Виды и схемы стропильных систем: обзор и рекомендации для монтажа стропильной системы крыши. Установка стропил на двухскатную крышу Схема раскладки стропил двускатной крыши
Благодаря простому устройству, легкости обслуживания и прочности, обеспечивающей долговременную эксплуатацию, двухскатная крыша - наиболее часто встречающееся решение при обустройстве домов.
Виды и особенности двухскатной крыши
Форма двускатной крыши определяется на стадии проектирования. Она во многом зависит от дальнейшей эксплуатации чердачного помещения. Выделяют три основных типа двухскатной крыши:
- Симметричная. Наиболее распространенный вариант, обеспечивает надежное устройство и равномерное распределение нагрузок. Риск пригибания стропил практически отсутствует. Существенный недостаток - невозможность обустройства мансарды. Острые углы образуют участки чердачного помещения, непригодные к эксплуатации.
- Простая асимметричная . Формирование одного угла, превышающего 45 о, обеспечивает увеличение полезной площади. Это позволяет организовать под двухскатной крышей дополнительные жилые комнаты. Неравномерное распределение нагрузки на фундамент и несущие стены вызывает трудности на стадии расчетов по установке стропил.
- Ломаная . Излом двухскатной крыши может быть внутренний или наружный. Благодаря нестандартной конструкции появляется возможность использовать чердачную площадь для обустройства полноценного второго этажа. Расчеты по установке стропил значительно усложняются.
Рассчитать правильный угол наклона - ключевая задача, предшествующая установке стропил для двухскатной крыши. Во внимание берутся климатические особенности региона. Наличие частых и обильных осадков обуславливает необходимость обустройства крутого наклона двухскатной крыши. Установка пологих скатов предпочтительней при существенных ветровых нагрузках. При возможном диапазоне от 5 до 90 о, наиболее распространен вариант крыши, имеющей наклон от 35 до 45 о, характеризующийся экономией расхода материалов и равномерным распределением нагрузки.
Варианты стропильной системы
Мауэрлат и стропильная система - несущие элементы двухскатной конструкции. Сами стропила состоят из нескольких частей:
- стропильные ноги и затяжки, их соединяющие и придающие жесткость;
- вертикальные стойки;
- ригели;
- коньковые и боковые прогоны;
- продольные подкосы, в регионах с существенной снеговой и ветровой нагрузкой выполняется дополнительная установка диагональных подкосов;
- распорки;
- лежень и обрешетка.
Совет ! Схема стропил обязательно включает установку дымовой трубы и вентиляционной шахты.
Для выбранной двухскатной конструкции существует три варианта установки стропил. Рассмотрим особенности каждого способа.
- Если крыша по ширине меньше 6 пм, рассматривается вариант установки висячих стропил. Процесс заключается в фиксации ноги между коньковым прогоном и опорной стеной. Это обеспечивает снижение воздействия распирающей силы на стропильные ноги. Соединение элементов стропил осуществляется с применением затяжки, выполненной из дерева или металла. Их установка внизу позволяет выполнять функцию несущих балок. Непременным условием является надежная фиксация затяжки, так как она подвергается распирающим воздействиям.
- Наслонные стропила не ограничены размерами двухскатных конструкций, они включают лежень и стойки. Существенное преимущество такого типа стропил — простота установки. Омрачает практичность конструкции наличие стойки.
- Сложные конфигурации двухскатных крыш предусматривают установку комбинированных стропил.
Определив подходящий вид стропильной системы, переходят к расчету количества материала. При этом каждый элемент кровли нуждается в отдельном чертеже и фиксировании полученных результатов расчетов.
Расчет стропильной системы
По факту, стропильная система - это соединенные воедино треугольные элементы, отличающиеся максимальной жесткостью. Если двухскатная крыша обладает ломаной конструкцией, неправильные прямоугольники нуждаются в разбивке на отдельные составляющие с последующим расчетом нагрузок по каждой части. На заключительном этапе данные суммируют.
Определение постоянных и временных нагрузок
Неотъемлемое условие установки стропил - определение нагрузок на двухскатную крышу. Их разделяют на постоянные, переменные и особые. Составляющие величины постоянных нагрузок - вес обрешетки, отделочных материалов мансарды, утеплителя и прочих элементов, в целом формирующих вес кровли. В среднем этот показатель нагрузки на стропила составляет 40-45 кг м 2 .
Совет ! Расчет прочности двухскатной конструкции предусматривает 10% запас.
Ориентируясь на показатели таблицы с указанием веса отдельных материалов для покрытия кровли, следует придерживаться максимального показателя нагрузки 50 кг на 1 м 2 площади крыши.
Само название переменных нагрузок говорит об их непостоянном действии. Сюда относят силу ветра, действие снежного покрова и другие виды интенсивного влияния погодных условий. Двухскатная крыша подобна парусу, неправильно рассчитанный угол наклона способен спровоцировать ее разрушение под воздействием сильного ветра. Для расчета этого параметра обращаются к показателям, указанных в СНиПе «Нагрузки и воздействия», учитывая сопутствующие факторы (местоположение дома на открытом пространстве или среди многоэтажек). Определение влияния снежного покрова на двухскатную крышу представляет произведение веса снега и поправочного коэффициента, который учитывает аэродинамические воздействия. Согласно СНиП, вес снега колеблется в пределах 80-560 кг/м 2 . Зависимость коэффициентов от угла наклона крыши представлены на следующем рисунке:
Если угол превышает 60 о, этот параметр не учитывается ввиду невозможности задержки снежного покрова на двухскатной конструкции. Особые нагрузки предусматриваются в регионах с повышенной сейсмической активностью, при возможных штормовых ветрах или торнадо, что не характерно для большинства территорий.
Вычисление технических параметров стропил
Установка стропил отталкивается от формы двухскатной крыши, чем она сложнее, тем больше подстропильных элементов включает система. При использовании мягкой кровли, угол наклона крыши не превышает 20 о, более крутые конструкции предполагают установку ондулина, металлочерепицы или стандартного шифера.
