Помимо декоративных особенностей, кровля любых строений должна иметь качественный тип конструкции и быть высокопрочной. Эти факторы имеют первостепенное значение для надежности крыши, они достигаются при помощи монтажа стропил и каркаса, передающих необходимое давление на стены постройки.
В строительстве домов с опорными стенами необходимо применять узлы стропил наслонного типа.
В строениях с наличием опорных стен применяются узлы стропил наслонного типа. Они подразделяются на несколько видов, особенности которых рассмотрены ниже.
Узлы соединения стропильных конструкций
Основное преимущество таких стропил – это долгий срок службы, поскольку они размещаются в местах, где происходит постоянный воздухообмен. Это обстоятельство не позволяет сырости сохраняться в древесной структуре элементов конструкции, таким образом защищая их от гниения и разрушения. имеют простейшую конструкцию, поэтому их устройство не вызывает каких-либо проблем.
Узлы соединения стропильной системы включают в себя следующие детали:
- опорное основание;
- части, размещающиеся под стропилами;
- каркас.
Конструктивные особенности наслонных несущих для односкатного типа кровли оснащаются дополнительными опорами, боковая часть которых размещается на противоположных сторонах стен здания. Для двухскатного типа кровли дополнительно используются двойные стропильные ноги с уклоном. Их нижняя часть размещается в упор к стене, а верхняя часть опирается на прогон, поддерживаемый при помощи специальных стоек.
Если расстояние прохода увеличить, есть риск сгибания, поломки и дальнейшего прихода в неисправность стропильной ноги. Это можно предотвратить при помощи несущих частей, размещающихся под стропилами. Они состоят из специальных стоек и подпорок из досок, которые размещаются во время соединения опор. Такой подход позволяет укрепить наслонную конструкцию, придав ей больше надежности.
Опорные системы делятся на 2 основных типа: безраспорная и распорная.
Несущие узлы и метод крепления стропильного основания позволяют определить, создается ли распор на несущие стены.
Безраспорные наслонные стропила
В этой конструкции опорное основание монтируется на изгиб, оно не перераспределяет распирающее усиление на несущие стены. Обустройство безраспорной системы предполагает 3 различных вариации.
В первом случае внизу опорного основания закрепляется несущий брус или создается выемка и соединяется с мауэрлатом. В верхней части опоры создается выемка с большим размером и небольшим уклоном. Это нужно для предотвращения упора в прогон краевой частью, так как возникнет вероятность оказания давления на стропила, что приведет к прогибу.
Учитывая, что на концах опоры прогиб стремится к нулевой отметке, его все равно можно подрезать, но с небольшой оговоркой. Во всех случаях размер подреза должен быть меньше величины сечения опоры. Если по определенным обстоятельствам не удается осуществить подрезку, принято производить наращивание при помощи стропильных обрезков. Они закрепляются строительными пластинами со всех сторон.
В процессе установки потребуется создать наибольшую степень горизонтальности для покрытия верхней выемки. Изменив тип несущей опоры, существует вероятность образования распорной наслонной системы.
Во 2-ом случае нижняя часть опорной основы размещается на ползуне. Этот метод является самым популярным. Верхняя часть крепится на болтовом соединении или гвоздях. Крепление также делается путем упора стропил друг в друга, они соединяются при помощи монтажных пластин или древесных накладок.
Данный метод подразумевает закрепление опоры к мауэрлату с учетом задуманного интервала. Соединение можно создать посредством 2-х гвоздей, забивающихся под определенным наклоном в краевое покрытие, или при помощи 1-го, прибитого в верхнюю часть. Кроме того, можно воспользоваться любой пластиной смягченного типа.
В 3-м случае создается крепкое защемление конька. Если верхняя часть закрепляется таким образом, а нижняя размещается на ползуне, удается избежать возникновения распора на стены. Этот метод подразумевает образование повышенного давления на изгиб, но вместе с тем опорное основание больше защищено от прогиба. Крепкое защемление верхней части стропил позволяет обеспечить резервную надежность, увеличивающую несущую способность опоры.
