Висячие стропила образуют пару наклонных балок, которые соединяются у конька и опираются на наружные стены без промежуточной вертикальной опоры. Их нижние части связывает затяжка, воспринимающая распор и не позволяющая стенам раздвигаться. Для висячих стропил крыши рассчитывают сечения, узлы и положение затяжки.
Как работает стропильная пара
Висячие стропила передают нагрузку от крыши на две наружные несущие стены. Пара может состоять из стропильных ног и затяжки, а в более сложных фермах дополняется стойками, подкосами и другими элементами. Каждый узел должен соответствовать принятой расчётной схеме.
Когда две наклонные ноги соединены вверху и опираются только на внешние стены, в опорах возникает горизонтальное усилие. Затяжка связывает ноги и воспринимает это усилие на растяжение. Без неё стены могут раздвигаться, особенно при снеговой нагрузке или изменении схемы крыши.
В наслонной системе стропила имеют промежуточную опору — например, коньковый прогон на стойках. Тогда верхняя часть крыши работает иначе и затяжка может не выполнять ту же функцию. Нельзя переносить решения из одной системы в другую по внешнему сходству узлов.
Проверяют пролёт и условия опирания
Для расчёта нужны расстояние между несущими стенами, уклон и длина скатов, шаг стропил, высота конька, тип кровельного покрытия, утепление и конструкция потолка. Учитывают собственный вес, снеговые и ветровые нагрузки для района строительства, а также положение проёмов и особенности стен.
Для висячих стропил крыши проектировщик определяет усилия в ногах, затяжке, коньковом соединении и опорах. Затем проверяет прочность, устойчивость и прогиб элементов, а также смятие древесины в местах контакта. Сечение не выбирают только по длине пролёта или таблице для другой крыши.
Опорные стены и их верхняя часть должны выдерживать вертикальные реакции и усилия от принятой схемы. Проверяют мауэрлат или другой опорный элемент, его анкеровку, состояние кладки и передачу нагрузки дальше к фундаменту. Перегородка не считается несущей опорой без подтверждения расчётом.
Если под затяжкой планируется потолок или чердачное перекрытие, проверяют, может ли балка выполнять обе функции и как она соединена со стропилами. Наличие потолочной доски или отделки не доказывает, что связь рассчитана на распор. При устройстве мансарды нагрузки и исходные узлы оценивают заново.
Выбирают и располагают затяжку
Затяжку обычно размещают в нижней части стропильной пары, чтобы она связывала нижние концы ног и ограничивала распор стен. Её сечение, пролёт и соединения рассчитывают на растяжение, а при совмещении с балкой перекрытия дополнительно проверяют изгиб и нагрузку от пола. Чем выше затяжка, тем сильнее меняются усилия в соединениях и стропильных ногах.
Затяжку соединяют с обеими ногами рассчитанными болтами, накладками или другими узлами. К висячим стропилам в паре её крепят так, чтобы усилие передавалось без вырыва крепежа и раскалывания древесины. Число и тип креплений задаёт проект; случайное уменьшение количества гвоздей или болтов ослабляет работу всей пары.
Высокая поперечная связь у конька не заменяет автоматически нижнюю затяжку. Её задача может состоять в том, чтобы ограничить разъединение верхних концов при ветровом воздействии, тогда как распор от нагрузки воспринимает связь в нижней части. Для каждой детали важно знать не только название, но и её место и функцию в расчёте.
Если пространство под крышей нужно оставить открытым, проектировщик может предусмотреть другую несущую схему, например опорный коньковый прогон с колоннами. Такой прогон тоже требует устойчивых опор и пути нагрузки до основания здания. Простое удаление затяжек без расчёта не создаёт безопасную открытую комнату.
Подбирают материал и соединения
В деревянной схеме висячие стропила и затяжки выполняют из конструкционной древесины заданного проектом класса и сечения. До монтажа проверяют влажность по требованиям проекта, прямолинейность, трещины, гниль и повреждения в опорных зонах. Дефектный участок нельзя скрывать под накладкой без проверки остаточной несущей способности.
Металлические пластины, болты, гвозди и шурупы подбирают по расчётному усилию, толщине деталей и условиям эксплуатации. Соединение должно передавать растяжение затяжки и не раскалывать древесину при затяжке или сезонных изменениях влажности. Слишком близко расположенные отверстия могут ослабить деталь.
Стыки длинных затяжек и составных ног выполняют в местах и способом, предусмотренными чертежом. Стык в пролёте без накладок и достаточного перекрытия не обеспечивает непрерывную работу элемента. При соединении трёх и более деревянных деталей используют предусмотренные проектом металлические соединители с защитой от коррозии.
Древесину защищают от намокания при хранении и на крыше, соблюдают требования к вентиляции кровельного узла и огнезащите. Между деревом и каменным основанием предусматривают проектную гидроизоляцию. Антисептический или огнезащитный состав не заменяет расчёт, правильное сечение и исправный крепёж.
Монтируют с временной устойчивостью
До сборки сверяют чертёж с фактической геометрией стен и проверяют отметки опор. Узлы, длину деталей и места отверстий размечают заранее. Если размеры здания отличаются от проекта, не укорачивают затяжку или стропильную ногу на месте без проверки всей расчётной схемы.
Сначала собирают одну стропильную пару на устойчивой площадке или устанавливают элементы по проектному порядку. Ноги соединяют в коньке, затяжку крепят к обеим сторонам, затем пару поднимают и временно раскрепляют от опрокидывания. Средства подъёма и временные опоры подбирают по массе деталей и условиям площадки.
Последующие пары устанавливают по разметке, соединяют продольными элементами и постоянными связями. Временные подкосы нельзя снимать, пока система не получила предусмотренную проектом пространственную жёсткость. Неполный каркас может сместиться от ветра или во время подачи материалов.
После монтажа проверяют расстояние между парами, вертикальность плоскостей, отметку конька, опирание ног и крепление затяжек. В местах соединения не должно быть щелей, расколотой древесины или вытянутых отверстий. Исправления в несущих деталях выполняют по согласованному решению, а не ударами или произвольными накладками.
Проверяют перед закрытием конструкции
Перед укладкой кровельных слоёв осматривают каждую пару, затяжки, соединения в коньке, опоры на стенах и постоянные связи. Проверяют, что элементы соответствуют проектным сечениям и не имеют повреждений после подъёма. Полезно сфотографировать узлы и сохранить схему, чтобы при отделке мансарды не перерезать несущие детали.
Висячие стропила перед закрытием крыши сверяют с расчётной схемой и фактическим положением затяжек. Если стена наклонилась, затяжка провисла или крепёж вырван, монтаж приостанавливают и вызывают конструктора. Не следует поднимать стену домкратом, менять положение затяжки или усиливать узел без проверки основания и всей стропильной системы.
Схему с висячими стропилами без опоры внутри здания сохраняют вместе с размерами пролёта, сечениями, расположением затяжек и крепежа. При ремонте, замене потолка или перепланировке эти данные помогают увидеть, какие элементы удерживают стены от распора и какие изменения требуют расчёта.