Выбор шага стропил зависит от примененного материала для кровли и веса двухскатной конструкции, он варьируется в пределах 0,6-1,0 м. Количество ног определяется делением длины крыши на промежуток между стропильными парами с последующим добавлением 1. Полученный результат показывает количество ног на одну сторону крыши, для определения общего показателя цифру удваивают.
Установка стропил не обойдется без определения их длины, для чего применяют теорему Пифагора (с 2 =а 2 + b 2), где:
- Высота крыши (а) выбирается исходя из возможности дальнейшей эксплуатации чердачного помещения.
- Половина ширины дома обозначим b.
- Гипотенуза (с) представляет искомую величину - длину стропил.
Замечание ! Полученный результат следует увеличить на 0,6-0,7 м для запилов и выноса элемента стропил за стену.
Если для установки стропильной ноги не хватает максимально длины бруса 6 пм, применяют его сращивание путем стыковки или наращивания.
Определяя сечение стропил, учитывают следующие факторы:
- постоянные и переменные нагрузки:
- установка какого кровельного материала будет производиться;
- вид используемой древесины;
- длина стропильных ног и шаг между ними.
Таблица, приведенная ниже, поможет определить искомый параметр:
Шаг установки стропил (м) | Длина стропильной ноги, м |
||||||
Анализируя данные, выявляется закономерность: увеличение шага установки стропил пропорционально увеличивает нагрузку на каждую ногу, следовательно, ее сечение должно расти.
Примерные сечения отдельных элементов стропильной системы двухскатной крыши приведены ниже:
Монтаж двухскатной крыши
После тщательной перепроверки расчетов приступают к установке мауэрлата.
Мауэрлат
Монтаж мауэрлата включает следующие шаги:
- Фиксация бруса на стене, предназначенной для опоры стропил. Если дом выполнен из сруба, функцию мауэрлата выполняет верхний венец. Здания, выполненные из пористого материала, предполагают установку мауэрлата по всей длине несущей стены.
- Проблема превышения стандартных размеров пиломатериалов при установке мауэрлата решается путем их сращивания.
- Для соединения мауэрлата двухскатной крыши брус выпиливается исключительно под прямым углом, функцию связующего звена выполняют болты. Использование проволоки, гвоздей и деревянных нагелей не приемлемо.
Установка мауэрлата может выполняться по центру опорной стены или со смещением. При фиксации конструкции до наружной границы стены должно остаться минимум 5 см. Применение гидроизоляционной защиты предохранит деревянный каркас двухскатной крыши от повреждений влагой. Надежное крепление - неотъемлемое условие установки стропил и мауэрлата на двухскатную крышу. Существует несколько способов выполнить данное требование:
- для монолитного строения идеально подойдут анкерные болты;
- срубы предпочтительней оснастить деревянными нагелями;
- пористые материалы хорошо совмещаются с арматурой или шпильками;
- в качестве дополнительного крепления при установке стропил применяется отожженная проволока;
- шарнирное крепление предполагает смещение стропильных ног в процессе усадки дома.
Установка стропил
Монтаж стропильных пар осуществляется двумя способами: непосредственно на крыше, что весьма непрактично, либо на земле. При втором способе могут возникнуть трудности при перемещении собранных элементов на крышу. Установке собранных пар на мауэрлат предшествует подготовка запилов, делают их исключительно на стропильной ноге, чтобы не ослабить основу деревянной конструкции. Варианты крепления изображены ниже:
Для установки парных стропил применяют временные распорки и подкосы. Коньковый узел формируется соединением вверху стропильных ног. Процесс предполагает несколько вариантов выполнения задачи:
- небольшая конструкция двухскатной крыши допускает отсутствие опорного бруса;
- большие размеры обязывают применить стропильный брус, служащий в дальнейшем опорой для стойки.
- метод врубки.
Варианты обустройства изображены на фото:
Установка обрешетки облегчает крепление кровельного материала, ее шаг напрямую зависит от использованного покрытия:
- максимальный шаг 44 см возможен при обустройстве крыши шифером или профнастилом;
- расстояния 350 мм будет достаточно при покрытии металлочерепицей;
- мягкая кровля предусматривает сплошную обрешетку.
Установка стропил содержит массу нюансов, которые сложно предусмотреть заранее. Облегчить подготовку запилов и врубов способны шаблоны, выполненные из тонких досок. Видеоматериал также ответит на некоторые возникшие вопросы.
Возведение крыши – один из наиболее ответственных этапов строительства. От надежности «зонтика» сверху, от его устойчивости к атмосферным осадкам и любым внешним воздействиям, напрямую зависит долговечность самого здания и уровень комфорта проживания в нем.
Изо всего разнообразия конструкций крыш, двускатную можно отнести к числу наиболее популярных, просто в силу относительной простоты ее возведения. Однако, и за этой «простотой» кроется масса различных нюансов, необходимость проведения определенных расчетов и следования технологическим правилам. Тем не менее, настоящая публикация имеет главную задачу: показать, что установка стропил двухскатной крыши своими руками – задача вполне выполнимая, даже для начинающего строителя.
Давайте вместе пройдем все этапы процесса установки стропил для такой крыши, от основ предварительного проектирования до примера практического воплощения.
Общее устройство двускатной крыши
Основные понятия
Элементы конструкции стропильной системы двускатной крыши
Сразу оговоримся, что данная схема, безусловно, не может отразить всего возможного разнообразия конструкций , но основные детали и узлы на ней показаны достаточно понятно.
1 – мауэрлат. Это доска или брус, которые жестко крепятся по верхнему торцу внешних несущих стен здания. Его предназначение – равномерное распределение нагрузки от всей системы крыши на стены дома, создание условий для надежного крепления стропильных ног в их нижней точке опоры.