Вышеперечисленные методы конструкции наслонных стропил имеют единый принцип построения: одна сторона опоры крепится на шарнире, а другая размещается на ползуне, что позволяет осуществлять поворот.
Закрепление на скользящих опорах осуществляется несколькими способами:
- забиванием гвоздей;
- строительными скобами;
- укрепляющими пластинами.
Все методы наделяют конструкцию неподвижностью при оказании неровного давления и при различной степени уклона кровли. Для этого потребуется опереть коньковый прогон краями на стенные фронтоны. Если упор будет сделан на стойки, то неподвижность не гарантируется.
2 и 3 методы обеспечивают неподвижность посредством равномерного давления на 2 ската кровли, а также идентичности степени их уклона. Практика показывает, что абсолютно равномерного давления на кровельные скаты не бывает. Это обусловлено атмосферными и погодными явлениями, так как растаявший снег и ветер оказывают различную степень нагрузки на каждый из скатов.
Первый метод позволяет создавать различную степень уклона кровельных скатов, отлично справляясь с неравномерным давлением. Но для этого потребуется добиться абсолютной вертикальности стропил, которые поддерживают крышной конек.
Распорные наслонные стропила
Для получения распорной системы во всех 3-х методах необходимо поменять двойной уровень опоры на одинарный. 1-ый метод подразумевает крепкое закрепление верхних частей опорной основы на болты или гвозди, образуя несущую на основе шарнира.
Узлы соединения для распорной системы являются практически такими же, как и для безраспорной. Давление на изгиб и защемление остается неизменными, образуя распор, оказывающий нагрузку на стены здания. Эта система включает в свою конструкцию и наслонные, и висячие опоры, поэтому ее принято называть гибридной.
Распорная конструкция статична, устойчива ко всем возможным типам давления, но для этого необходимо хорошо закрепить мауэрлат на стене. Монтаж коньковых прогонов также уменьшает распор. Его надежность можно повысить посредством увеличения количества опор и поперечин. Эта система больше всего подходит для построек, возведенных на основе бревен, бруса и облегченного бетона. Здания на бетонной, кирпичной и панельной основе гораздо лучше справляются с распором.
Детали, размещающиеся под стропилами
Для придания надежности конструкции необходимо оснастить ее поперечной схваткой. Этот метод слегка повышает устойчивость в узлах наслонных стропил. Закрепление схватки производится в пунктах пересечения опор, которые удерживают коньковый прогон. Она размещается на расстоянии 2 м от пола чердака, чтобы люди могли свободно перемещаться по нему. Если край стропила выносится за стену, надежность наслонной системы обеспечивается при любом типе давления.
Укрепляя поперечные схватки, необходимо высверливать идентичные с диаметром болтов отверстия или на 1 мм меньше. Если возникнет непредвиденная аварийная ситуация, схватка сработает моментально.
Повышение надежности наслонных стропил достигается при помощи дополнительного укрепления нижней части опор, удерживающих коньковый прогон. Однако это не всегда осуществимо, так как каждый чердак имеет свои особенности построения.
Если применяется подкос, стропила подпираются дополнительной стойкой, которая создает систему из 2-х пролетов. Он закрепляется под наклоном в 45° при помощи бруска или накладок.
Грамотный подбор системы наслонных стропил и ее конструктивных особенностей с учетом всех деталей обеспечит любую крышу высокой степенью прочности.
Это простые и понятные в деле возведения конструкции. Кроме того, узлы соединений элементов наслонных стропил наиболее отработаны.
Суть работы наслонных стропил
Наслонные стропила с двух сторон опираются на горизонтальные элементы конструкции. Здесь возможны два варианта.
Конструкция наслонных стропил: а - односкатной крыши; б - двухскатной крыши; в - схема работы наслонных стропил; 1 - мауэрлат; 2 - стропило; 3 - обрешётка; 4 - кобылка; 5 - коньковый прогон (конёк); 6- стойка; 7- подкос в плоскости стоек; 8 - подкос под стропило (в плоскости стропил); 9 - лежень.
В односкатных крышах оба конца стропил опираются на наружные стены. Учитывая возможную длину стропил 6,5 м, пролёт (расстояние между стенами) не должен превышать 5...5,5 м. Это простейшая стоечно-балочная конструкция, которая не включает в себя никаких дополнительных элементов.
