Висячие стропила: узлы, применение
Содержание
- Конструкции крыш с висячими стропилами
- Варианты конструкций с висячими стропилами, их схемы и узлы
- Простейшая арочная конструкция без элементов усиления
- Арочная схема с внутренними усиливающими элементами
- Конструкция с поднятой затяжкой
Выбор схемы крыши определяется климатическими условиями, количеством осадков, конструкцией дома и в большей мере опытом строительства. В основе классической двухскатной крыши дома лежит применение стропильных балок, соединенных в вершине треугольника – венце или коньке, и служащих каркасом для обрешетки и собственно кровли. Такие стропильные балки, или стропильные ноги, образуют жесткий замкнутый каркас, очень прочный и устойчивый к осадкам и ветровой нагрузке.
Различают наслонные и висячие стропила. Главным отличием в устройстве стропил является то, каким способом передается вес крыши на стены. Для простого дома, не имеющего внутри коробки несущих внутренних стен-перегородок, нет возможности подпереть потолочные стойки, поэтому стропильные балки опираются только на наружные стены.
Такие стропила называют висячими. Крайние опоры двух стропильных ног всегда соединяются между собой третьим элементом – затяжкой. Это мощная и прочная балка, применение которой позволяет убрать львиную долю распирающих нагрузок от стропил. Висячие стропила всегда применяются с затяжкой.
Конструкции крыш с висячими стропилами
Различают несколько основных конструкций крыш с висячими стропилами:
- Простой треугольник без дополнительных элементов усиления;
- Треугольная арочная конструкция с внутренними усиливающими узлами – бабкой, подкосами и ригелем;
- Арочная треугольная конструкция с поднятой поперечной балкой, мансардного типа.
Если в каркасе стропильной системы есть дополнительные опоры каркаса на внутренние стены дома, такие стропила называют наслонными. В отличие от висячих стропил, они проще и легче в применении и изготовлении, используется меньше материала, но требуют «нарезки» внутреннего пространства коробки дома дополнительными внутренними стенами или опорными узлами.
Находят применение для легких крыш небольших домов.
Конкретное устройство и конструкция двухскатной крыши на висячих стропилах во многом зависят от параметров здания. В северных широтах с большим количеством снега и дождя находят применение двухскатные высокие крыши с висячими стропилами, имеющими небольшой угол вершины треугольной арки. Как следствие, — применение крутого наклона ската кровли. Применение системы на висячих стропильных балках потребует значительного усиления узлов внутренних перекрытий вследствие значительных нагрузок из-за большой парусности конструкции.
На южных широтах, наоборот, дома имеют скаты крыш очень пологие и легкие, поэтому находят применение крыши, в которых висячие стропильные ноги чередуются с наслонными.
Среди подавляющего большинства современных построек чаще всего находит применение конструкция крыши с висячими стропилами, именно она зарекомендовала себя, как наиболее удобная и практичная:
- Внутреннее пространство помещения дома не уменьшается из-за необходимости обеспечить дополнительную опору, как в случае применения наслонных стропильных брусов;
- Конструкция получается прочнее, все силовые элементы каркаса спрятаны в чердачном пространстве;
- Узлы конструкции проще и легче ремонтируются, чем в других схемах.
Важно! Несмотря на кажущуюся простоту изготовления конструкции с висячими стропильными ногами, работы по их расчету и установке требуют знаний и навыков плотницких работ, пренебрежение точностью и качеством соединений и состыковки балок делает тяжелые брусья и бревна потенциально опасными для хозяев дома.
Варианты конструкций с висячими стропилами, их схемы и узлы
Стоит отметить, что применение в конструкции висячих стропильных брусов позволяет применить в качестве подошвы для опоры стропильных ног на верхнюю часть каменной стены обычную 50мм дубовую доску, что упрощает и удешевляет работы.
