Проектирование и создание висячей стропильной системы двухскатной крыши

Двухскатная крыша – одна из самых простых и надежных конструкций. Она имеет два ската прямоугольной формы, которые соединяются под определенным углом. Чаще всего крыша симметрична и напоминает равнобедренный прямоугольник с углом наклона 35–45 градусов. Однако есть дома с неравномерными углами наклона, которые применяются для того, чтобы придать строению уникальный вид или гармонично вписать в окружающий пейзаж, имеющий вид пересеченной местности.

В домах с мансардами двухскатная крыша имеет вид пятиугольника с ломанными линиями скатов. Такая конструкция позволяет увеличить пространство под крышей и оборудовать там полноценную жилую комнату. С фронтальных сторон двухскатного дома появляются треугольные проемы, которые называют щипцами или фронтонами.

висячая

Основа большинства конструкций крыш — висячая стропильная система. И двухскатная крыша в этом ряду не исключение. Главное отличие висячих стропил от наслонных в том, что они не имеют центральной опоры, перенося всю нагрузку на внешние стены дома. Для обеспечения надежности и прочности системы используются разного рода поддерживающие элементы, которые распределяют нагрузку и не дают скатам разъезжаться. Для начала необходимо создать проект и оценить потенциальную нагрузку. Основы проектирования стропильной системы двухскатной крыши.

висячая2

Залог надежности крыши любого дома зависит от правильного расчета, а также монтажа несущих конструкций, способных выдержать большие нагрузки. Чтобы правильно вычислить количество материалов, объем необходимых работ и их сроки, составляется архитектурный и строительный проект. Для его создания потребуются специальные знания и строительные справочники, которые помогут создать систему, соответствующую правилам безопасности и СанПиН. Однако сам монтаж крыши с висячими стропилами можно сделать самостоятельно. Основа большинства конструкций крыш — висячая стропильная система.

Основы проектирования стропильной системы

Прежде чем приступить к работе по созданию любой системы необходимо составить подробный проект, стропильная система не является исключением. На данном этапе первым делом нужно оценить потенциальную нагрузку, которая будет воздействовать на крышу. Перед началом строительных работ выполняется расчет, выбирается сечение,  высчитывается расстояние между стропилами, определяется форма выбранной крыши.

Составление проекта состоит из нескольких основных этапов:

  1. выбор типа крыши, а также  оптимального угла наклона скатов крыши;
  2. выбор кровельного материала;
  3. выполнение расчета стропильной системы, учитывая нагрузку ветра, количество осадков, выпадающих в данной местности и т. д.
  4. Если расчет был произведен неверно, то это может привести к серьезным процессам деформации всей системы, а также разрушению кровли.

Основное применение стропил

Системы стропил висячего типа подходят для тех зданий, где отсутствуют несущие внутренние стены. Они не создают  горизонтальные нагрузки, но при этом работают на изгиб и сжатие. Опорами служат внешние стены. Чтобы максимально снизить распирающее усилие, которое воздействует на стены, необходимо использовать висячие стропила со специальной затяжкой.

Screenshot_32

От выбранного при проектировании типа конструкции кровли зависит, где будет устанавливаться затяжка. Надо также учитывать тот факт, что чем выше она будет смонтирована, тем более серьезные нагрузки на нее будут действовать. При использовании выбранной высокой затяжки, должна применяться максимально мощная конструкция.

При монтаже висячих стропил, ширина пролета находится в пределах 6-10 метров. Впоследствии для создания данной конструкции будут применяться бревна, доски и брус. Чтобы достичь надежного соединения применяются болты, гвозди и стальные профили.

Двускатная крыша, система стропил

Стропильная система двускатной крыши со стропилами висячего типа применяется на зданиях, которые имеют стены, выполненные из легкого материала. Чтобы обеспечить достаточную жесткость данной конструкции и полностью предотвратить смещение стропил в выбранной висячей системе необходимо установить подкосы, ригели, стойки и прогоны.

Screenshot_31

Кровли, у которых пролет менее 8 метров, укрепляются затяжками и ригелями в верхней части. Если пролет превышает 8 метров, то кроме затяжек используются балки с подкосами, чтобы предотвратить провисание затяжек и разгрузить стропильные фермы.

Система затяжек изготавливается из металла или дерева. Стропильная система двускатной крыши с применением стропильной системы висячего типа применяется на домах с жилой мансардой.