Говоря о параметре наибольшей длины стропил, мы имеем в виду натуральное дерево, а не клеёную древесину, длина бруса из которой может быть значительно больше.
В двухскатных, четырёхскатных и многоскатных крышах нижний конец стропил также опирается на наружную стену, а верхний конец опирается на прогон:
- либо коньковый в случае равных пролётов,
- либо на прогон, расположенный ниже верхнего конца стропил - боковой, в случае неравных пролётов.
Прогон, в свою очередь, опирается на стойки, которые установлены на внутренние опоры - стены, колонны.
В обоих вариантах суть наслонных стропил остаётся - это работа стоечно-балочной системы, схема работы которой в случае наслонных стропил показана на рисунке.
Таким образом, получается, что достоинство простоты и незамысловатости наслонных стропил может быть перекрыто некоторыми недостатками такой системы в двух- и более скатных крышах:
- обязательное наличие внутренних опор, особенно стен, не позволяют спроектировать большие просторные помещения; отдельно стоящие опоры помогают несколько уменьшить степень этого недостатка;
- в домах, крыша которых решена с применением наслонных стропил, практически не проектируют верхний свет: вся стропильная конструкция закрывается чердачным перекрытием;
- полноценному использованию чердачного объёма, например, устройству мансардного просторного помещения, мешают стойки и подкосы между стойками и подкосы в плоскости стропил.
Указанные недостатки могут быть устранены при проектировании продольных подкосов, об этом позже.
Элементы наслонных стропильных конструкций
В изучении этого материала Вам нужно запастись терпением и вниманием, поскольку к рассмотрению будет предложено много рисунков, взаимосвязанных между собой.
Стропильные конструкции являются классическим примером многоэлементных конструкций.
Сопряжение элементов производятся с помощью врубок, нагелей, скоб, гвоздей, металлических накладок.
Какова роль каждого элемента в этой системе, посмотрим в односкатных и двухскатных с вальмовым скатом крышах.
Мауэрлат . Мауэрлат укладывается по верхнему обрезу стен и служит для равномерного распределения нагрузки от стропил на стену. Чтобы не произошло загнивания деревянного мауэрлата, его отделяют от каменной стены прослойкой из какого-либо гидроизолирующего материала: подойдёт рубероид, толь, гидроизол и другие материалы с подобными свойствами.
К мауэрлату стропила крепятся с помощью лобового упора или врубки.
Стропила выступают за внешнюю поверхность стены на 600...800мм, образуя таким образом карниз (свес); с помощью свеса отводятся от стены атмосферные осадки. При этом возможно два решения свеса крыши:
- свес крыши образуется за счёт консольного выноса стропил;
- свес формируется с помощью кобылки - подбитой к стропилу доски, увеличивающей таким образом длину стропила; кобылки просто прикрепляются сбоку к стропилам гвоздями.
В пределах свеса кровли просветы между стропилами зашивают каким-либо материалом, например досками.
Во избежание срыва кровли в ветреную погоду стропила необходимо закреплять противоветровыми связями. На рисунке показано, как это делается. Каждое второе стропило обкручивают хомутом из проволоки (0 4...6 мм), которую затем анкером (костылём) крепят к стене. Закрепление можно произвести к балочным элементам чердачного перекрытия, но это может неблагоприятно сказаться на работе перекрытия.
Схема разрезов стропильных конструкций четырехскатных крыш с вальмой
Схемы разрезов стропильных конструкций двухскатных крыш с вальмой: а - вид конструкции и продольный разрез; 6 - конструкция при центральном положении внутренней опоры; в - то же, при ее нецентральном положении; г - конструкция при двух внутренних опорах; 1 - коньковый прогон; 2 - стропило; 3 - мауэрлат; 4 - стойка; 5 - лежень; 6 - подкос в плоскости стропил; 7- схватка; 8 - прогон; 9 - накосное ребро; 10 - шпренгель; 11 - подкос в плоскости стоек; 12 - нарожник; 13 - кобылка; 14 - прибоина; 15 - брус под накосные ребра; 16 - обрешетка.