Простейшая арочная конструкция без элементов усиления
Среди особенностей каркаса стоит отметить два момента. Первый – узел соединения опоры с затяжкой должен выполняться с соблюдением требований СНиП, а именно – осевая линия балки затяжки должна проходить по центру ослабленного сечения соединения. Это хорошо видно на схеме.
Вторым является требование места установки опоры, в котором соединены конец стропильной ноги и затяжки, в центре подложки или мауэрлата.
Точнее, воображаемая точка пересечения осей балок стропила и затяжки должна располагаться над продольной осью подкладочной доски. Высота конька в обычном исполнении рекомендуется не выше шестой части длины затяжки.
Чаще всего в узле соединения конца стропила и окончания бревна затяжки применяют способ врезания одним зубом и «двойным» зубом. Принцип выполнения пазов хорошо понятен из схемы. Прочность узла соединения в обоих случаях удовлетворительная, второй вариант применяют, если толщина балки затяжки невелика, или используется менее стойкая к смятию древесина. Скрепляется узел с помощью болтового соединения, обшивки досками и гвоздями, либо посредством листов металла.
Узлы соединения подготавливают и подгоняют до поднятия балок на верхушку дома, далее идет только закручивание гаек и забивание гвоздей. Большинство работ выполняется с применением шаблонной пары стропил, по ним размечают отверстия и места врубки.
В коньковом узле применяют так называемое сопряжение концов стропильных балок небольшим несовпадением их осей в плоскости контакта, что усиливает жесткость их соединения.
Арочная схема с внутренними усиливающими элементами
По приведенной схеме изготавливается подавляющее большинство крыш с длиной пролета крыши, превышающей шесть метров. Как правило, это большие и высокие помещения ангарного типа. Конструктивно можно увеличить толщину балки затяжки, чтобы избежать прогиба, это дорого, неэффективно и увеличивает вес всего строения. Более рациональным является применение узлов усиления с дополнительными балками, перераспределяющими нагрузку. Самыми распространенными можно назвать ригель, бабку или подвеску, и приподнятую затяжку. Все они призваны увеличить устойчивость арки с висячими стропилами.
Подвеска зачастую позволяет вместо одной длинной балки затяжки использовать две в половину длины пролета. Обе части соединяют в центральном Т-образном узле. Как правило, в месте соединения добавляется узел крепления – хомут для дополнительной легкой стойки, называемой подвесом, или бабкой. По сути, такая конструкция идентична предыдущей, так как не меняет распределение сил и нагрузок в висячих стропилах.
Применение подвеса позволяет перенести часть вертикальной нагрузки на пролет на узел конькового соединения висячих стропил.
Большие пролеты автоматически влекут за собой увеличение длины самих висячих стропил. Возможный прогиб балок висячих стропил компенсируется применением дополнительного узла подкосов. Стойки подкосов устанавливаются попарно и абсолютно симметрично. Узел крепления к подвесу обычно представляет собой вырез в теле балки подвеса двух одинаковых пазов с опорной площадкой. Для крепления к стропилам находит применение узел жесткого крепления, аналогичный соединению концов затяжки и висячего стропила.
Конструкция с поднятой затяжкой
Устройство крыши на висячих стропилах с поднятой затяжкой сложнее предыдущих схем. Зачастую подобные варианты имеют увеличенное число узлов соединения, требуют более тщательного измерения и точного сопряжения элементов. Схема находит применение в домах, где чердачное помещение планируется выполнить, как мансарду.
В основе схемы лежит новое применение затяжки и узлов крепления.
Она поднята на две трети от высоты конька крыши и жестко соединяется с помощью двух косых пазов. Такой узел крепления называется «полусковородным» и дополнительно усиливается болтами или шипами. Выполнение такого узла требует немалой сноровки и хорошей практики.
