Конструкция наслонных стропил: тонкости устройства

Надежность скатной крыши в основном определяет ее стропильная система, которую образуют специальным образом уложенные деревянные или металлические балки – стропила. Они становятся своеобразным проводником нагрузок, создаваемых весом крыши, ветром, снегом, на внутренние опоры и несущие стены. Главная фигура во всей этой конструкции – треугольник, известный в геометрии как наиболее жесткая фигура.
В зависимости от технологии и условий укладки различают наслонные и висячие. Главное их отличие в наличии или отсутствии средней несущей стены или промежуточных опор. Есть два основных варианта устройства наслонных систем:

• две точки опоры – прогон и мауэрлат;
• три очки опоры – в качестве дополнительной опоры между ними выступает подкос или прогон на стойках.

В результате элементы системы работают аналогично балкам – только на изгиб. При одних и тех же параметрах крыша с подобной системой получается легче всякой другой, поскольку для нее необходимо меньше материала, соответственно, и денежных затрат.

Нередко приходится устанавливать единую конструкцию кровли над несколькими пролетами, тогда, наслонные и висячие фермы могут чередовать друг друга: где есть промежуточные опоры, применяют первые, там, где нет – вторые.

Наслонные конструкции и узлы

Крыша с наслонными стропилами считается оптимальным вариантом для жилых домов, поскольку в качестве дополнительной опоры выступят внутренние стены. Точкой опоры в этой конструкции становится коньковый прогон, к которому крепят стропильные ноги.

Какой может быть система

Конструкция бывает распорной или безраспорной. Будут распирать стропила стены или нет зависит от правильного их сочленения и грамотного устройства узлов опирания.

Безраспорная система

Стропила в подобной системе работают на изгиб и не оказывают на стены дома распирающего давления по горизонтали. Исключить образование нежелательных нагрузок на стены можно тремя способами.

Стропило нижним концом либо прошивают бруском, либо упирают в мауэрлат. Для крепежа используют врубку зубом. Для дополнительной страховки его можно фиксировать к стене, используя проволоку или хомут. Что же касается верхних концов, их свободно укладывают на прогон. Если крыша двухскатная, их крепят только к прогону (между собой – нет) аналогично креплению скользящей опоры, скажем, горизонтальной врубкой.

Расчет наслонных стропил для этой установочной схемы требует большой аккуратности и точности, иначе можно получить в итоге вместо безраспорной распорную схему. Поэтому для двухскатных крыш предпочтительнее использовать следующую схему.

опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с закреплением верха, не дает распора на стены

Рассмотрим, как рекомендуется проводить крепление в подобных случаях. Низ стропила делают на ползунке, то есть оставляют подвижным, а верх закрепляют:

• связывая болтом или гвоздевым боем,
• либо уперев в прогон концы, либо один в другой, их связывают при помощи МЗП (пластины металлические зубчатые) или деревянных прибоин.

опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с защемлением конькового узла, не дает распора на стены

Избежать распора можно и в случае жесткого защемления конькового узла, причем низ в то же время делают на ползуне. В результате, возникающий в прогоне изгибающий момент оказывается максимальным, а несущая способность стропил, благодаря меньшему прогибу, возрастает. Таким образом, при жестком защемлении конькового узла, обеспечивается определенный запас прочности системы.

Во всех указанных вариантах придерживаются общего правила: один из опорных концов выполняют на скользящей опоре, допускающей поворот, в то время как другой на шарнире позволяет только поворот.

Устройство стропил этого типа на крышах, где коньковый прогон невозможно закрепить от горизонтального смещения, может оказаться статически неустойчивым и требует принятия определенных мер для повышения устойчивости, скажем, установки горизонтальной схватки.

работающая на сжатие схватка частично снимает распор со стен

Вальмовые крыши или с кирпичными и каменными фронтонами в этом отношении вполне устойчивы, однако устанавливать схватки все-таки рекомендуется.

Распорные системы

стропила упертые обоими концами в мауэрлат и прогон показывают распор

Конструкция позволяет в этом случае через опорные ноги передавать оказанное на них давление на стены. Это довольно легко представить – достаточно в приведенных выше типах крепежа заменить ползуны на вариант шарнирного жесткого крепления, как конструкция при передаче полученного внутреннего напряжения станет оказывать распирающее воздействие, давление на стены.

Как повысить жесткость системы

Для повышения жесткости можно воспользоваться несколькими способами.

• Введение ригеля (затяжки). В верхней части опорной системы создают жесткий треугольник, который и воспринимает нагрузку по горизонтали. Нередко при наличии ригеля прогон не ставят, а коньковый узел за счет накладок делают жестче.
• Установка подкосов. В случае больших пролетов, исходя из требований прочности или из-за ограничения прогибов, появляется необходимость существенно увеличить опорные ноги в поперечном сечении, что, конечно, нежелательно. Этого можно избежать, если под углом не меньше 45° к горизонтали установить подкосы, которые воспринимают основную часть распора. Таким образом уменьшается прогиб опорной ноги и упрощается ее стык по длине.

Среди возможных промежуточных вариантов можно отметить использование:

• одновременно затяжки и подкосов;
• подкосов без прогона и стойки.