Узел опирания стропила на мауэрлат: а - опирание стропила без кобылки; б - то же, с кобылкой; в - опирание стропила на мауэрлат, закрепленный к стене проволочной скруткой; г - то же, при закреплении мауэрлата анкером; 1 - свес стропила; 2 - стропило; 3 - мауэрлат; 4 - противоветровая связь (скрутка из проволоки через одно стропило); 5- гидроизоляция; 6- анкер; 7- кобылка; 8- противоветровая связь; 9- проволока-скрутка, заложенная в кладку через 1,5...2 м; 10 - анкер, заложенный в стену через 1,5...2 м.
Возможно крепление стропил к мауэрлату, но тогда мауэрлат необходимо закрепить к стене, чтобы исключить срыв крыши при сильной ветровом напоре. Одним из способов крепления является обкручивание мауэрлата проволокой-скруткой через каждые 1,2... 1,5 м. Проволоку заранее закладывают в стену в процессе её возведения. Как вариант, мауэрлат крепят к стене анкерами. Анкер представляет собой длинный стальной стержень (это может быть кусок стержневой арматуры), который пробивает насквозь мауэрлат и вбивается в подготовленное отверстие в стене, длина анкера - не менее 0,5 м. Оба способа одинаково хорошо крепят мауэрлат; какому из них отдать предпочтение, зависит от умения мастера.
В односкатной крыше верхний конец стропил аналогичным образом укладывается на стену.
Коньковый прогон . В двухскатной крыше при центральном положении внутренней опоры верхний конец стропил поддерживает коньковый прогон. Если стропила противоположных скатов расположены в одной плоскости, то они скрепляются между собой деревянной или металлической накладкой. Возможно соединение врубкой стропил «вполдерева». Если же стропила укладываются на коньковый прогон попеременно, то они просто сбиваются гвоздями.
В случае нецентрального расположения внутренней опоры коньковый прогон как таковой отсутствует. Тогда стропила с одной стороны укладываются на боковой прогон, а коньковое ребро образуется упиранием друг в друга стропил противоположных скатов. Соединение стропил в коньке также можно соединить с помощью накладок.
Стойки и лежень . Коньковый прогон поддерживается стойками, которые устанавливаются с шагом 3...6 м:
Подкосы . Очень важными элементами в системе наслонных стропил являются подкосы, которые устанавливаются в продольном и поперечном направлениях.
Подкосы в продольном направлении:
- разгружают прогоны, так как, по сути дела, стойки, прогоны и подкосы образуют подстропильную раму, способную воспринять различные нагрузки; поэтому подкосы помогают сократить количество стоек, если это необходимо по замыслу архитектора;
- обеспечивают жёсткость стропильной конструкции в продольном направлении; действительно, с подкосом создаётся геометрически неизменяемая форма - треугольник, которая придаёт жёсткость конструкции; в этом случае, если нагрузка на прогон небольшая (например, в южных районах, где снеговой покров мал или отсутствует), подкосы можно установить только у одной стойки - центральной.
Соединение подкосов к коньковому прогону производится с помощью врубки.
В задачу поперечных подкосов входит:
- придание жёсткости конструкции в поперечном направлении; с этой целью подкосы достаточно ставить через стропило;
- облегчение работы стропил при значительной нагрузке на кровлю (снеговой нагрузке, тяжёлого кровельного материала, например черепицы); при введении подкоса стропило превращается из однопролётной балки в двухпролётную; в этом случае подкос устанавливают под каждое стропило;
- поддержка узла соединения стропил: если длина стропила превышает длину стандартной древесины (6,5 м), что происходит на больших пролётах, то стропило делают составным, и в этом случае узел соединения частей стропила подпирают подкосом; здесь подкос так же устанавливают под каждое стропило.
Узлы соединения элементов стропильных конструкций: 1 - коньковый прогон; 2 - стропило; 3 - скоба (стержень d = 12 мм); 4 - стойка; 5 - лежень; 6 - подкос в плоскости стропил; 7- схватка; 8- прогон; 9- накосное ребро; 10 - доски с двух сторон подкосов; 11 - подкос в плоскости стоек; 12 - гидроизоляция; 13 - гвозди; 14 - прибоина; 15 - болт d=12мм.
