Что такое безраспорная кровля
Устройство безраспорной крыши, технология узлов крепления стропил
При строительстве любого дома устройство крыши будет безраспорной или распорной и Вам нужно понимать как делается данные системы. Так как по статистике 90% кровельщиков и 60% проектировщиков не знают этого.
Тепрь в 2х словах о данных системах:
1. Распорная крыша – на мауэрлат воздействуют распорные нагрузки, нужен армопояс (более надежная)
2. Безраспорная крыша – на мауэрлат не воздействуют распорные нагрузки, не нужен армопояс (вся конструкция крыши будет статически не устойчива, как правило делается если кровля до 150м2).
И очень важно при строительстве не ошибится и не перепутать узлы крепления стропил, далее мы объясним устройство безраспорной крыши и технология узлов крепления стропил.
Выше в 3D модели представлено несколько вариантов соединения низа и верха стропил, вы можете видеть, что у них разное условия:
1. Вверх стропил крепится с одной степенью свободы или защемленными концами.
2. Низ стропил крепится с двумя степенями свободы.
Это очень важный момент устройства крыши и если в нем ошибиться будут очень плохие последствия которые очень часто приводят к капитальному ремонту крыш домов.
Многие спрашивают какую систему лучше строить распорную или безраспорную. Естественно распорная крыша намного лучше но по затратам она на 25% будет стоить дороже из-за необходимости возведения армопояса и более усложненные узлы примыкания к мауэрлату.
Виды наслонных стропильных систем. Или как с легкостью построить основу крепкой крыши
Рано или поздно перед вами станет вопрос, какую стропильную ферму строить для вашего деревянного дома из сруба. В этой статье вы познакомитесь с некоторыми разновидностями и решите, подойдут они под ваши требования или нет.
Наслонные стропила своими концами распирают стены здания, а средней частью опираются на опоры. В рубленых домах стропильные ноги опираются на верхние венцы. Такие крыши устанавливают на домах с внутренней несущей стеной или столбчатыми промежуточными опорами. Наслонные стропила устраивают в том случае, если расстояние пролетов не превышает 6 м. Наличие опоры в виде внутренней стены позволяет увеличить ширину пролета, перекрываемую наслонными стропилами до 10 м, а двух внутренних опор — до 14 м. Рассмотрим три схемы устройства наслонных стропильных систем:
Стропила без подкосов. Безраспорные и распорные наслонные стропила
Односкатные крыши с пролетом до 5 м и двухскатные крыши с пролетом около 9 м можно устраивать таким образом, что стропила опираются на две опоры без других дополнительных упоров (рис.). Стропильные ноги всей конструкции могут при различном подходе передавать распор на стену или не передавать распор. Рассмотрим ниже виды наслонных стропил.
Безраспорные наслонные стропила
Безраспорные наслонные стропила представляют собой конструкцию, при устройстве которой стропильная нога работает на изгиб и не передает горизонтально-распирающего давления на стены. Существует всего три варианта установки наслонных стропил, которые решают вопрос происхождения опасных нагрузок на стены здания:
Каждый вариант установки наслонных стропил предполагает правильно подобрать крепежи, которые будут препятствовать или позволять движению стропила в опоре. Три варианты установки несут в себе одно правило, при котором один конец стропильного бруса устанавливается по типу ползуна, а второй конец на шарнире, который допускает только поворот.
Расчет прочности наслонных стропил производится стандартной расчетной схемой, которая предполагает равномерную нагрузку на все плоскости крыши. Поскольку равномерного давления на скаты крыши не бывает практически никогда, поэтому, для удачного применения трех вышеуказанных вариантов, остается лишь условие жестко закрепить коньковый прогон от горизонтального смещения. Это произвести можно путем ввода концов балки во фронтальные стены или подпереть накосными стропилами.
Первый рассмотренный вариант хорошо сохраняет неравномерную нагрузку на скаты крыши, при абсолютной вертикальной установке стоек, что удерживают коньковый прогон от сдвига в сторону. В третьем и втором варианте крыша может пытаться съехать в сторону большей нагрузки. Эти условия следует учесть при возведении щипцовой крыши, и где прогоны не опираются концами на стены фронтонов, а только на стойки (рис.).