2 – стропильные ноги, устанавливаемые попарно. Они становятся основными несущими деталями всей системы крыши – именно стропила задают крутизну скатов, будут основой для крепления обрешетки, кровельного покрытия, а если крыша планируется утеплённой – то еще и всего термоизоляционного «пирога».
Для изготовления стропильных ног применяются качественные доски или брус, можно использовать и кругляк. Про сечение пиломатериала, которое будет достаточным для гарантированного выдерживания всех возможных нагрузок – будет рассказано ниже.
Стропила могут заканчиваться на мауэрлате, но чаще выходят за пределы периметра стен дома, формируя карнизный свес. Впрочем, для этого могут применяться и более легкие детали – так называемые «кобылки», которыми наращивают стропильные ноги на необходимую ширину свеса.
Для формирования карнизного свеса стропила нарощены «кобылками»
3 – коньковый прогон. Это может быть брус, доска или даже составная конструкция. Прогон проходит по всей линии конька и служит для надежного соединения верхних точек парных стропильных ног, связи всех стропильных пар с целью придания общей жесткости всей конструкции крыши. В различных вариантах крыш этот прогон может жёстко опираться на стойки, либо увязываться только с узлом соединения стропильных ног.
4 – затяжки (схватки, ригели). Горизонтальные детали усиления системы, дополнительно связывающие парные стропильные ноги между собой. Может применяться несколько затяжек, расположенных на разной высоте.
5 – балки перекрытия, которые будут служить основой для монтажа пола в чердачном помещении и потолка со стороны комнаты.
6 – а эта балка одновременно выполняет роль лежня. Это брус, проходящий по всей длине крыши, который является опорой для установки дополнительных деталей усиления стропильной системы. Лежень может устанавливаться так, как показано на рисунке (по типу балки перекрытия), либо жестко укладываться на капитальную перегородку внутри здания.
7 – стойки (бабки) – дополнительные вертикальные опоры стропильных ног, предотвращающие их прогиб под действием внешних нагрузок. Стойки вверху могут упираться в сами стропила, либо в дополнительный прогон, продольно связывающий стропильные ноги на определённой высоте.
8 – подкосы. Нередко при большой длине стропильных ног их несущей способности недостаточно, и усиление только стойками не обеспечивает необходимую прочность. В этих случаях применяются диагональные усиливающие элементы, опирающиеся снизу на лежень, создающие дополнительную точку опоры для стропила. Количество подкосов и место их установки могут варьироваться в крышах различной степени сложности.
Некоторые различия висячей и наслонной системы двускатной крыши
Двускатные крыши можно разделить на два типа конструкций – с наслонными и висячими стропилами. Кроме того, широко применяются комбинированные системы, в которых объединены оба принципа построения. В чем же принципиальная разница?
Наслонная система стропил
Эта конструкция стропильной системы характеризуется наличием опоры на внутреннюю капитальную перегородку в здании. По верхнему торцу этой перегородки монтируется лежень, на которые опираются стоки, поддерживающие коньковый прогон. Таким образом, стропильные ноги «наслонены» на вертикальную опору, что делает всю систему максимально прочной.
Подобная схема является наиболее популярной из-за своей надежности и относительной простоты в исполнении. Если имеется возможность создать дополнительную точку опоры по центру, то почему бы и не воспользоваться этим? Правда, если на чердаке планируется размещение жилого помещения, то вертикальные стойки иногда могут стать помехой. Впрочем, их наличие тоже иногда «обыгрывают», используя, например, для монтажа внутренней легкой перегородки.
В зависимости от количества и размещения внутренних перегородок, конструкция наслонной стропильной системы может варьироваться. Некоторые примеры показаны на иллюстрации ниже:
На фрагменте «а» показан самый простой вариант, который, кстати, на небольших длинах стропил (до 5 метров) может даже не иметь показанных подкосов – достаточно ряда центральных стоек под коньковым прогоном
С увеличением ширины здания система, естественно, усложняется, и появляются дополнительные упрочняющие элементы – затяжки и подкосы (фрагмент «б»).
Фрагмент «в» наглядно демонстрирует, что внутренняя капитальная стена не обязательно должна располагаться ровно по центру, под коньком. Вполне возможен и такой вариант, как показан на иллюстрации, но с условием, что смещение лежня относительно конька не превысит одного метра.
Наконец, фрагмент «г» показывает, как может опираться система стропил в здании большого размера, но имеющим две капитальные перегородки внутри. Расстояние между такими параллельными лежнями может доходить до трети ширины здания.
Система с висячими стропилами
Графически эту схему крыши можно изобразить примерно так:
Сразу бросается в глаза, что стропила опираются только на в нижней части, а затем соединяются между собой на коньке. Дополнительная опора по центру отсутствует, то есть стропильные ноги как бы «висят», что предопределяет и название такой системы. Эта особенность накладывает определенные ограничения на применение висячих стропил – обычно такая схема практикуется при расстоянии между несущими стенами, на которые закреплен мауэрлат, не более 7 метров. Устанавливаемые затяжки лишь частично снимают нагрузку с внешних стен.
На иллюстрации ниже показано несколько вариантов висячей системы. Впрочем, некоторые из них уже, скорее, могут быть отнесены к комбинированным.
Фрагмент «д» - висячие стропила связаны между собой стяжкой на уровне мауэрлата либо закреплены на мощной балке перекрытия, образуя с ней треугольник. Других усиливающих деталей нет. Подобная схема допустима при расстоянии между стенами до 6 метров.
Вариант «ж» - для такого же по размерам дома (до 6 метров). Затяжка (ригель) в этом случае смещена вверх, и нередко используется для подшивки потолка чердачного помещения.