На внутренних опорах подкосы желательно устанавливать с двух сторон, чтобы погасить распор, возникающий в нижней части подкосов. Но иногда можно отступить от этого правила. Например, когда нужно организовать внутренне пространство.
Крепление нижней части подкосов может производиться:
- к лежню, если он есть, с помощью врубок, а между собой крепление подкосов фиксируется скобами; возможно крепление подкосов к стойке - также с помощью скоб; примечательно, что для нормальной работы конструкции угол между подкосом и стойкой не должен превышать 45°;
- врубкой в стойку; врубка производится под определёнными углами; здесь также производится фиксация подкосов скобами;
- друг к другу, если стойки нет; подкосы соединяются между собой досками, прибитых с обеих сторон к подкосам.
Опирание стропил на подкосы происходит и в случае ассиметричного расположения внутренних опор и при значительных пролётах: стропила на одном скате опираются на боковой прогон и подкосы, а на другом - на подкосы; в верхней точке стропила упираются друг в друга. Стропила могут опираться и с двух сторон на боковые прогоны, что происходит в случае двух внутренних опор.
Схватка (стяжка) . При значительных пролётах в общую конструктивную схему вводят горизонтальный элемент - схватку, или стяжку. Схватка придаёт дополнительную жёсткость в поперечном направлении и гасит возникающий в конструкции распор. Схватку располагают ниже прогонов.
Диагональные стропила . Накосные рёбра и рёбра разжелобков (ендов) в местах пересечения скатов делают из диагональных стропил. Диагональные стропила, накосные и ендовые, часто бывают значительной длины и испытывают большие нагрузки, чем рядовые стропила. Чтобы их разгрузить, вводят подкосы в виде балок или шпренгелей; в виде опоры подойдут и стойки.
Диагональные стропила опираются на коньковый прогон. Если конькового прогона нет, то обходятся прибоиной, подбитой к стропилам.
Для опоры диагональных рёбер вместо прибоины может быть изготовлен специальный брус, их поддерживающий.
Нарожники . Вальмовый скат формируется за счёт нарожных стропил (нарожникое), с одной стороны опирающихся на мауэрлат, а с другой - на накосные рёбра.
Все нижние опорные узлы стропильных конструкций располагают на некотором расстоянии от верхнего уровня чердачного перекрытия; это нужно для удобства периодического осмотра узлов. В малоэтажных домах достаточно 150...400 мм.
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.
Параметры элементов наслонных конструкций. Шаг стропил
В частном домостроении элементы стропильных конструкций выполняются, как правило, из дерева. Отдельные элементы, например прогоны, большой длины накосные рёбра и другие, могут быть выполнены из стального проката. При этом нужно принимать меры по изоляции дерева и металла в местах их соединения.
На практике параметры стропильных элементов рассчитываются в зависимости от нагрузок: снеговой, ветровой, массы самой стропильной конструкции и кровельного материала. Ориентировочно можно воспользоваться данными таблицы, которые ориентированы на предложения современного строительного рынка.
Стропила раскладываются с шагом 0,6... 1,2 м. Шаг рассчитывается не только в зависимости от нагрузок, действующих на конструкцию, включая массу кровельного материала, но также от расчётного пролёта стропил и их сечений. В таблице показана зависимость шага стропил от материала кровли и пролёта (рассчитано для II климатической зоны).
Устройство теплозащиты скатной крыши
Как уже говорилось выше, стропильная конструкция выполняет несущие функции. Если чердачное или мансардное помещение предполагается быть тёплым, то нужно предусмотреть теплоизоляцию его от наружного холодного воздуха. Тогда мы будем иметь дело с совмещённой крышей, в которой несущие и ограждающие (прежде всего, теплоизолирующие) функции соединены в одной конструкции.
Утепляющий слой прокладывают между стропилами (лучше минеральную вату - негорючий материал). Снизу утеплитель поддерживает обшивка потолка. Со стороны помещения утеплитель защищается пароизоляцией. Полный состав слоёв рассмотрен в разделе «Кровли».
