Распорные наслонные стропила: описание, схемы, устройство и особенности расчета

Стропила представляют собой основной опорный элемент конструкции любой крыши. Способов установки их существует множество. Очень часто кровли домов собирают, к примеру, на наслонных распорных стропилах. Их основной особенностью является то, что работают они в процессе эксплуатации кровли и на изгиб, и на сжатие. То есть передают на стены не только вертикальное, но и горизонтальное усилие.

Особенности конструкции

По сути, такие стропила являются переходным вариантом от наслонных безраспорных к висячим. Вертикальную нагрузку они передают через коньковый прогон и стойки. Распорное же давление такие стропила оказывают на стены из-за того, что крепятся к мауэрлату или балкам жестко. При таком способе фиксации в каркасе кровли неизбежно возникает горизонтальное напряжение. Схема наслонных стропил распорных, представленная ниже, демонстрирует принцип их работы наглядно.

Что нужно учитывать при составлении проекта

Перед монтажом крыши, конечно же, должны быть разработаны подробные схемы установки всех ее элементов, в том числе и стропил. При составлении проекта каркаса кровли прежде всего следует определиться:

• с углом наклона наслонных стропил;
• их сечением;
• видом используемых пиломатериалов;
• шагом установки;
• способами крепления.

Каким должен быть угол наклона

К расчету этого параметра стоит подойти максимально ответственно. От того, насколько правильно будет выбран угол, напрямую зависит надежность и долговечность такой конструкции, как крыша с наслонными стропилами. Лучше всего, конечно, устроить над зданием кровлю покруче. В этом случае в доме можно будет оборудовать жилой чердак или мансарду. К тому же и смотрятся загородные здания с такими крышами солиднее. Однако обходятся крутые кровли, разумеется, дороже пологих.

Помимо особенностей эксплуатации будущей крыши и архитектуры здания, при выборе угла наклона скатов нужно учитывать еще и такие факторы, как:

• общей вес используемого кровельного материала;
• возможная снеговая нагрузка;
• ветровая нагрузка.

Для каждого конкретного кровельного материала существует свой собственный минимально допустимый показатель угла наклона. Так, к примеру, для металлочерепицы он составляет 12-14 градусов, для шифера – 22 градусов и т. д. При разработке проекта это, конечно же, нужно учитывать.

Возможную ветровую и снеговую нагрузку на кровлю определяют по специальным таблицам, составленным для каждого конкретного региона. В большинстве районов России оптимальным углом наклона скатов с учетом этих показателей является 30-45 градусов.

Какие пиломатерилы выбрать

По вполне понятным причинам, самой важной частью каркаса крыши являются именно наслонные стропила. Конструкция (и узлы, и сами ноги) их, как основного в данном случае опорного элемента, должна быть максимально устойчивой и прочной. Поэтому к выбору пиломатериала для них нужно подойти как можно более ответственно.

Чаще всего для стропил крыш загородных домов используется сосновый брус. В такой древесине содержится очень много смол, а поэтому она довольно-таки устойчива к воздействию влаги. Помимо этого, сосновые пиломатериалы имеют достаточно большой запас прочности и не слишком дорого стоят.

Как сделать расчет наслонных стропил

Сечение бруса для опорных элементов каркаса кровли рассчитывают с учетом следующих факторов:

• общего веса кровельного пирога;
• шага между стропилами;
• их длины.

Устанавливаться наслонные стропила могут с шагом от 50 до 120 см. В тех регионах, где зимой выпадает много снега, расстояние между этими элементами обычно делают поменьше. То же самое касается и крыш, отделанных тяжелым кровельным материалом, к примеру глиняной черепицей. Если же осадков в регионе в холодное время года выпадает не слишком много, можно сэкономить и установить стропила с большим шагом. В европейской части России при использовании для обшивки кровли ондулина или профилированного листа стропила обычно монтируют на расстоянии примерно в 80-100 см друг от друга.

Что касается необходимой длины ног, то ее определить довольно-таки просто. Конструкция наслонных стропил, как и любых других, такова, что во фронтальной проекции крыша дома обычно представляет собой равнобедренный треугольник. Поэтому для того чтобы рассчитать длину ноги, нужно просто разделить половину длины пролета здания на косинус угла наклона ската. К полученной цифре следует прибавить примерно 40 см на свесы.

Зная длину стропильных ног и определившись с расстоянием между ними, можно легко выяснить, какое у них должно быть сечение. Для этого нужно воспользоваться специальными таблицами. Чаще всего под стропила берут брус сечением 150х150 см. Под мауэрлат, поскольку на него в процессе эксплуатации приходится серьезная нагрузка, обычно используют материал потолще - 150х200 или 200х200 см.

Как крепят внизу

Мауэрлат к бетонным и кирпичным стенам обычно закрепляется на анкера, предварительно вмурованные в кладку или раствор. Способов же фиксации собственно самих стропил существует несколько:

• путем врубки;
• с использованием оцинкованных уголков и болтов;
• с применением гвоздей, хомутов и проволоки.