Жесткое закрепление затяжки требует применения специального узла опоры висячих стропил. Одну из точек опоры делают скользящей, или «ползающей» по мауэрлату или опорному брусу. Это нужно для выравнивания нагрузки на конструкцию арки, если один из скатов крыши будет нагружен больше другого. В ряде случаев опорные «ползуны» изготавливают с выносом конца стропил за наружную плоскость стены. Ассиметричное усилие через висячие стропила и крепления приведет к выравниванию положения второго ската крыши. Зачастую подобная ситуация возникает для крыш с углом ската выше 30о при сильном ветре.
.
Если в будущем мансардном помещении запланировано утепление и гидроизоляция потолка, основу которого будут выполнять балки затяжки, последние усиливают установкой узла подвески с помощью хомутов.
Важно! Подобная конструкция всегда получается сложной в распределении нагрузки, и при расчете параметров узлов требуется применение знаний профессионального строителя-конструктора.
Виды крыш частных домов
Как правильно крыть крышу шифером
Как крыть крышу профнастилом своими руками
Устройство кровельного пирога под профнастил
устройство конструкции, расчет и инструкция установки
Висячий вид стропил опирается на стены сооружения исключительно концами и устраивается при наличии расстояния между соседними опорами не более шести метров. Кровельные конструкции, имеющие более широкий пролёт, требуют выполнения укреплений посредством ригелей и затяжек в верхней части конькового элемента. Использованию подлежит не только деревянная, но и металлическая система затяжек.
[contents]
Отличие висячих от наслонных стропил
Основное отличие между двумя стропильными конструкциями заключается в характере стропильной опоры. И если при монтаже висячей стропильной системы ноги имеют непосредственный упор в стены сооружения, но для наслонных стропил характерно наличие специальных элементов, создающих дополнительную опорную точку.
Отличие висячих и наслонных стропил
Висячие стропила обладают определённой конструкционной сложностью и значительным весом по сравнению с наслонной системой. Однако, именно система висячих стропил относится к оптимальному варианту для перекрытия пролётов, с шириной не менее шести и не более десяти метров, а также для создания полноценного мансардного помещения.
Наслонная стропильная система может быть как распорной, так и безраспорной, с закреплением на мауэрлатной балке, а висячая стропильная система передаёт исключительно вертикальные усилия. Следует учитывать, что на конструкцию висячих стропил требуется больше строительного материала, что сказывается на общей стоимости возводимой конструкции.
Применение висячих стропил
Основное применение такой стропильной системы заключается в возможности использования при отсутствии в сооружении внутренних несущих стен. Подобная конструкция не обладает центральной опорой, а местом сочленения с сооружением служат стены здания. Второй конец висячих стропил имеет опору на верхних краях встречных стропил.
Кроме того, для стропильных ног висячих конструкций характерно полное отсутствие создания горизонтальных нагрузок, что обусловлено обеспечением распорного напряжения не передающегося на стены здания. Чтобы уменьшить усилия требуется применять специальные затяжки. Основное предназначение этих затяжек заключается в объединении нескольких конструкционных элементов.
Наиболее востребованы стропила висячие для создания сложных кровельных конструкций.
Виды конструкций крыши
Особенностью конструкции, опирающейся исключительно на края стен здания без наличия опоры центрального типа, является наличие пяти видов функционирования.
С подвеской или бабкой
Относится к морально устаревшей схеме и заключается в подвешивании затяжки к арочному коньку. Деревянная подвеска называется бабкой, а железная — тяжем. Затяжка может быть выполнена из укороченных элементов, которые состыкуются на хомуте подвески посредством косого или прямого прируба и скручивания болтами.
Полученная подвеска работает исключительно на растяжение от прогиба самой затяжки, что обусловлено собственным весом. Подвеска может быть выполнена из конструктивно подходящего материала.
Конструкция стропильной системы с подвеской или бабкой
Треугольные трехшарнирные арки
Висячие стропила обладают формой замкнутого треугольника, что называется трехшарнирной треугольной аркой, где стропила работают на изгиб, затяжка работает на растяжение. Показатель минимальной высоты конькового подъёма не должен быть меньше 1/6 пролёта арки.