Во избежание потери устойчивости стропильной системы вводят дополнительный элемент – схватку (рис.). Устанавливают схватку на высоте около 2 м от перекрытия, но чем ниже она установлена, тем практичнее служит. Данный элемент обладает несколькими функциями. Например, в безраспорных стропильных системах, если нет никакой нагрузки на скаты крыши, то она не выполняет никакой функции. При появлении на скаты крыши небольшой равномерной нагрузки, то схватка работает на сжатие. Работу на растяжение ей может дать только аварийное положение, например, просадка фундамента здания или прогиб коньковой балки. Желательно, все пересечения схватки со стойками, которые поддерживают коньковую балку, скрепить методом гвоздевого боя.
Наиболее устойчивой конструкцией при всех сочетаниях нагрузок можно сделать во втором и третьем вариантах, если нижние узлы ползунов заменить другие конструктивные типы ползунов с выносом концов стропил за стены (рис.). Можно рассмотреть другой вариант для повышения устойчивости системы – если жестко закрепить низы стропил поддерживающих коньковый прогон, превратить нижний узел крепления в узел с жестким защемлением (рис.).
При возведении стропильной системы, схватку принимают таким же размером, как и стропила, но можно использовать схватку и с меньшим сечением. 
Сечение схваток принимают конструктивно, поскольку в них развивается небольшое напряжение. Схватки устанавливают с обеих сторон или с одной стропильной ноги и крепят болтами или гвоздями (рис.). Если схватка крепится гвоздевым боем, то ослабления в древесине стропильной ноги не происходит, но следует произвести расчет по количеству забиваемых гвоздей. Другими словами, в расчеты соединения схватки со стропилом гвоздями вводят распор (Н). В случае прикручивания схватки к стропилу болтом, то несущая способность древесины уменьшается с помощью коэффициента 0,8, по причине проделанных в балке отверстий под болты.
Устраиваются еще и добавочные опоры, например, подкосы, ригели или прогоны, для обеспечения противоаварийной устойчивости. Однако, безраспорная стропильная система достаточно устойчива, если у конькового прогона не появляется возможность смещаться по горизонтали, чего можно избежать, жестко его закрепив.
Распорные наслонные стропила
Распорные наслонные стропила – такое устройство системы, при котором, давления, что действуют на стропила, передаются на стены здания. Вот если взять все три вышерассмотренных способа устройства безраспорных наслонных стропил, и в каждом из трех случаев крепеж стропильных ног сменить на жесткое крепление, т.е. крепления по типу ползуна обратить в неподвижные соединения стропильных ног с мауэрлатом или брусьями. В данном случае вся система получает напряжение, которое будет проявляться в распирающем давлении на стены дома.
Закрепить стропила, например, в первом варианте схемы можно, таким образом: верхние концы стропильных ног, которые опираются на коньковый пролет, сшить гвоздевым боем или болтами и получим шарнирную опору. Основательно расчетные схемы стропильных систем не меняются (рис.). Внутренние напряжения системы изгиба и сжатия прежние, но появляется распор в нижних опорах стропил равный H = (qL/2)?ctg µ. Распор в верхних узлах стропил гасится направленным противоположно распором от конца других стропильных ног. Можно проверить на смятие древесины концы стропильных ног, которые уперты друг в друга или через коньковую балку, но практически этой проверки не требуется.
По своей конструктивности распорные наслонные стропила являются переходной схемой от безраспорных наслонных стропил к висячим стропилам. Но в схеме висячих стропил в коньковом прогоне уже нет большой необходимости. В результате усадки фундамента или под воздействием собственного веса прогон прогибается и выходит из общей работы. Давящие силы распределяются по стропилам и превращаются в висячие стропила. 
Схватка в распорных системах стропил срабатывает на сжатие, снижая распор на стены стропильных ног (рис.), но не препятствует снятию распора полностью. Снимает полностью распор схватка, если она приспособлена в самом низу между стропильных ног, но это уже является затяжка и применяется другая конструктивная схема.
Распор – это горизонтальная составляющая вертикальной нагрузки. В стропильной ноге возникает сжимающее напряжение S. Это не распор от прогиба стропильной балки, потому что в расчетах стропила считают стержневой составляющей, которая не имеет высоты, и распор от прогиба не учитывают. На распор от прогиба обращают внимание только при строительстве домов из газобетонов, блоки которого не держат изгиб и разрушаются. Снизить силу распора можно путем жесткого закрепления конькового прогона. Увеличить жесткость прогона можно за счет установки консольных балок, стоек или подкосов. Распорная стропильная система требует основательного жесткого крепления мауэрлата на стене здания, а стены должны быть достаточно массивными или содержать в себе железобетонный пояс, охватывающий весь периметр.
