висячая стропильная система двухскатной крыши 6 метров
Калькулятор висячих стропил
Уклон крыши
Уклон крыши можно задать одним из трех параметров:
Нужно выбрать ОДИН из этих параметров, тот который вам известен или от значения, которого вы проектируете свою крышу.
Если вы выберете сначала один параметр и введете его значение, а потом второй или третий и введете их значение, то калькулятор выберет последний ввод
Различие между наслонными и висячими стропилами, распорными и безраспорными
Калькулятор для расчета размеров стропил висячих стропильных систем. Верх стропил стыкуется непосредственно друг в друга либо через коньковую доску. Можно рассчитать любой вариант. Обратите внимание! В отличие от калькуляторов для наслонных стропил здесь величина пролета равна расстоянию между мауэрлатами (обвязочными досками, если дом каркасный). На рисунке показана только схема стропил, расчеты размеров затяжек реализованы в другом калькуляторе.
Различие между наслонной и висячей стропильной системой состоит в том, что наслонные стропила — это балки с двумя шарнирами, а висячие стропила — трехшарнирная треугольная арка. Наслонные стропила опираются на стены и коньковый прогон, а у висячих стропил нет опирания на коньковый прогон и нет этого прогона, они опираются только на стены. Висячие стропила упираются своим верхом непосредственно друг в друга или через коньковую доску, обеспечивающую продольную устойчивость всей системы висячих стропил. Наслонные опираются на коньковый брус, а висячие упираются друг в друга или в коньковую доску. Наслонные НАСЛАНЫ (положены сверху) на стены и коньковый прогон, а у висячих под коньком нет ничего, на что можно опереться, они ВИСЯТ.
В зависимости от способа опирания наслонных стропил они могут передавать распор на стену или не передавать его. Поэтому наслонные стропильные системы могут быть распорными или безраспорными. Безраспорные стропила ЛЕЖАТ на стене и коньковом прогоне, а распорные СТОЯТ на стене и лежат на коньковом прогоне. Другое название распорных и безраспорных наслонных стропил лежачие и стоячие наслонные стропильные системы. Лежачие стропила лежат на опорах (коньковом прогоне и мауэрлате) сверху — они ОПИРАЮТСЯ на них, а стоячие стропила УПИРАЮТСЯ в мауэрлат. Те стропила, которые лежат на опорах, не могут передать на них распор (горизонтальное усилие) когда будут прогибаться при нагружении, им нечем толкнуть, а у тех стропил, которые стоят и упираются в мауэрлат толкнуть есть чем, и они передают распор от прогиба на стену.
В висячей стропильной системе распор есть всегда, но он связывается затяжкой, и вся система целиком становится безраспорной и распора на стены не передает. Если затяжка связывает самый низ стропильных ног, то она берет на себя весь возникающий в системе распор. Если затяжка расположена выше, то она опять берет на себя весь распор, но в зависимости от высоты расположения затяжки в стропилах может появиться распор от прогиба. Распор — это горизонтальная сила, возникающая от вертикально приложенной нагрузки. Распор возникающий в висячей стропильной системе и наслонной различается своей величиной. Если в висячей стропильной системе низ стропил связан затяжкой, а вверху будет вставлена еще одна горизонтальная доска, то затяжка будет растянута (принимать на себя распор), а ригель — сжат (принимать на себя прогиб стропил).
Теперь все, что написано выше, другими словами.
Попробуйте положить на пол два деревянных бруска и встать на них, широко раздвинув ноги. Если на вас залезет другой человек, опираясь своим ногами на ваши, то силы ваших мышц не смогут удержать нагрузку и ноги разъедутся. Вы сядете на поперечный шпагат. Сила, раздвинувшая ноги, называется распор. Если ваши ноги понизу связать ремнем, то распор примет на себя ремень, и вы останетесь стоять, но ноги будут прогибаться под тяжестью другого человека. Если дополнительно вставить между ногами деревянный брусок, то ноги перестанут прогибаться. Брусок примет на себя сжатие. Вся система называется висячей стропильной системой, ремень – это затяжка, а брусок — ригель. Ремень можно перевязать повыше, а брусок не вставлять. Вы все равно не сядете на шпагат — будет держать ремень, но в зависимости от высоты установки ремня ноги могут испытывать напряжение прогиба, а значит толкать ступнями бруски на полу.