Конструкция стропильной системы с треугольной трехшарнирной аркой
Стропильные арки с приподнятой затяжкой
Востребованное соединение для зданий с полноценным мансардным помещением.
При установке затяжки соблюдается сдвиг вверх. Растягивающее напряжение, воспринимаемое затяжкой, прямо пропорционально высоте её расположения. Такой безраспорный тип конструкции характеризуется опиранием стропил на мауэрлат согласно схеме для любых шарнирно подвижных опор. Таким образом опора низа стропил выполняется по принципу своеобразного ползуна.
Стропильные арки с приподнятой затяжкой
Треугольные арки с ригелем
Конструкция с ригелем
В таком соединении заменяется нижний опорный узел с ползуна на неподвижную опору шарнирного типа. Характерная врубка в мауэрлат зубом или посредством использования специального опорного бруска, что обуславливает конструкционную устойчивость арки, которая приобретает распорные функции и передаёт горизонтальное напряжение на мауэрлат и стены. Балки мауэрлата нуждаются в жёстком креплении к стенам.
Треугольные арки с подкосами
Ещё одна морально устаревшая схеме, которая является неким подобием модернизированной трехшарнирной треугольной арки с подвеской или бабкой.
Чтобы уменьшить прогиб и увеличить длину стропил используются подкосы, низ которых упирают в подвеску или бабку. Напряжение от прогибающихся стропил передаётся подкосам, растягивающими подвеску в которую врублены.
Растянутая подвеска утягивает за собой узел конька и стропильный верх, что вызывает сжимание подкосов. Полученное круговое движение всех внутренних напряжений позволяет получить довольно жёсткую конструкцию арки.
С подкосами
Устройство стропильной системы
Наиболее простой вариант фермы на основе висячих стропил представляет собой треугольник, состоящий из двух стропильных ног, которые упираются вверху друг в друга и дополнены затяжкой. Такой тип конструкции является распорной системой без передачи напряжения на стены. Основной распор нейтрализуется посредством затяжки.
Таким образом распор остаётся в системе и не имеет внешних проявлений, что позволяет упростить устройство стропильной системы и узлов опоры на стены. Висячие стропила не нуждается в обязательном обустройстве мауэрлата, а на слой гидроизоляции можно подложить только деревянную доску, требующуюся для горизонтального выравнивания ферм и увеличения площади узловой опоры.
Проводим расчёт
Для выполнения правильного расчёта любой стропильной системы, рекомендуется использовать компьютерные программы или формулы. Для висячей стропильной системы следует учитывать полное отсутствие опорных балок. Показатель длины покрываемого пролёта не имеет существенного значения.
Чтобы обеспечить необходимую кровельную жёсткость, а также предотвратить возможное смещение стропильных ног, необходимо рассчитать количество и размеры подкосов, ригелей, стоек и прогонов.
Все производимые расчёты должны базироваться на следующих особенностях:
- чтобы получить точные расчёты по количеству необходимого материала следует составить схему, а также план и раскладку предполагаемой стропильной системы с отображением всех конструкционных элементов, указанием их количества и точных размеров;
- правильный расчёт размеров с учётом длины необходимого пиломатериала позволяет скомпоновать основные конструктивные элементы и минимизировать количество отходов;
- следует учитывать, что в точках повышенных нагрузок в схему для расчёта необходимо включить стропила спаренного типа;
- подбор сечения для стропильных ног производится на основании подсчётов суммарных нагрузок на всю кровельную площадь, а также на площадь одного квадратного метра;
- стропильные балки целесообразно изготавливать из древесины наиболее высокого качества, без сучков, трещин и других дефектов;
- минимальное сечение брусов для затяжек и прогонов составляет порядка 50 × 150 миллиметров, а стойки, ригели, подкосы и другие вспомогательные элементы выполняются из бруса с сечением 100 × 100 или 150 × 150 миллиметров.