При необходимости дополнительной теплозащиты утеплитель может располагаться не только между стропилами, но и под ними. Это целесообразно делать, если высоты сечения стропил недостаточно для размещения между ними утеплителя требуемой толщины. Например, для условий Москвы и области требуется 200 мм утеплителя, тогда как расчёт показывает, что высоты сечения стропил достаточно 150 мм.
Расположение утеплителя в стропильной конструкции: а - утеплитель между стропилами; б - утеплитель между и под стропилами; в - утеплитель на стропилами; 1 - стропило; 2 - утеплитель; 3 - пароизоляция.
Иногда утеплитель располагают над стропилами. В этом случае стропила открыты и могут быть красиво обыграны соответствующим архитектурным замыслом.
Не надо прямолинейно воспринимать, что утеплитель нужен только для утепления в холодных районах. Этот материал не зря называют теплоизолирующим. В теплых районах он поможет предотвратить перегрев чердачного помещения.
Обрешетка и стропила – это несущие элементы конструкции кровли, благодаря которым она получается надежной и крепкой. Посредством этих элементов конструкции механическая нагрузка от веса кровли и атмосферного воздействия переносится на внутренние опоры здания. Наслонные стропила выполняют те же функции, но имеют некоторые особенности. Схема подобной стропильной системы представлена на рис. 1.
Стропильная система может иметь те или иные особенности с учетом различных факторов:
- размер пролетов;
- форма скатов;
- число скатов;
- размер усилий.
Наслонные стропила являются составными элементами опоры для крыши в домах с несущей стеной в середине. Она может быть заменена промежуточными опорами. При отсутствии промежуточных опор необходимо обустраивать систему из висячих стропил.
Особенности конструкции наслонных стропил
Наслонная стропильная система конструируется различными методами. В любом случае воздействие распирающего давления на несущие стены исключается. Способы создания подобного сооружения таковы:
Рисунок 1. Конструкция наслонных стропил.
- Стропильные ноги могут упираться на мауэрлат. Для крепления стропила подшиваются брусом и крепятся врубкой зубом. Страховочная фиксация обеспечивается благодаря дополнительному закреплению при помощи проволоки или хомутов на стену. С использованием типа крепления скользящая опора необходимо зафиксировать верхний край стропил на коньковом прогоне.
- Верхними краями стропила крепятся друг к другу на болты или гвозди. Нижняя часть ползунами закрепляется на мауэрлате или штучных брусках.
- Наслонные стропила жесткого скрепления фиксируются на прогонах. В результате образуются коньковые узлы. Для этого нужно прибить с 2 сторон бруски вдоль конькового бруса.
Схематическое описание этих способов устройства представлено на рис. 2. Чтобы стропильная система приобрела большую жесткость, необходимо использовать дополнительные опоры. Это могут быть ригели, подкосы, прогоны. Для создания конструкции с распорными стропилами усилия сообщаются стенам здания. Подобная конструкция монтируется без ползунов только на жесткие крепления.
Создание мансардной крыши
Если в доме предусмотрен мансардный этаж, необходимо учитывать особенности его устройства при создании крыши. В таком помещении высота стены на участке до начала ската будет не больше 1,5 м. Кровля в домах с мансардным этажом должна быть спланирована на том же этапе, когда проектируется дом.
Рисунок 2. Схема креплений стропил.
Если проект дома предполагает возведение внутренних поперечных стен, благодаря которым можно создать промежуточные опоры, то обустроить наслонную стропильную систему не составит труда. Схема устройства крыши с мансардой на наслонных стропилах представлена на рис. 3.
Если длина здания превышает 6 м, а промежуточных опор в нем не будет, то для проектирования крыши и создания каркаса под нее необходимо обратиться к профессионалам, которые смогут точно рассчитать нагрузку. В таких случаях достаточно часто конструируется комбинированная стропильная система, в которой предусмотрены как наслонные, так и висячие конструктивные элементы.
При этом нужно учитывать некоторые особенности конструкции:
- В области нижнего ската из наслонных стропил образуется правильный треугольник. Чтобы придать большую жесткость, их дополнительно оснащают прихватками.
