Крыша с наслонными стропилами конструкция и узлы

Наслонными называют стропила, которые одним своим концом опираются на стену здания, а другим – на коньковый брус или прогон, расположенный вдоль линии пересечения скатов. Конек поддерживается стойками, которые, в свою очередь, также должны иметь опору, поэтому наслонные стропильные системы устанавливают только в зданиях, имеющих внутренние несущие стены. Конструкцию крыши дополняют обрешетка, на которую укладывается кровельное покрытие, и вспомогательные элементы: подстропильные стойки, подкосы, и схватки.

Крепление стропил в точках опирания может осуществляться различными способами. В зависимости от этого опора может быть жесткой, шарнирно-неподвижной или шарнирно-подвижной. Тип опоры определяет величину и направление усилий, передаваемых стропилом на опорные конструкции под действием всей совокупности нагрузок (ветер, снег, собственный вес стропил, обрешетки и кровельного пирога). По этому признаку наслонные стропильные системы делятся на:

1. безраспорные;
2. распорные.

Безраспорная система

В стропильных системах данного типа каждое стропило работает на изгиб, передавая на стены и конек только вертикальные усилия. Такую схему распределения нагрузок можно реализовать одним из трех способов:

А) Нижнюю часть стропила упирают в мауэрлат посредством специального выреза – врубки, или прикрепляемого к нему опорного бруска. В верхней части стропила также выполняется врубка, но срез делают косым, то есть под таким углом, чтобы торец стропила не упирался в коньковый брус и оно могло свободно сгибаться. Несмотря на то, что максимальный изгибающий момент формируется в середине пролета стропила, а в верхней части балки его значение практически равно нулю, существуют ограничения на глубину подреза стропила в коньковом узле:

– не более 30% высоты сечения, если она составляет 180 мм;

– не более 40% высоты сечения, если она лежит в пределах от 120 до 180 мм;

– не более 50% высоты сечения, если она составляет 120 мм.

Б) В точке опирания стропила на мауэрлат выполняют опору типа «ползун», допускающую поворот и продольное смещение стропила. Для предотвращения отрыва стропила от мауэрлата во время сильного ветра его прикручивают проволочными скрутками к забитым в стену костылям. Верхний конец стропильной ноги крепят к коньковому прогону посредством гвоздей, болтов или саморезов.

В) В этом варианте нижняя опора стропил делается шарнирно-подвижной (ползун), а верхняя – жесткой (в науке о сопротивлении материалов такой вариант опоры называют «заделкой»). Наибольшее значение изгибающего момента приходится в этом случае на верхнюю опорную часть стропила, при этом уменьшается его прогиб и увеличивается несущая способность.

Распорная система

От описанных выше вариантов распорная стропильная система отличается тем, что опорный узел каждого стропила вместо двух степеней свободы имеет всего одну. Например, в варианте «а» верхняя часть стропила не просто опирается на коньковый брус, а жестко прикрепляется к нему с помощью гвоздей, болтов или пластин с саморезами. При таком способе крепления на стену передается горизонтальное усилие (распор), направленное наружу. Это усилие тем меньше, чем более жестким является конек, поэтому в деревянных домах, стены которых распорные усилия выдерживают хуже кирпичных, жесткость конька усиливают установкой дополнительных стоек, подкосов и балок.

Дополнительные элементы стропильных систем

Для повышения устойчивости стропильной системы применяют горизонтальный элемент (схватку). В нормальных условиях схватка работает на сжатие, разгружая стропильные ноги. В аварийных ситуациях, когда коньковый прогон, не выдерживая нагрузки, дает чрезмерный прогиб, схватка начинает работать на растяжение, удерживая стропильную систему от окончательного разрушения. Высота схватки над уровнем перекрытия составляет 1800 мм. Таким образом, она не препятствует перемещению людей в чердачном помещении. Отверстия в схватке делают так, чтобы крепеж устанавливался без зазора, поэтому схватка начинает выполнять свою предохранительную функцию при малейших нарушениях геометрии конька.

Кроме схваток применяют стойки и подкосы, которые устанавливаются под срединной частью стропила, превращая последнее в неразрезную балку с двумя пролетами. Минимальный угол между осью подкоса и горизонтом составляет 45 градусов. Крепятся эти элементы к стропилам и балкам перекрытия с помощью опорных брусков или металлических накладок.

При наличии двух или более внутренних несущих стен на них можно уложить опорный брус или доску – лежень. В этом случае стропильную систему можно усилить сквозными прогонами, использующими лежень в качестве опоры.