Инструкция по установке
Выполнение кровельной конструкции базируется на нескольких этапах:
- установка мауэрлата и балок перекрытия. Установка стоек и прогонов не требуется. Рекомендуется отметить центр крыши в месте пролегания конька посредством временной фиксации досок на центрах фронтонов.
- выполнение шаблона. Доска прикладывается нижним концом на уровень мауэрлата, а верхний конец располагается на сделанной отметке высоты. Верхний запил отмечается на крае доски, который обозначает центр крыши, а для нижнего запила должна отмечаться точка на треть ширины доски в месте стыковки с мауэрлатом. Такой шаблон требуется для уточнения симметричности стропил.
- подготовка стропильных ног по шаблону. Готовые стропила раскладывают попарно и крепят металлическими накладками и саморезами или шпильками на уровне верхних срезов. Нижняя часть полученных ферм крепится посредством уголков и саморезов или гвоздей к мауэрлату.
- установка затяжек или ригелей. При помощи досок соответствующей длины стягиваются стропильные ноги. Общее количество ригелей и показатель высоты их расположения зависят от конструкционных особенностей крыши.
Технология крепления узлов
Если необходимо получить более длинные стропильные ноги, то следует выполнить наращивание посредством следующих методов:
- наращивание встык;
- метод внахлёст;
- способ косого прируба;
- наращивание тремя досками;
- наращивание посредством опоры на прогон.
Что еще нужно знать при монтаже своими руками смотрите в видео.
Устройство карнизного свеса
Проект стропильной системы может не предполагать устройство карнизного свеса, что требует возведение такого элемента после устройства стропильной конструкции. Кровельный свес выполняется при помощи наращивания стропильных ног специальной доской-«кобылкой».
Стандартная длина такого вылета не должна быть менее сорока сантиметров. Оптимальный размер карнизного свеса должен составлять около шестидесяти сантиметров. Кобылка крепится к стропильной ноге с выдерживанием незначительного просвета, который необходимо частично заполнить вкладышем из короткой доски. Для крепления используются гвозди, пара которых забивается с противоположной стороны, а затем загибается.
Заключение
При возведении сооружений, не обладающих несущими капитальными стенами, следует применять висячую стропильную конструкцию.
Висячая стропильная конструкция выполняется посредством стягивания ригелями или затяжками, и чаще всего используется для возведения простых двускатных крыш или в качестве верхней стропильной системы мансардной крыши.
В висячей стропильной конструкции отсутствует коньковый прогон, а верхняя часть симметричных стропильных ног в качестве опоры использует друг друга.
Строительство стропил
Опубликовано пользователем
Узнайте, как возводить сложные кровельные системы со стропилами.
Это руководство включает пошаговые подходы и современные калькуляторы для каждого сценария.
Подъем стропил
Первым шагом является прямое измерение пролета. Обычно это расстояние от внешней стороны стены до внешней стороны стены. Сложные кровельные системы могут иметь пролеты, которые очень трудно определить, и это должны делать только опытные профессионалы. Убедитесь, что пролет одинаков на обоих концах, несущие стены прямые и правильно закреплены. Если есть потолок, то он должен быть выполнен в соответствии с этими спецификациями с правильно прибитыми боковыми скобами. Рассыпьте листы настила по балкам для более безопасных условий труда.
Используйте один из этих калькуляторов стропил , чтобы определить подъем, прогон, длину стропил и высоту лесов. Используйте размеры, определенные калькулятором, чтобы выложить схему стропил. С помощью шаблона разметьте три стропила и распилите их. Подготовьте коньковую доску, а затем установите безопасные леса.
Поставьте две стропила на один конец.