Варианты «е» и «з» рассчитаны на пролёт между стенами до 9 метров. Могут применяться несколько затяжек (или верхняя затяжка в сочетании с нижней балкой перекрытия). Другой подход – установка стоек под коньковым прогоном, по аналогии с наслонной системой. Только в качестве нижней точки опоры используется не лежень на капитальной перегородке, а стойки опираются на затяжку или балку перекрытия. Назвать такой вариант чисто «висячим» - уже сложно, так как здесь – явно комбинация деталей из обеих конструкций.
В еще большей степени такое комбинирование двух схем выражено в варианте «и», который рассчитан на большие пролёты, от 9 до 14 метров. Здесь, помимо стойки-бабки, задействованы еще и диагональные подкосы. Нередко такие фермы вообще собираются на земле, а только потом поднимаются и устанавливаются на место, связываются между собой, формируя тем самым весь каркас крыши.
Итак, при подготовке к строительству двускатной крыши необходимо изучить принципы устройства той или иной системы, оценить их преимущества и недостатки, выбрать оптимальную для своих условий и составить графическую рабочую схему. Она понадобится и при приобретении необходимого материала, и для производства самих монтажных работ. Однако, составление чертежа все же должно предваряться некоторыми расчетами.
Расчет базовых параметров стропильной системы двускатной крыши
Давайте еще раз взглянем на принципиальную схему устройства двускатной крыши, чтобы выделить те параметры, которые необходимо будет рассчитать.
Итак, в процессе расчета нам потребуется определиться со следующими величинами.
Исходные данные – это длина стороны дома по фронтонной части (выделено голубым – F), и длина дома по коньку (фиолетовый цвет – D). Предполагается, что хозяева уже заранее определились с типом кровельного покрытия – так как здесь будут определенные ограничения по крутизне скатов кровли. (угол а).
- Высоту конька над плоскостью мауэрлата (Н – зеленый цвет), или, наоборот, определиться с углом ската, отталкиваясь от запланированной высоты конька.
- Длину стропильной ноги (синий цвет – L), а при необходимости – и удлинение стропила для формирования карнизного свеса необходимой ширины (l).
- Рассчитать суммарные нагрузки, выпадающие на стропильную систему, чтобы определить оптимальное сечение пиломатериала для изготовления стропил, шаг их установки (красный цвет – S) и допустимую длину пролетов между точками опоры. Все эти параметры – тесно взаимосвязаны между собой.
- Когда на руках будут эти рассчитанные значения, уже несложно составить графическую схему, определить необходимость и оптимальное расположение элементов усиления, просчитать количество материала для их изготовления.
Цены на бензопилу
бензопила
Рассчитываем крутизну ската и высоту конька
Угол крутизны скатов может определяться хозяевами по различным критериям оценки:
- Из чисто эстетических соображений – когда «во главу угла» становится внешний вид строения. Многим нравятся крыши с высоким коньком, но при этом нельзя забывать, что на такую кровлю резко возрастает ветровая нагрузка. Да и материалов для изготовления высокой крыши пойдет неизмеримо больше. Вместе с тем, на крутых скатах почти до нуля снижается снеговая нагрузка – не исключено, что для «снежных» регионов этот параметр оценки может стать определяющим.
- Из соображений полезного использования чердачного помещения. При двускатной схеме крыши, чтобы добиться максимальной площади мансарды, приходится возводить скаты с очень большой крутизной, то есть с теми же последствиями, о которых сказано выше.
- Наконец, может быть и совершенно противоположный подход – из соображений экономии сделать конструкцию крыши с минимальной высотой в коньке. Но в этом случае придется ориентироваться на минимально допустимые углы уклона для конкретного типа кровельного покрытия. Уменьшать крутизну ниже рекомендованным производителем показателей – это «закладывать бомбу» в свою крышу, причем и из соображений ее прочности и долговечности, и с позиций гидроизоляционных качеств покрытия.
Рассчитать высоту конька над плоскостью перекрытия (мауэрлата) – несложно. В основе подавляющего большинства узлов любой кровельной системы лежит треугольник, который, в свою очередь, подчиняется строгим геометрическим (точнее – тригонометрическим) законам.
Итак, в нашем случае известна ширина крыши по фронтонной линии. Если крыша симметрична, то конек разместится ровно посередине, и для расчетов можно просто ширину F разделить на два (основание треугольника f = F/2 ). При несимметричных скатах придется спроецировать вершину конька на линию F, и промерить расстояния f1 и f2 от нее до края треугольника (до мауэрлата) с каждой из сторон. Естественно, что в таком случае и уклон скатов будет различным.
Н = f × tg a
Чтобы не заставлять читателя искать значения тангенсов и проводить расчеты вручную, ниже размещен калькулятор, в котором уже внесены необходимые табличные величины.
В строительстве своего дома мечты вы уже на финишной прямой, и пришло время разобраться с премудростями стропильной системы? Скажем так: вас ожидают приятные заботы: расчет угла, веса и запаса прочности стропил, договор со знакомым мастером или компанией, или же заготовка всего необходимого инструментария для самостоятельной плотницкой работы.
А, чтобы завтра все эти заботы не стали головной болью и вы не переживали о том, правильно ли делается тот или иной узел, мы и подготовили для вас эту статью. Итак, давайте разберемся, как сделать качественные стропила для двускатной крыши своими руками так, чтобы было не хуже покупных.
- Кратких сроков изготовления.
- Технологической точности всех деталей.
- Одинаковых, уже подогнанных размеров всех конструктивных элементов.
Но будьте тогда готовы и к таким минусам:
- Высокой стоимости (минимум в два раза выше, чем если вы стругали стропила сами).
- Задержка с поставкой (особенно в сезон).
- Использование некачественной или недосушенной древесины (а потом крышу «поведет»).
Так удобство или качество? Если вам не впервые что-то вырезать или выстругивать из дерева, смело беритесь за изготовление стропил! Вот как все это выглядит в жизни:
Стропила в строительном мире на простом языке принято делить а основные, т.е. несущие, на которых крыша и держится, и на вспомогательные, которые находятся внутри крыши и служат опорой для подшива потолка и стен мансарды (если таковая планируется). От того, насколько точно и правильно вы рассчитаете заранее стропильную систему, зависит прочность и надежность будущей крыши.
