Висячие стропила: устройство, расчёт и монтаж

Базовая схема — равнобедренный треугольник из двух стрopil и растяжения. Подвес соединяет гребень с серединой растяжения, воспринимая вертикальные нагрузки. Пристоны déchargent растяжение, сокращая его расчётную длину и повышая жёсткость. Подконники устанавливаются под стропила для уменьшения прогиба при больших пролётах. Каждая схема имеет свои границы применимости по пролёту и нагрузке.

Ферма с одним подвесом используется при пролётах 6–9 метров. Два подвеса — при 9–12 метрах. Пристоны вводятся при длине растяжения свыше 4,5 метров для предотвращения его изгиба. Подконники необходимы, если длина стропила превышает расчётное значение для выбранного сечения. Комбинированные схемы (подвес + пристоны + подконники) применяются на предельных пролётах.

Материал стрopil — брус хвойных пород 2-го сорта и выше, влажность не выше 18%. Растяжение из того же бруса или клеёного бруса для исключения усушки и трещин. Металлические растяжения (прутья, цепи) допустимы, но требуют расчёта на температурное удлинение и защиту от коррозии. Соединения — закладные пластины, гвозди, болты, металлические накладки по расчёту.

Сечение стрopil подбирают по двум предельным состояниям: несущая способность (прочность на изгиб и сжатие) и нормативный прогиб. Расчётная длина стропила — расстояние по наклонной от мауэрлата до гребня. Для растяжения расчётная длина — расстояние между центрами опорных узлов с учётом пристоны. Шаг стрopil обычно 600–1200 мм, точный шаг определяется расчётом нагрузок на обрешётку и кровлю.

Нагрузки собирают из собственного веса конструкции, веса кровли, снеговой нагрузки по району, ветровой нагрузки и временных нагрузок при эксплуатации. Коэффициенты надежности и сочетания нагрузок берут из действующих СП. Без точного расчёта по СП не допускается подбор сечений «по таблицам из интернета» — таблицы не учитывают местные нагрузки, высоту здания, категорию шероховатости местности и схему фермы.

Узел стропила с мауэрлатом рассчитывают на сдвиг и разрыв. Опора стропила в мауэрлате делается с вырезом (седлом) глубиной не более 1/3 высоты бруса. Дополнительное крепление — металлические уголки, скобы или закладные пластины. Растяжение к стропилам соединяется накладными пластинами с болтами или гвоздёвыми пластинами по расчёту усилий в узле.

Гребной узел воспринимает сжимающие усилия от стрopil. Соединение — накладные пластины с болтами или закладные пластины. Гвозди в гребне не воспринимают сдвиг — только болты или металлические накладки. Угол в гребне должен обеспечивать полноценный контакт стрopil по всей ширине сечения. Зазоры в гребне недопустимы — они ведут к эксцентриситету сжатия и изгибу стрopil.

Опорный узел (стропило — мауэрлат — растяжение) — самый нагруженный. Растяжение крепит к стропилу накладными пластинами с болтами М12–М16. Мауэрлат прижимают к стене анкерами или проволокой закладной. Вырез в стропиле под мауэрлат не должен ослаблять сечение более чем на 1/3. При металлическом растяжении узел должен воспринимать силу растяжения с запасом по СП.

Подвес работает на растяжение, соединяя гребень с растяжением. Соединение подвеса с растяжением — закладная пластина или накладные пластины с болтами. Подвес не должен иметь вырезов в зоне крепления. Пристоны работают на сжатие, их концы соединяют со стропилами и растяжением накладными пластинами. Подконники под стропилами передают усилие в растяжение или в подвес.

Приёмку проводят по проекту и акту освидетельствования скрытых работ. Проверяют: соответствие сечений и марок древесины ведомости, геометрию ферм (длины, углы, провис растяжения), полноту и качество узлов (болты, пластины, гвозди), вертикальность ферм, планарность скатов, шаг обрешётки, крепление мауэрлата к стене. Любое отклонение фиксируется в акте с требованием устранения.

Жёсткость контура проверяют нагрузкой на гребень (человек встаёт на гребень собранных ферм) — не должно быть видимых деформаций. Растяжение не должно иметь провиса более L/200 от расчётной длины. Зазоры в узлах недопустимы. Болты проверяют динамометрическим ключом по проекту. Гвозди — по количеству и длине в узле.

Скрытые работы (узлы стропила с мауэрлатом, гребной узел, крепление растяжения) освидетельствуются до укрытия обрешёткой и гидроизоляцией. Фотофиксация узлов обязательна. Журнал работ ведётся по форме КС-2 или аналогичной. При сдаче объекта эксперт может потребовать расчётную записку и ведомость пиломатериалов с отметками о влажности и сорте.

Висячие стропила не подходят при пролётах свыше 12 м без промежуточных опор — сечения становятся нерациональными, вес фермы растёт нелинейно. Альтернатива: клеёные брусовые фермы, металлические фермы, балки двойного Т-сечения, натяжные конструкции. При слабых грунтах реакции опор висячих стрopil (вертикальные + горизонтальные от несовершенной жёсткости растяжения) могут требовать дорогого усиления фундамента.

В сейсмоопасных районах висячие стропила требуют специального расчёта на горизонтальные усилия и жёстких дисках кровли. В зонах с высокой снеговой нагрузкой пролёт ограничивается меньшими значениями. При сложной геометрии кровли (ломаные скаты, мансардные окна, примыкания) схема висячих стрopil усложняется, теряет экономичность и требует расчёта каждой фермы отдельно.

Для мансардных перекрытий висячие стропила с высоким подвесом (подвес у гребня) дают объём мансарды, но требуют расчёта подвеса на сжатие и изгиб. Низкий подвес (у растяжения) не даёт мансардного пространства. Высота подвеса определяется по эргономике мансарды, но не может быть меньше 1/5 пролёта для статической схемы с одним подвесом.