Теперь, облегчим свое положение и установим между двумя брусками на полу, третий брусок на какой-то высоте. Сядем на этот брусок сверху, а широко раздвинутыми ногами наступим на лежащие на полу бруски. Появилась опора под коньком — это наслонная стропильная система. Теперь на вас может залезть не один человек, а два или три. Вы сядете на шпагат, только тогда, когда сломается брусок, на котором вы сидите. То есть в этой системе распора не возникает до тех пор, пока держит коньковый прогон, но при большой нагрузке возможен его прогиб. Для перехватывания распора от прогиба конькового прогона ноги можно связать ремнем. Этот элемент в стропильной системе называется схватка. Схватка аварийный элемент и вступает в работу только при прогибе конькового прогона или его разрушении. Человек стоящий на ваших ногах давит на них своим весом, и ваши ноги прогибаются. Если вы ступнями ног стоите на брусках сверху — опираетесь на них, то толкнуть эти бруски вам не чем. Распора от прогиба ног не возникает — это безраспорная наслонная система. Однако ситуация меняется, если вы в обуви у которой есть каблуки и этими каблуками вы упираетесь в бруски на полу. То есть вы не только стоите на брусках сверху, но и упираетесь в них. Прогиб ваших ног, а значит приращение их длины, рождает распор от прогиба. Вам есть чем толкнуть бруски, и вы делаете это. Это распорная наслонная стропильная система.
В висячей стропильной системе с приподнятой затяжкой, если она расположена выше середины стропил (с ремнем, привязанным выше колен) узлы опирания на мауэрлат играют точно такую же роль. Они могут предавать на стены распор от прогиба или не передавать его. Все зависит от того, будут стропильные ноги опираться на мауэрлат или упираться в него.
Мауэрлат — горизонтальный деревянный элемент крыши наслонных стропильных систем, распределяющий и передающий нагрузку от веса крыши, ветра и осадков на каменные стены здания. Все, что написано здесь с применением термина «мауэрлат» в равной степени относится к доске верхней обвязки каркасных зданий и опорной выравнивающей доске висячих стропильных систем. Эти термины не применялись в тексте, дабы не усложнять и без того сложный для понимания текст.
Все калькуляторы сайта рассчитывают размеры стропил для безраспорных стропильных систем.
Виды стропильной системы двухскатной крыши: для маленьких и больших домов
В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые все вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов ее организации накопилось немало, и каждая имеет свои особенности в построении узлов и врубок. Подробнее о том, какой может быть стропильная система двухскатной крыши и как при этом должны крепиться стропила и другие элементы системы поговорим подробнее.
Конструкция стропильной системы двускатной крыши
В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).
Схема двускатной крыши
Теперь о составляющих системы и их назначении:
В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».
Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.
Разница в конструкции наслонных и висячих стропил
С висячими стропилами
Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.
Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.
Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами
Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов
Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.
Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).
На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.
Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы
Для мансардных крыш
Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.
Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля
Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.
При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.
Для больших домов
При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.
Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил
При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).
Прямой и косой прируб для соединения затяжки
Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.
Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки
Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами
При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.
С наслонными стропилами
В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.
Простейший вариант наслонных стропил
Безраспорные схемы и узлы врубок
Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.
Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.
Простая безраспорная система двускатной крыши с наслонными стропилами
Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом — не более сечения балки. Глубина врубки — не более 0,25 ее высоты.
Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.
Такую схему без наличия опыта делать не рекомендуется: при малейшей неточности выполнения появляются распорные силы и конструкция становится нестабильной.
Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.
Вариант крепления стропил без распора на стены
Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.
Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.
Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках
Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.
Варианты стропильных систем со схватками
Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.
Схемы стропильных систем двускатных крыш со схватками
К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.
Крепление схватки к стропильным ногам и коньковому брусу
Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.
Системы наслонных стропил с подкосами
В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).
Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.
Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса
Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.
Система стропил со смещенным относительно центра вертикальным прогоном
Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.
Система для домов с двумя внутренними несущими стенами
Системы с подстропильными балками
В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.
В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.
Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.
Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона
Для крепления стоек используются гвозди дляной 150 мм и болты 12 мм. Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.
Как сделать висячие стропила своими руками
При возведении крыши важнейшую роль играет правильный выбор кровельной конструкции. В ходе эксплуатации на эту конструкцию будут воздействовать различные временные и постоянные нагрузки. Чтобы крыша была надежной и прочной, необходимо грамотно выполнить расчет и установку стропильной конструкции. Основу кровельной конструкции составляют стропила, которые могут быть висячими и наслонными. Висячие стропила применяют в тех случаях, когда у здания отсутствуют внутренние несущие стены. В такой конструкции вся нагрузка идет на внешние несущие стены.
Общая характеристика висячих стропил
Стропила являются неотъемлемой частью кровельной конструкции. Они выполняют роль каркаса крыши, на который крепится обрешетка и кровельный материал.
Существует два типа стропил: висячие и наслонные. Их отличие состоит в условии применения. Если здание не имеет внутренние несущие стены, то используются висячие стропила. В таком случае стропила опираются на бока здания. Ширина пролета при использовании висячей стропильной системы должна составлять от 6 до 10 метров.