Два сочетания нагрузок принимается при расчете стропильной системы с применяемой в ней схваткой, что работает на сжатие. Стропила подбираются сечением по наибольшему прогибу и изгибающему моменту, не учитывая работы схватки.
Стропила с подкосами
Подстропильная нога, а иначе называют, подкос является третьей опорой стропильной ноги (рис.). Это подкос превращает однопролетную балку в двухпролетную неразрезную. Устанавливают подстропильную ногу по отношению к горизонту под углом 45°, что позволяет применять балки стропил с меньшим сечением, не уменьшая на стропильную ногу нагрузки, а пролеты перекрывать с большей длиной до 14 м.
Для расчета сечения двухпролетной неразрезной балки принимают максимальный изгибающий момент, находящийся над средней опорой (рис.).
Прогиб стропильной ноги считают по стандартной формуле прогиба однопролетной балки для максимального пролета, а в нашем случае для нижнего пролета – от узла слияния с мауэрлатом до узла сочленения с подкосом. Это объясняется тем, что балка подпирается наклонным подкосом и, прогибаясь, стропильная нога может сместить узел соединения с подкосом.
Крепеж подкоса не требует никаких расчетов, подкос подставляют под стропило и прибивают по двум бокам и снизу, фиксируя, таким образом, от смещения. Единственный обязательный момент заключается в том, чтобы подкос был срезан точно под углом наклона стропильной ноги, что не дало бы зазора для стропила при движении под нагрузкой, т.е. не дало бы ноге прогибаться. Расчетом на сжатие определяют сечение стропильной ноги, но чаще подбирают сечение конструктивно.
На верхней части рисунка изображена распорная стропильная система, которая не нуждается в схватке, потому что она не снимает распор, в системе определены элементы, что работают на сжатие – подкосы. Изображение в нижней части рисунка показывает безраспорную стропильную систему с затяжкой. Затяжка в данной системе незаменимый элемент, который принимает участие в работе целой системы. В этом случае схватку нужно приспособить немного ниже креплений подкосов, а то есть риск, что ползун при варьировании нагрузок может поползти по мауэрлату.
Стропила на подстропильных балках
Рассмотрим схему устройства крыши при наличии в сооружении двух несущих стен, не зависимо от расположения – продольного или поперечного. В таких случаях используют две подстропильные конструкции, которые состоят из балок, что уложены вдоль крыши. Балки опираются через брусья стоек на лежень и на внутренние стены (рис.). Можно обходиться и без устройства прогонов (второй рисунок в этой разделе), но в таком решении под каждую стропильную ногу подводят стойки.
Верхи стропильных ног стыкуем одну в другую и вяжем парой стальных или деревянных накладок, получаем таким образом коньковый узел. В данной схеме не применяем коньковый прогон, что дает в стропильной системе распор. 
Затяжка, которая устанавливается ниже сквозных прогонов, в безраспорной системе нейтрализует распор и работает растяжение. Стабильную устойчивость системы обеспечивают схватки, что идут по низу стоек. Расшивки тоже обеспечивают устойчивость стропильной системы, они предотвращают конструкцию от складывания, а крепятся накрест.
В распорной системе схватка будет приниматься уже как ригель и принимать работу на сжатие, правильно будет установить этот элемент по верху сквозных прогонов. Эта же схватка будет держать сквозные прогоны и стойки от опрокидывания.
Расчет наслонных стропил на прогиб принимается согласно формуле, которая учитывает влияние изгибающего момента на промежуточной опоре. Стойки или сквозные прогоны под стропильными ногами дают возможность возводить мансардные крыши, но стоит учитывать, что необходим расчет на дополнительную нагрузку для жесткого перекрытия. Для решения свободного полезного пространства в мансардных помещениях можно в безраспорных конструкциях расшивки установить с наружной стороны стоек и приладить их к нижним концам стропильных ног.
У многих мог возникнуть вопрос, почему многие рисунки про кирпичные дома. На самом деле — это не ошибка, просто чаще всего такие системы используют при строительстве кирпичных домов, но и для строительства сруба они подойдут и будут служить долгие годы.