- Верхний участок крыши должен опираться на висячие стропила. Сооружение потолка в этом помещении можно провести на нижней затяжке этих элементов. Сделать их можно из брусьев небольшого сечения. Это позволительно из-за того, что большой нагрузки на них не оказывается.
- Затяжка подшивается на “бабку”, чтобы дополнительно зафиксироваться. Это позволит предотвратить ее прогиб.
- Для сооружения надежной кровли для мансарды потребуется установка элементов со значительными сечениями.
- Внизу на скате для закрепления стропил могут использоваться подкосы, но можно обойтись и без них. Основание стропил фиксируется на мауэрлате. В качестве фиксаторов могут использоваться ползуны или шарнирно-неподвижные скобы.
- Снизу стропильные ноги стойками упираются в перекрытие. При обустройстве деревянного перекрытия они врезаются в балку.
Рисунок 3. Схема устройства крыши с мансардой на наслонных стропилах.
Подобные конструкции создаются для пролетов, длина которых равна 7 м или превышает это значение. При этом точка опоры на стену у стропил получается только одна. Для скрепления между собой их верхних краев используется один из следующих способов:
- соединение вполдерева;
- с помощью металлических пластин;
- прорезным шипом.
Чтобы стропильные ноги не разъезжались, их нужно соединить затяжкой. Таким образом создается распорное усилие, оказывающее воздействие на треугольник из стропил и затяжки, на остальные элементы здания оно не воздействует, поэтому неопасно для него.
Затяжку можно сделать цельной или составной. В последнем случае сращиваются несколько элементов. Сращиваться они могут внахлест, способом крепления на прямой или косой зуб и прочими. Затяжки обязательно должны быть установлены по направлению к коньку, но могут располагаться не только в основании. Для установки стропил длиннее 8 м требуется провести дополнительно монтаж бабки, ригелей, стоек и подкосов.
Правильное соотношение размеров
Для создания надежной опоры для крыши необходимо конструировать стропильную систему с учетом некоторых правил относительно ее параметров.
Основные правила на этот счет таковы:
- Расстояние между стропильными ногами, изготовленными из пластин и бревен, должно составлять от 0,5-2 м. Если они сделаны из досок, то 1-1,75 м.
- Если длина пролета составляет 4,5-6 м, то необходимый диаметр стропил – 18-20 см. При этом основание бревен не подвергается обработке, а верхний край стесывается.
- Чтобы сделать пролеты меньше, можно использовать подкосы, для изготовления которых берут бревна диаметром 10 см, доски 4х15 см или брусья 8х8 см.
- Ригели, сконструированные из пластин или досок, позволяют повысить жесткость конструкции.
- Если здание каменное, то мауэрлаты должны быть установлены по всему периметру наружных стен для прогонов длиной 1-1,5 м.
Для изготовления мауэрлата используются бревна диаметром 18-22 см. В месте примыкания данного элемента к кладке из кирпича его нужно обработать антисептическим составом.
Чтобы стропильным ногам было на что опираться, между стенами предусматриваются продольные прогоны. Их торцы должны упираться в поперечно расположенные стены дома. Для изготовления прогонов используются бревна диаметром 20-26 см. Они опираются на стойки, шпрангели и подкосы в промежутках между поперечными стенами. Эти опоры, в свою очередь, опираются на внутренние стены.
Таким образом, наслонные стропила позволяют создать надежную, прочную и долговечную опору для крыши. Создание подобных конструкций имеет определенные особенности.
Необходимо строго придерживаться соотношения параметров дома и размеров элементов стропильной системы. Это залог создания крыши, которая будет способна выдержать нагрузку, оказываемую на нее весом кровельного материала, снежного покрова, намерзающего льда и другими атмосферными явлениями. От надежности крыши во многом зависит надежность всего здания.
Наслонными называют стропила, которые одним своим концом опираются на стену здания, а другим – на коньковый брус или прогон, расположенный вдоль линии пересечения скатов. Конек поддерживается стойками, которые, в свою очередь, также должны иметь опору, поэтому наслонные стропильные системы устанавливают только в зданиях, имеющих внутренние несущие стены. Конструкцию крыши дополняют обрешетка, на которую укладывается кровельное покрытие, и вспомогательные элементы: подстропильные стойки, подкосы, и схватки.