Расчет нагрузки на стропила и угла наклона скатов

Проектирование системы стропил нужно начинать с точных расчетов. Сначала определяют угол наклона, исходя их типа, веса кровельного покрытия и временных нагрузок. Небольшой угол до 15о позволяет укладывать любые кровли без больших трат на их фиксацию. А вот угол от 45о повышает материальные затраты. И тем не менее чаще всего двускатные крыши делают именно под таким углом.

Screenshot_3

Варианты устройства двускатной крыши с висячими стропилами

Дело в том, что небольшой угол гарантирует скапливание больших масс снега и воды на крыше, что создает непомерную нагрузку на стропила, особенно, на висячие, которые начинают сильно прогибаться. Другое дело стропильные ноги, поставленные под острым углом – скаты, которые они формируют, прекрасно отводят осадки, но при этом возрастают ветровые нагрузки.

Итак, чтобы рассчитать вес, который должна выдержать стропильная система, нужно учесть:
•    Ветровые нагрузки. Они подсчитываются на основе показателей аэродинамического влияния и коэффициента изменения давления ветра.
•    Снежные нагрузки. Крыша с углом от 25-60о в среднем испытывает нагрузку 84 кг/м2. Чтобы точно рассчитать оптимальный угол наклона, нужно знать пределы снеговой нагрузки для конкретного климатического региона, потому что разброс будет составлять от 80 до 320 кг/м2.
•    Вес кровельного пирога. В него входит вес обрешетки, утеплителя, гидроизоляции, кровельного материала, а если будет мансарда, то и вес ее потолка вместе с отделкой. В среднем кровельный пирог добавляет 40-50 кг/м2 к общей нагрузке.

Для центральной полосы России максимальная снеговая нагрузка – 180 кг/м2, ветровая нагрузка – 35 кг/м2. Для других регионов следует использовать поправочные коэффициенты, которые можно взять в специальных справочниках.

От выбранного угла наклона будет зависеть шаг обрешетки. Так, если он небольшой, достаточно будет 4 рядов брусков, а при крутом – 1 брусок на каждые 60 см.

Если к стропильным фермам подвешивается потолок мансарды, которые дополнительно утяжеляются водяными баками, вентиляцией и прочей инженерной инфраструктурой, для повышения жесткости конструкции используют металлические элементы. Но не следует перестраховываться излишним запасом прочности, поскольку стропильная система сама по себе не должна создавать чрезмерную нагрузку на несущие стены.

Конструктивные элементы двухскатной крыши с системой висячих стропил

Главный элемент такой конструкции – длинные балки с сечением 7х15 или 5х15 см, поставленные под определенным углом и соединенные в верхней части. Это так называемые стропильные ноги. Если кровельный материал будет очень тяжелым, например, из глины, то для стропильных ног берут более толстые балки: 8х20 см.

В основании ноги упираются либо в верхний венец сруба, либо в мауэрлат – балки 15х15 см, которые прочно соединяются с внешними несущими стенами, сделанными из камня, монолита или кирпича.  В висячей конструкции не используются лежни, которые обычно кладутся на внутренние стены, но если есть сомнения в надежности системы, их прокладывают, а затем опускают вертикальную стойку, соединяющую конек крыши и лежень. Если после строительства крыши внутри создается комната, такую конструкцию можно обыграть, сделав декоративным элементом помещения.

Screenshot_33

Помимо основных элементов, в конструкции висячих стропил предусмотрены подкосы, соединяющие середину нижней затяжки с серединой стропильной ноги. После установки стропильных ног к ним можно прикрепить прогоны, начиная от конькового. Он принимает на себя максимальный изгибающий момент, особенно в случае жесткого крепления.

Количество деталей и сложность конструкции крыши напрямую зависит от ширины пролета:
•    До 6 м – простая треугольная трехшарнирная арка, состоящая из стропильных ног и нижней затяжки или ригеля. Поскольку затяжка в таком случае не является несущим элементом, она может быть заменена стальным тяжем.
•    6–9 м – нужны и ригель, и затяжка, а в некоторых случаях и стойка (бабка). Такие конструкции применяют в основном на промышленных строениях. Для соединения затяжки и бабки применяют деревянные накладки и хомуты с цанговыми скрутками, которые регулируют прогиб затяжки в случае ее провисания. Вместо скруток могут применяться клинья. Когда длина пролета больше 6 м, использование цельного бруса для создания затяжки становится проблематичным. Поэтому ее подвешивают к коньку с помощью бабки или металлического тяжа.
•    9–15 м – к ригелю, затяжке и бабке прибавляются подкосы. Они не дают ногам провисать. В данном случае затяжка используется составная, соединенная в центре методом прируба. Бабка крепится, как и в предыдущем случае, при помощи хомута.
•    более 15 м – создается система ферм, но чаще всего вместо висячей стропильной системы используется наслонная, потому что при монтаже висячих стропил ширина пролета находится в пределах 6-10 метров.