Сама стропильная система любой двускатной крыши состоит из таких основных элементов, которые вам нужно изготовить:
- Мауэрлат.
- Вертикальные стойки.
- Ригели.
- Стропильные ноги.
- Распорки.
- Коньковый прогон.
Сложные кровельные конструкции со множественными элементами лучше поручить рассчитывать профессионалу, но с небольшой крышей частного дома вы справитесь. Для этого вам понадобятся вот такие простые формулы, которые помогут вам узнать, какой толщины должны получиться стропила, с каким наклоном и каким пролетом:
Как составить проект будущей крыши?
Действует в строительстве крыш золотое правило – семь раз отмерять, и лишь раз отрезать. И в первую очередь вам важно понять, что у каждой стропильной ноги свое индивидуальное расположение. А потому сначала обязательно составьте подробный проект, и лучше в специальной программе. Только после этого по своей ЗД модели будущей крыши отметьте, где именно и какие именно будут соединения стропил с мауэрлатом и между собой.
Важно максимально точно определить угол наклона стропил и под каким углом им нужно делать срезы. А о том, как сделать все эти стропила для двускатной крыши самостоятельно, не беспокойтесь: вам все лишь понадобится обычный станок.
Определяем угол наклона крыши: рассчитываем нагрузки
Угол наклона двускатной крыши делают от 5° до 90°. Но самый проверенный и стандартный вариант – 35°-40°, где наиболее рационально распределяются нагрузки и расходуются строительные материалы.
Прямые скаты строят тогда, когда под крышей в будущем будет находиться только нежилой чердак, главная функция которого – вентиляция и регулирование теплообмена. А вот когда подкровельное пространство планируется жилым, мансардным, изначально планируют так называемую ломаную двускатную крышу. Ее отличие в том, что скаты посередине имеют как бы излом, который меняет их угол на более крутой. И для обустройства мансарды, и для защиты всего дома от непогоды такая конструкция вполне подходит.
Обратите внимание, что под большинство кровельных материалов подходит только угол наклона более 45°.
Постоянные и переменные нагрузки на крышу
От этих же нагрузок зависит, какой нужно делать шаг стропил для вашей двускатной крыши. Подобрать нужное сечение стропильных ног вам поможет эта таблица:
Показатели стропил на прогиб
Даже крепкие на вид стропила могут не подойти для строительства крыши жилого дома из-за того, что у них недостаточны показатели на прогиб. Существуют отдельные пункты в разделе СНиПов, которые называются «Нагрузки и воздействия».
А самый простой способ увеличить прочность стропил на прогиб – сделать больше сечение. Немного сложнее – усилить специально балкой, выводя ее край на подкос.
Усилительные элементы для стропил
Чем больше стоек, подкосов и схваток – тем больше у всей стропильной системы стойкости и стабильности.
Если у вас есть подозрения или даже точный подсчет, что простая конструкция крыши не выдержит будущие нагрузки, сделайте для нее дополнительные элементы усиления. Такая профилактика никогда не повредит, зато избавит от многих проблем. Заметим, что особенно обидно, когда проваливается крыша гаража – прямо на автомобиль. Да и для жилого дома такие проблемы – не в радость.
Усиливают жесткость стропильной конструкции подкосы, дополнительные прогоны и опорные стойки. Подкосы призваны уменьшать пролет стропильных ног. Угол их наклона к горизонтали обычно составляет не менее 45°.
А прогон – это горизонтальная балка, которая располагается параллельно коньку и закрепляется на вертикальных стойках. Подробнее на видео:
Определяем тип крыши: холодная или теплая?
А теперь о понятии чердака. Если вы строите крышу бани или небольшого хозяйского помещения, ее можно делать по самой упрощенной технологии – поставили стропила, соединили в коньке и накрыли листами рубероида. А вот для крыши жилого дома, где важна вентиляции, таким принципом не обойтись. Здесь уже будут минимум три уровня:
- Верхний или первый уровень стропил – около 200 мм.
- Средний всегда равняется по высоте вспомогательных стропил.
- Третий – уже на обрез стены.
Так удобно укладывать утеплитель, ведь крыша жилого дома отличается тем, что вверх поднимается тепло и при отсутствии теплоизоляции кровельное покрытие постоянно нагревается.
Итог: зимой снег подтаивает и сползает вниз, замерзая и накапливаясь еще больше у холодного карниза. Проблем от этого немало: и длинные опасные сосульки, и забитая водосточная система, и постепенное разрушение всей кровли. Решайте сами!
Определяем тип стропильной системы: наслонная или висячая?
Итак, а теперь самое время продумать опорные основания для будущих стропил, которые также необходимо заранее подготовить и от которых будут зависеть многие параметры самой крыши. Так, стропила делят на наслонные, висячие и гибридные.
Висячие стропила обычно – удел небольших и легких крыш, расстояние между опорами которых не превышает 6 метров. А вот в зданиях с несущей средней стеной или дополнительными опорами для крепости крыши устраивают наслонные стропила. Или же вот такой комбинированный вариант:
Еще одно отличие в том, что висячая стропильная система заставляет работать мауэрлат на сжатие, а наслонная – на срез. Но главная задача и наслонных, и висячих стропил – максимально равномерно передать нагрузки всей крыши на стены и фундамент.
Подбираем материал для стропил
Итак, если вы определились с будущими нагрузками, самое время подобрать подходящий материал. В качестве его для изготовления стропил обычно используются:
- Древесина. Массив, доски или клееный брус.
- Облегченный металлический профиль. Речь идет о профилях из оцинкованной стали.
- Черный металл. Это двутавры и стальные швеллера.