Крепление стропил в точках опирания может осуществляться различными способами. В зависимости от этого опора может быть жесткой, шарнирно-неподвижной или шарнирно-подвижной. Тип опоры определяет величину и направление усилий, передаваемых стропилом на опорные конструкции под действием всей совокупности нагрузок (ветер, снег, собственный вес стропил, обрешетки и кровельного пирога). По этому признаку наслонные стропильные системы делятся на:
- безраспорные;
- распорные.
Безраспорная система
В стропильных системах данного типа каждое стропило работает на изгиб, передавая на стены и конек только вертикальные усилия. Такую схему распределения нагрузок можно реализовать одним из трех способов:
А) Нижнюю часть стропила упирают в мауэрлат посредством специального выреза – врубки, или прикрепляемого к нему опорного бруска. В верхней части стропила также выполняется врубка, но срез делают косым, то есть под таким углом, чтобы торец стропила не упирался в коньковый брус и оно могло свободно сгибаться. Несмотря на то, что максимальный изгибающий момент формируется в середине пролета стропила, а в верхней части балки его значение практически равно нулю, существуют ограничения на глубину подреза стропила в коньковом узле:
— не более 30% высоты сечения, если она составляет 180 мм;
— не более 40% высоты сечения, если она лежит в пределах от 120 до 180 мм;
— не более 50% высоты сечения, если она составляет 120 мм.
Б) В точке опирания стропила на мауэрлат выполняют опору типа «ползун», допускающую поворот и продольное смещение стропила. Для предотвращения отрыва стропила от мауэрлата во время сильного ветра его прикручивают проволочными скрутками к забитым в стену костылям. Верхний конец стропильной ноги крепят к коньковому прогону посредством гвоздей, болтов или саморезов.
В) В этом варианте нижняя опора стропил делается шарнирно-подвижной (ползун), а верхняя – жесткой (в науке о сопротивлении материалов такой вариант опоры называют «заделкой»). Наибольшее значение изгибающего момента приходится в этом случае на верхнюю опорную часть стропила, при этом уменьшается его прогиб и увеличивается несущая способность.
Распорная система
От описанных выше вариантов распорная стропильная система отличается тем, что опорный узел каждого стропила вместо двух степеней свободы имеет всего одну. Например, в варианте «а» верхняя часть стропила не просто опирается на коньковый брус, а жестко прикрепляется к нему с помощью гвоздей, болтов или пластин с саморезами. При таком способе крепления на стену передается горизонтальное усилие (распор), направленное наружу. Это усилие тем меньше, чем более жестким является конек, поэтому в деревянных домах, стены которых распорные усилия выдерживают хуже кирпичных, жесткость конька усиливают установкой дополнительных стоек, подкосов и балок.
Дополнительные элементы стропильных систем
Для повышения устойчивости стропильной системы применяют горизонтальный элемент (схватку). В нормальных условиях схватка работает на сжатие, разгружая стропильные ноги. В аварийных ситуациях, когда коньковый прогон, не выдерживая нагрузки, дает чрезмерный прогиб, схватка начинает работать на растяжение, удерживая стропильную систему от окончательного разрушения. Высота схватки над уровнем перекрытия составляет 1800 мм. Таким образом, она не препятствует перемещению людей в чердачном помещении. Отверстия в схватке делают так, чтобы крепеж устанавливался без зазора, поэтому схватка начинает выполнять свою предохранительную функцию при малейших нарушениях геометрии конька.
Кроме схваток применяют стойки и подкосы, которые устанавливаются под срединной частью стропила, превращая последнее в неразрезную балку с двумя пролетами. Минимальный угол между осью подкоса и горизонтом составляет 45 градусов. Крепятся эти элементы к стропилам и балкам перекрытия с помощью опорных брусков или металлических накладок.
При наличии двух или более внутренних несущих стен на них можно уложить опорный брус или доску – лежень. В этом случае стропильную систему можно усилить сквозными прогонами, использующими лежень в качестве опоры.