Поместите временный блок 2 x 4 между стропилами. Обратите особое внимание на подгонку разрезов. Если есть проблема, то найти ее сейчас. Блок должен быть такой же длины, как и ширина коньковой доски. Прибейте 2 x 4, как галстук-воротник, прямо под временным блоком. Скрепите стропила сверху вниз и отвесьте фронтон. Измерьте длину временной опоры от нижней части конька до вершины блока поперек потолочных балок. Убедитесь, что у вас достаточно рук, чтобы повесить гребень.
Удалите блок между стропилами и вставьте коньковую доску сверху. Прибейте конек к стропилам и установите другой конец на временную опору. Не забывайте держаться за него до тех пор, пока третье стропило не будет прикреплено к концу коньковой доски. Он должен сломаться на полпути к хребту. Теперь скелет стабилен.
Шатровые крыши требуют несколько иного подхода, чем двускатные. Используйте прогон, определенный калькулятором стропил вальмовой крыши, чтобы отметить центральное стропило на короткой стороне. На обеих длинных стенах сделайте отметку для торцевого простого стропила, отмерив от короткой стены и отметив прогон (установлен впереди).
Сделайте это на всех четырех углах, если это применимо. Остальные стропила по углам будут нарожными по углам, а обычные стропила будут находиться между отметками.
От центрального стропила на каждом конце отложите любой используемый центр. Сделайте то же самое обратно к каждому углу от каждой общей отметки. Обычная компоновка стропил не имеет значения, какой конец остается правильным; макет будет меняться в любом случае. Начните с обычных стропил на одном конце при создании каркаса.
Массивные коньковые балки
Применение, требующее массивных коньковых балок, таких как 40-футовый монстр ниже, должно выполняться только с помощью тележки со стрелой. Балки слишком тяжелые, чтобы с ними можно было справиться вручную. 2 x 12 x 24 фута — это максимум, с которым могут справиться два опытных плотника, если с ним справится человек.
Эта ферма поддерживает весь вес системы крыши.
Как повесить потолочные балки | Главная Руководства
Автор: SF Gate Contributor Обновлено 27 января 2021 г.
Потолочные балки поддерживают все, что находится прямо над ними: чердачное помещение, плоскую крышу или второй этаж, в зависимости от ваших строительных планов. Они также помогают удерживать стены дома от расползания и падения. Строительные нормы и правила предписывают, чтобы потолочные балки прикреплялись, а не свисали, либо к стропилам крыши, либо к верхним плитам наружных стен; три гвоздя должны быть забиты через балку, чтобы закрепить ее на месте. Есть одно место, где потолочная балка действительно может «висеть». Здесь он встречается с балкой на внутренней или «перегородочной» стене. Соединение, соответствующее нормам, включает в себя использование подвесок на металлических балках, таких же, как те, которые используются на открытых палубах.
1.
Отметьте балку, как правило, двойную или тройную 2 на 8, с положением потолочных балок в соответствии с вашим архитектурным планом — обычно через каждые 16 дюймов по центру, особенно в сейсмических районах, но в некоторых случаях 24 дюйма по центру.
2.
С помощью темного маркера отметьте среднюю линию на одном конце куска пиломатериала размером 2 дюйма, который соответствует размеру вашей балки. Держите обрезок до первой отметки центра, которая указывает на расположение балки, совместив отметку средней линии с отметкой центра. Держите 6-дюймовый спиртовой уровень против лома, чтобы проверить его по отвесу. Отметьте свободной рукой контур обрезка, где он встречается с балкой, чтобы создать пару параллельных линий компоновки. Поместите «X» между линиями макета.
3.
Поверх стеновой плиты уложите потолочную балку, которую также разметьте линиями разметки в соответствии с вашим проектным планом. Попросите помощника удерживать балку вертикально на верхней пластине стены и в пределах линий компоновки. В качестве альтернативы прикрепите балку к соответствующему стропилу, если вы устанавливаете потолок на верхнем этаже дома с наклонной крышей.
4.
Прижмите другой конец потолочной балки к балке в пределах линии компоновки.