Монтируются стропила при сборке каркаса крыши или непосредственно на мауэрлат, или на выступающие за пределы плоскости стены балки. В последнем случае крепление может выполняться двумя способами:

1. На крутых крышах (более 35 градусов) врубка стропила в балку часто производится единичным зубом. В этом случае в ноге вырезается шип, а в ответной части – специальный упор. Собственно само крепление производится с использованием болта.
2. На пологих кровлях для увеличения опорной площади соединение выполняется путем врубки с применением двойного зуба.

При креплении непосредственно на мауэрлат в стропиле вырезается только посадочное гнездо. Жесткая фиксация при этом производится чаще всего с использованием специальных оцинкованных перфорированных уголков. Их устанавливают по бокам ноги и закрепляют болтами. Чтобы снизить горизонтальную нагрузку на стены от крыши, иногда на стропило снизу также набивают брус (для упора в мауэрлат). Такой узел крепления обычно дополнительно фиксируется проволокой-катанкой. Ее вмуровывают в стену еще на этапе кладки или заливки армирующего пояса.

Иногда деревянные наслонные стропила закрепляют на мауэрлате и на узел из трех гвоздей. Это также довольно-таки надежный способ. В этом случае один гвоздь забивается в середине стропила, а два других под небольшим углом по обеим сторонам от него. При таком способе крепления также целесообразно дополнительно использовать проволоку-катанку. Иногда вместо нее применяются и специальные хомуты, обхватывающие стропило над мауэрлатом.

Как крепят сверху

Вверху наслонные стропила могут фиксироваться также несколькими способами. Иногда их крепят непосредственно на коньковом прогоне методом врубки, но чаще все же соединяют попарно над ним. В последнем случае собираться фермы могут методом «в полдерева» или с использованием толстых стальных пластин либо брусков.

Поскольку наслонные распорные стропила передают на стены в том числе и горизонтальную нагрузку, на больших пролетах их, как и висячие, иногда дополнительно соединяют попарно ригелем под коньком.

Порядок монтажа

Собирается наслонная система стропил дома этой разновидности следующим образом:

• Из длинной доски вырезается шаблон, по которому в последующем раскраиваются стропила. Его использование позволяет сделать абсолютно одинаковые элементы, а следовательно, и собрать аккуратную крышу.
• Устанавливаются крайние стойки (по фронтонам).
• Между ними по уровню строго горизонтально натягивается неэластичный ориентировочный шнур.
• К балкам перекрытия крепятся промежуточные стойки.
• На них фиксируется коньковый прогон. Закреплять его на стойках можно методом вполдерева или уголками.
• Монтируются крайние стропильные фермы.
• С выбранным шагом устанавливаются промежуточные.

После того как основа каркаса кровли будет собрана, приступают к монтажу утеплителя, гидроизолятора, обрешетки и кровельного материала.

Дополнительные элементы наслонных стропил

Очень часто каркас этой разновидности устанавливают на больших домах с широкими прогонами. В этом случае, чтобы избежать необходимости использования толстого бруса, а следовательно, и ненужных расходов, в конструкцию кровли обычно включают дополнительные элементы - подкосы или подстропильные балки. Первые одним концом крепят в месте соединения стойки и лежня, а вторым, под углом в 45 градусов, – к самому стропилу. В результате получается дополнительная опора, не позволяющая ноге слишком сильно изгибаться при серьезных нагрузках. Срезать подкос нужно точно под углом в 45 градусов. Наличия зазоров между ним, стойкой и ногой не допускается.

Использование подстропильных балок позволяет собирать еще более надежные крыши на домах с очень широкими пролетами. В этом случае коньковый прогон не устанавливается. Вместо этого вдоль стен сначала монтируются два лежня, на которые крепятся стойки. На них и укладываются балки, надежно поддерживающие наслонные стропила. Узлы крепления в данном случае выполняются по той же схеме, что и на мауэрлате. То есть в стропиле сначала выбирается посадочное гнездо, а затем оно крепится на балку с помощью уголков.

О чем нужно знать

Используют наслонные стропила распорные в основном только на домах с кирпичными, блочными или монолитными стенами. Связано это прежде всего с тем, что в данном случае крепление к мауэрлату производится жестко. На деревянные дома стропила этой разновидности не устанавливают, потому что такие здания после постройки способны давать сильную усадку. В результате жестко закрепленную на верхнем венце кровлю может просто-напросто повести. На таких домах стропила фиксируют к мауэрлату на специальных элементах – «салазках», обеспечивающих их подвижность.

Вывод

Как видите, рассчитать и установить наслонные распорные стропила самостоятельно не так уж и сложно. Однако, какой бы способ их крепления к мауэрлату, балкам и прогонам не был выбран, все работы нужно производить тщательно - с использованием качественных доборных элементов, без нарушения технологий. В противном случае крыша получится ненадежной и в скором времени потребует ремонта либо даже переустановки.