- Тяжелые железобетонные конструкции для промышленного строительства.
Сухая доска: экономичный вариант
Если на стропильную систему большие нагрузок не ожидается, то стропила делайте из сухой строганной доски с небольшим сечением. А вот если в вашей местности не редкость снег по колено и кровельный материал будет не из легких – тогда некоторые из составных элементов вам придется изготавливать клееными. Вот и вся разница.
Из доски удобнее всего делать удлиненные боковые стропила и диагональные стропильные ноги. Итак, доска в 40 мм толщиной, которую часто используют для хозяйственных построек, для крыши не годится. Не менее 50 мм! Причем чем длиннее планируется стропильная нога, тем шире должна быть сама доска. Так, стропила длиной 6 метров и вовсе придется делать из доски шириной 150 мм, а еще длиннее – из доски 180 мм.
Для крыши каркасного дома это действительно один из самых лучших вариантов!
А еще стропила из доски – наиболее экономичны, и при этом почти не уступают в прочности брусовым. Важно только правильно подобрать сечение и использовать качественный материал. Поэтому при покупке материала обязательно захватите собой специальный прибор для замера влажности древесины и воспользуйтесь им. Нет ничего хуже сырых стропил. И дело не только в будущей плесени: такую крышу станет вести и коробить, ведь этот материал меняет свои формы при высыхании. У стропил полетят крепления и даже отскочит местами покрытие вашей двускатной крыши. Одним словом, проблем не оберетесь!
Зато из обычной доски удобнее всего сращивать стропила по длине:
Прочный металл: противостояние сырости
И, вам будет интересно узнать, что стропила можно изготавливать не только из дерева! Так, былую популярность себе сегодня возвращают железные стропильные системы, которые когда-то использовались исключительно для промышленного строительства. И, заметим, у этого материала для крыши немало своих преимуществ, наиболее ценное из которых – полное отсутствие грибка от сырости. Подкровельное пространство ведь как раз чаще всего «радует» случайными протечками.
А сама работа с такими стропилами при монтаже не сложнее, чем с деревянными – смотрите сами:
Брусья: преимущества качественной древесины
Брус более прочен, но плох тем, что имеет большой вес и в местах креплений приходится делать врубки. Для бревна это не только проблема, но и некоторая потеря несущей способности такой стропильной ноги. Но пока что этот материал – самый популярный для изготовления стропил.
Более всего для изготовления стропил подходит пиломатериал, который отвечает требования ГОСТ 8486-86 или 2695-83. А это:
- Влажность не более 18%, измеренная влагометром.
- Трещины, которые не сквозные и не превышают половины длины доски.
- На каждый погонный метр – не более трех сучков, и каждый из них – не более 30 мм диаметром.
А потому при покупке древесины на стропила обязательно проверяйте документы у продавца, которые говорят о качестве продукции.
Важен также и сорт древесины. Чем меньше сучков и трещин будет на брусьях, тем лучше. Некоторые сорта также радуют хорошей влагостойкостью и сопротивляемостью гниению и вредителям. Для крыши это то, что надо. Поэтому рекомендуем делать стропила из древесины хвойных пород, которая богата смолой, а смола – это естественный барьер от гниения. Но специальная обработка все-таки нужна.
И учтите также такой факт: при изготовлении стропильной системы материала нужно приобретать на 5-7% больше, чем необходимо, ведь не всегда будет получаться сделать идеальный разрез стропила или врубок нужной глубины. Перерасход все равно будет, а потому запаситесь им заранее, чтобы на всю стропильную систему у вас было дерево одной влажности и свойств.
В противном случае, если какие-то отдельные элементы крыши вам пришлось приобретать отдельно, они могут сохнуть дольше (дерево всегда сохнет), или наоборот. Перекосы могут получиться немалыми, т.е. на весь каркас крыши постоянно будут воздействовать разные физические силы растяжения и давления. Любой опытный кровельщик вам скажет, как это плохо и чем это чревато. А потому – материал для изготовления стропил берите больше, чем планируете. Если все пройдет гладко – будет из чего смастерить первую скамейку перед новым домом.
Обработка антисептиками и пропилентами
А на этом этапе уже важно защитить будущую стропильную систему от биологического разрушения. Вы ведь не хотите, чтобы через пару лет эксплуатации крыша завалилась? А потому обязательно обработайте древесину для стропил огне- и биозащитой.
Стропила обычно пропитывают антиспетиком, а поверх обрабатывают антипиреном. Можно также чередовать такую обработку несколько раз. Если же вы используете универсальную пропитку, знайте, что в ее состав обычно входят средства с разным сроком службы. Например, огнезащита закончится раньше, чем био.
А вот выбор средств для обработки на сегодняшний день – огромен. Это и универсальные защитные средства, и самые разные антипирены, и антисептики. Определиться легко: если вы строитесь в достаточно жаркой и засушливой местности, в первую очередь применяйте противопожарные пропитки, которые лишают древесину естественной возгораемости. А если ваш дом будет стоять там, где влажность воздуха высока почти круглый год – защищайте от гниения.
Можно, конечно, использовать оба препарата – но только не смешивая, иначе так испортится весь материал. Нужно всего лишь выбрать одно средство как пропитку, а второе – как защитный поверхностный слой. Только старайтесь разводить все в той концентрации, в которой указал производитель. Но ничем не обрабатывайте мерзлую или влажную древесину: ее волокна просто ничего не впитают.
Видео-подсказка по теме обработки стропил:
Отметим, что кисть или распылитель при обработке стропил дают мало результата – куда лучше полное погружение и последующая сушка. Просто используйте обычную емкость, покройте ее пленкой изнутри и сделайте для будущих стропил «ванную». Причем все это провернуть желательно еще на земле, как только привезете материал на место, т.к. в готовой стропильной системе будет сложно добраться до внутренних элементов соединений. А они самые беззащитные в плане попадания влаги. Сушите после обработки детали так, чтобы проветривались всех стороны, и не менее 24 часов.
