на точные расчёты нагрузки на кровлю, размер пролёта между несущими стенами и прочим параметрами. Если не хватает собственных знаний и опыта, то обращаются к профессиональным кровельщикам. Они сделают правильный расчёт стропильного каркаса, выполнят монтаж крыши с гарантийным сроком.