Следует отметить, что висячие стропила не создают горизонтальные нагрузки, а работают только на сжатие и изгиб. Вся нагрузка в этом случае передается на стены. Для уменьшения распирающего усилия на стены применяется растяжка.
Этот элемент соединяет стропильные ноги и не позволяет им разъехаться в разные стороны. Растяжки могут быть составными либо цельными. Сращивание брусьев при изготовлении составных растяжек может выполняться разными способами: внахлест, прямым или косым зубом и т.д.
Стропильные ноги изготавливают из бревна, бруса или обычной обрезной доски. Перед укладкой деревянные элементы необходимо обработать антисептиками и антипиренами, защищающими от грибка и плесени.
Что нужно учитывать при расчете висячих стропил
Перед тем, как начать возведение крыши с висячими стропилами необходимо грамотно рассчитать всю конструкцию. От этого будет зависеть ее прочность и безопасность. Следует отметить, что стропильная система – очень ответственная и сложная конструкция. Поэтому желательно, чтобы ее спроектировал профессиональный архитектор. При выполнении расчета используются следующие данные:
Далее необходимо рассчитать:
При проектировании стропильной системы висячего типа следует учитывать:
Элементы висячих стропил
Висячая стропильная система устроена сложнее, чем наслонная. Трудности возникают не только ее изготовлении, но и при установке. Самая простая стропильная ферма имеет форму треугольника, который состоит из двух стропильных ног, упирающихся в затяжки и друг в друга.
На стены постройки не передается распор, поскольку его нейтрализует растяжка. Висячие стропила оказывают только вертикальное усилие на стены здания. За счет этого узлы опирания на стены устроены очень просто.
Растяжки делают из металлических планок или деревянных брусьев. Они монтируются в любой точке в направлении конька. Их точное месторасположение зависит от выбранного типа кровельной конструкции. К примеру, при строительстве мансардной крыши растяжки крепят у основания стропильной системы.
В таком случае они будут выполнять роль балок перекрытия. В подобной системе совсем не обязательно устанавливать мауэрлат. Вместо него можно использовать обрезную доску, укладываемую на гидроизоляционную основу. По этой доске выравнивают стропильные фермы по горизонтали.
Важно отметить, что конструкция крыши с висячими стропилами в значительной степени зависит от отсутствия или присутствия мансардного помещения и длины пролета в здании.
Виды конструкций висячих стропил
Висячие стропила и затяжка образуют замкнутый треугольник. В данном случае стропильные ноги работают на изгиб, а затяжка – на растяжение. Коньковый прогон должен иметь высоту не менее 1/6 части от длины арочного пролета. Подобная конструкция используется при обустройстве мансардного этажа, при этом затяжка выполняет роль чердачного перекрытия.
Треугольная трехшарнирная арка
Висячие стропила и затяжка образуют замкнутый треугольник. В данном случае стропильные ноги работают на изгиб, а затяжка – на растяжение. Коньковый прогон должен иметь высоту не менее 1/6 части от длины арочного пролета. Подобная конструкция используется при обустройстве мансардного этажа, при этом затяжка выполняет роль чердачного перекрытия.
Треугольные трехшарнирные арки с бабкой
Если длина пролета здания превышает 6 метров, то использовать цельный брус становится достаточно трудно. К тому же затяжка начинает провисать под собственным весом. Чтобы затяжка не прогибалась, ее подвешивают к коньку. Подвеска из дерева называется бабкой, а из железа – тяжем.
Для получения необходимой длины затяжки выполняется сращивание двух брусьев. Их закрепляют на хомуте подвески посредством прямого либо косого сруба и болтов.
Треугольные трехшарнирные стропильные арки с приподнятой затяжкой
Висячие стропила этого типа применяются в случае, если необходимо переделать чердачное помещение в мансарду. В такой системе затяжка закрепляется сверху. Чем выше располагается затяжка – тем сильнее растягивающее усилие оказывается на нее. В такой конструкции затяжка является балкой потолочного перекрытия мансарды. Установка подвески предотвращает провисание затяжки.
Треугольные трехшарнирные арки с ригелем
В данной системе в качестве опорного узла применяется шарнирно неподвижная опора. Стропила делают с врубкой в мауэрлат. За счет этого арка становится очень устойчивой. В этой схеме приподнятая затяжка называется ригелем и работает на сжатие.
Треугольные трехшарнирные арки с подвеской и подкосами
При увеличении длины стропильных ног также увеличивается и их прогиб. Чтобы этого не происходило, их подпирают подкосами. При этом нижняя часть подкосов упирается в подвеску. В результате получается довольно прочная система с круговой передачей нагрузки.
Висячую стропильную систему изготавливают из бруса сечением от 50×200 мм. Важно отметить, что при возведении необходимо ориентироваться лишь на сделанный специалистом проект крыши.