Не забывайте также, что древесина, как любой натуральный материал, подвержена биологическому разрушению. Поэтому, кроме огне-био-защиты, важно продумать гидроизоляцию во всех местах примыкания стропильной системы к кирпичным стенам дома, если таковые имеются.
Делаем правильные надрезы на стропилах
А теперь переходим к практике. Первым делом вам обязательно нужно изготовить удобный шаблон, по которому вы сделаете ровные одинаковые стропила:
И следуем таким инструкциям:
С жестким креплением придется повозиться:
Если же речь идет о подвижных узлах, тогда следуйте такому принципу:
На практике все на самом деле просто:
Как вы видите, глаза боятся, а руки делают!
Как собрать стропильную систему?
Наконец-то стропила готовы, и можно приступать к их монтажу.
Сооружать на земле или на крыше?
Итак, на деле все достаточно просто и чем-то похоже на детский конструктор. Проще и удобнее всего изготовить фермы прямо на земле, и только затем их поднять. Немного сложнее сборка стропил прямо на крыше, зато поднимать их туда легче. Вот от этого и отталкивайтесь: если у вас есть возможность (кран, например) затащить на крышу 200 кг одной фермы – тащите, если нет – поднимайте каждое отдельное стропило по 50 кг при помощи подручных средств и делайте сборку на месте.
Итак, первым делом для удобства сделайте шаблон, по которому будете собирать стропильные фермы, и еще один шаблон для монтажных запилов на стропилах (используйте фанеру). Вам останется только вырезать на стропилах монтажные запилы, приложив шаблон, и соединить их между собой под определенным углом. Вот этот треугольник и называется стропильной фермой.
Внимание на прочность – правила наращивания длины
Если же толщины или длины доски для изготовления нормальной стропильной ноги не хватает, делайте наращивание стропил. А способов – несколько:
- Сплотить доски между собой, сложив широкими сторонами и прошив гвоздями.
- Уложить доски в половину длины, получив в итоге особо прочную стропильную ногу, способную выдержать немалые нагрузки.
- Сделав косой срез на торцах, чтобы создать вертикальный противоскользящий упор, и соединить болтом.
- Уложить две доски с нахлестом по длине в метр, соединив стропило шпильками или гвоздями.
Еще учитывайте при расчетах, что на конек крыши приходится около 50% нагрузки от всей стропильной системы. А потому балку для конька всегда изготавливайте так, чтобы запас прочности у нее был минимум на 25% больше, чем рассчитано изначально.
А самые уязвимые части стропильных конструкций – нижние, те, что опираются на мауэрлат.
Готовим стропильные фермы
Закреплять стропильные узлы нужно при помощи:
- Внешней прямой скобы.
- Металлической угловой пластины.
- Внутреннего металлического стрежня.
Соединить такие стропила можно также шпильками – так даже будет прочнее. Для этого вместо среза теперь делаем врубку в полдерева и соединяем стропила уступом. Далее сверлим отверстие под шпильку 12-14 мм и закрепляем гайками с широкими шайбами.
Начнем с обзора проверенных дедовских методов:
Вот как им работать:
При сборке стропильной фермы висячего типа нужно соединить верхние концы стропильных ног. Для этого подрежьте торец каждого под точно таким же углом, под которым делаете крышу, соедините балки плоскостями срезов и зафиксируйте при помощи двух гвоздей. Место стыка закройте деревянной накладкой или металлической пластиной.
Еще один полезный мастер-класс:
Подъем и установка готовых ферм
Уже на крыше в первую очередь вам нужно начать с установки тех стропил, которые образуют две крайние фермы двускатной крыши (их еще называют фронтонными). Чтобы дополнительно закрепить их, поставьте временные подкосы. Далее протяните между крайними вершинами ферм прочный шнур, который станет уровнем для промежуточных стропил.
Теперь поднимаем и ставим все остальные стропильные фермы на расстоянии друг от друга не менее 0,6 метров. Снова-таки, если некоторые конструкции получились у вас достаточно громоздкими, подоприте их теми же временными подпорами.
Остальное –дело техники:
Сооружение надёжной стропильной системы является одной из самых сложных задач при возведении крыши загородного дома, дачи или гаража. И тем не менее не спешите опускать руки - сегодня мы будем опровергать расхожее мнение о том, что подобная работа не по силам новичку. Зная правила расчёта, распиловки и монтажа кровельного каркаса, вы сможете построить крышу ничуть не хуже специалистов. В свою очередь, мы постараемся не только рассказать об устройстве, проектировании и особенностях строительства стропильных систем различных типов, но и поделимся секретами опытных мастеров.
Что называют стропильной системой и как она устроена
Любая, даже самая захудалая крыша имеет в своей основе прочный силовой каркас, называемый стропильной системой. От того, насколько правильно будет смонтирована эта конструкция, зависит жёсткость крыши, а значит, и способность выдерживать даже самую сильную ветровую и снеговую нагрузку.
Стропильная система представляет собой силовой остов кровли, который воспринимает всю ветровую и снеговую нагрузку
Лучшим материалом для изготовления стропил (ферм) считается брус или толстая доска из древесины хвойных пород . И этому есть своё объяснение - сосновый или еловый пиломатериал обладает относительно небольшим весом, а наличие природных смол делает его довольно долговечным. Даже если брус будет иметь небольшую остаточную влажность, его не поведёт при высыхании, что является не менее важным фактором, чем удобство в работе и длительный срок службы.
В зависимости от размера крыши опорные элементы конструкции могут иметь сечение от 50х100 мм до 200х200 мм и более. Кроме того, протяжённость кровли прямо влияет на количество стропил, ведь они устанавливаются с небольшим шагом - от 60 см до 1,2 м.