Подготовка к монтажу висячей стропильной системы

Прежде чем затаскивать наверх конструктивные элементы, необходимо построить леса. Они не только облегчат транспортировку материалов, инструментов и рабочих на крышу, но и увеличат безопасность работ. Их же впоследствии можно использовать для внешней отделки дома.

Монтаж мауэрлата

Брус мауэрлата устанавливается либо по центру верхнего стенного обреза, либо со смещением во внешнюю или внутреннюю сторону стены, не доходя до края 5 см. Под него укладывают гидроизоляционный листовой материал, чаще всего рубероид. Звенья этого конструктивного элемента соединяются прямым замком для наибольшей прочности. К стене мауэрлат крепится при помощи ранее установленных анкерных болтов. Если их нет, используются металлические шпильки.

Монтаж мауэрлата

Монтаж мауэрлата

Основа крыши должна лежать строго горизонтально, что выверяется уровнем. Для подгонки можно использовать подкладки или стесывать сам брус. Выставление мауэрлата по уровню поможет решить проблему подгонки всех стропильных ног, сделав это по единому шаблону прямо на земле, без необходимости подгонять прямо на крыше.

Монтаж стропил

Впоследствии для создания данной конструкции будут применяться бревна, доски и брус. Чтобы достичь надежного соединения применяются болты, гвозди и стальные профили. Если необходимо придать конструкции большую прочность, внизу стропильные ноги соединяются затяжками, которые концами упираются в мауэрлат. Иногда затяжки делают сверху, если важно сохранить как можно больше внутреннего пространства. Их крепят на 10 см выше будущего потолка.  Такая конструкция подходит для мансарды, в таком случае затяжки становятся чердачным перекрытием.

Все стропильные ноги для висячей системы стропил собираются на земле, кроме первой. Ее формируют прямо на крыше, а после разбирают и используют как шаблон для всех остальных. Между собой балки стропил соединяются внахлест, замком или встык при помощи болтов, шпилек или металлических зубчатых пластин. Сверху для надежности узел скрепляется деревянной накладкой, а чуть ниже крепится ригель, окончательно стягивающий две ноги фермы.

Screenshot_4

Когда фермы собраны на земле, сначала монтируют крайние с обоих фронтонов, между ними натягивают веревку, а уже после этого поднимают остальные стропильные пары. Чтобы расстояние между стропильными фермами было одинаковым, на мауэрлате делают разметку. Оно варьируется от 50 до 100 см – чем толще брус стропила и чем меньше нагрузка, тем реже ноги можно ставить.

Также шаг зависит от материала кровли. Для металлочерепицы оптимально 55-90 см, для теплоизоляционных плит шаг равняется их ширине. Для тяжелой черепицы – не более 50 см, сами брусья должны быть шириной не менее 13 см, а сечение досок обрешетки от 5 см. Для монтажа шифера расстояние между стропилами должно быть в пределах 60-80 см, а их сечение —  5-10 см.

Для формирования прочного узла в точке опирания стропил на мауэрлат, можно воспользоваться одним из следующих способов:
•    с помощью двух металлических уголков и подшивного опорного бруска, накладываемого на скошенное под нужным углом основание ноги;
•    с помощью уголков запила на самой ноге, формирующего выступ, в который упирается брус мауэрлата;
•    с помощью двух гвоздей, вбитых под углом в точке пересечения стропила с подшивным опорным бруском, и мауэрлата;
•    с помощью двух скоб и запила.

Чтобы в конструкции висячих стропил уменьшить изгибающий момент, нужно упирать концы стропильных ног с небольшим смещением (эксцентриситетом) в отношении их продольных осей. Любые запилы можно делать только на стропилах, основу крыши трогать нельзя во избежание снижения несущей способности.

вися

Проектирование и создание висячей стропильной системы двухскатной крыши
0 votes, 0.00 avg. rating (0% score)

Оставить комментарий

Все права защищены remontnadache.ru

Обратная связь