Конструктивные элементы стропильной системы
Основное требование, которое выдвигается к деревянному остову, - это способность противостоять изгибу и кручению. По этой причине для ферм деревянного каркаса лучше всего подходит форма треугольника. При этом они могут состоять из нескольких частей:
- стропильные ноги - основание кровельного каркаса, которое оказывает наибольшее влияние на размер и геометрию скатов;
- ригели (затяжки) - доски, которыми стягивают пару стропильных ног;
- прогоны - поперечно устанавливаемые брусья, за счёт которых стропила соединяются в единую конструкцию;
- стойки - вертикальные опоры, которые служат для поддержки стропильных ног или предотвращают прогиб прогонов;
- подкосы - те же стойки, только поставленные под углом к вертикали;
- лежни - прикреплённые к полу чердака доски, на которые устанавливаются опоры;
- мауэрлат - установленный на несущих стенах опорный брус, к которому крепятся нижние части стропильных ног;
- кобылки - отрезки бруса или досок, которые прибиваются к нижним концам ферм и служат для обустройства свесов крыши.
Дополнительные элементы стропильной системы делают кровельный каркас более прочным, жёстким и устойчивым
Выбирая конструкцию кровельного каркаса, важно найти ту самую золотую середину, которая позволит получить прочную и надёжную конструкцию при минимальных затратах. По этой причине можно немного отступать от устоявшихся канонов, если дело не касается жёсткости всего сооружения. Например, вполне можно обойтись без кобылок, а карнизный свес сформировать за счёт более длинных стропильных ног. Или же использовать не сплошной мауэрлат, а отрезки бруса, уложенные только в местах крепления стропильных ног - всё зависит от инженерной смекалки и опыта кровельщика.
Классификация стропил
В зависимости от конструкции крыши и назначения чердачного помещения деревянный каркас может состоять из стропил нескольких типов:
Особенности и разновидности стропильных систем
Чтобы сделать взвешенный выбор, необходимо разбираться в особенностях стропильных систем различных типов и знать сильные и слабые стороны каждой конструкции.
Кровельный каркас с висячими стропилами
Поскольку принцип крепления висячих стропил не предполагает дополнительных точек поддержки, такая конструкция используется для строений шириной не более 6 м. Монтаж безопорных ферм предусматривает крепление каждой пары ног к противоположным капитальным стенам, в то время как их верхние части фиксируются непосредственно к коньковому прогону.
Кровельный каркас с висячими стропилами передаёт на стены лишь вертикальные усилия, поэтому имеет более простые узлы крепления к несущим стенам
В процессе эксплуатации на висячие стропила действует сила, стремящаяся раздвинуть конструкцию. Чтобы скомпенсировать распирающее усилие, между стропильными ногами устанавливают ригель из деревянного бруса или металлической профильной трубы. Если чердачное помещение будет использоваться в хозяйственно-бытовых целях, то верхнюю перемычку крепят как можно ближе к коньку, а нижние края пар стропильных ног соединяют затяжками. Подобная схема позволяет увеличить полезную высоту чердака, абсолютно не снижая прочности каркаса. К слову, если нижние перемычки сделать из бруса сечением более 100х100 мм, то их можно будет использовать ещё и в роли несущих балок. Необходимо обеспечить надёжное соединение затяжек и стропильных ног, поскольку на место их крепления также действуют значительные распирающие усилия.
Крыша с наслонными стропилами
Наслонные стропила предполагают установку как минимум одной опоры, поэтому их используют для зданий с внутренними несущими стенами . Максимальная длина единичного пролёта не должна превышать 6,5 м, в противном случае пострадает прочность и жёсткость кровельного каркаса. Чтобы увеличить ширину крыши, стропильную систему укрепляют промежуточными опорами. Даже одна дополнительная стойка позволяет увеличить ширину кровли до 12 м, а две - более чем на 15 м.
Система с наслонными стропилами является идеальным вариантом, когда требуется соорудить кровлю большой ширины
Устойчивость наслонных ферм можно увеличить за счёт подстропильной рамы с прогонами, стойками и подкосами. Кроме того, эта стропильная система требует гораздо меньших затрат на пиломатериалы. Универсальность, прочность и экономичность давно уже оценили как строительные компании, так и индивидуальные застройщики, чаще всего используя в своих проектах кровельные конструкции с наслонными балками.
Комбинированные варианты
Сегодня крыши загородных домов удивляют изяществом дизайна, причудливостью форм и разнообразием конфигураций. Соорудить столь сложные конструкции можно лишь одним способом - сочетая в одном каркасе стропильные системы обоих типов.
Сочетание наслонных и висячих ферм позволяет получить стропильную систему любой конфигурации
Даже для возведения не самой сложной ломаной кровли используются сразу обе стропильные системы. Расположенные с боков прямоугольные треугольники являются наслонными стропильными конструкциями. А соединяются они за счёт верхней стяжки, которая одновременно играет роль затяжки для верхних висячих стропил.
Порядок и правила монтажа кровельных каркасов
Поскольку при сооружении крыш используются два типа кровельных каркасов, рассмотрим технологию монтажа каждой конструкции в отдельности. Однако прежде чем приступить к строительным работам, необходимо изучить способы крепления элементов конструкции между собой.
Сооружение кровли с висячими стропилами
Выше уже упоминалось о том, что висячие стропила чаще всего используются при сооружении небольших или нетребовательных строений. Бревенчатый сруб в этом случае является практически идеальным вариантом, поскольку можно обойтись без мауэрлата. Нижнюю часть стропильных ног крепят к верхнему венцу или выступающим за периметр стен краям потолочных балок (матиц). В последнем случае затяжку необходимо сдвинуть вверх - это позволит напустить брус поверх финишного бревна и сделать чердак более удобным.
Для увеличения высоты чердачного помещения затяжка должна быть установлена как можно ближе к вершине кровли
Подготовительные работы
От того, насколько качественно будет проведена подготовка балок под стропильные ноги, зависит геометрия скатов. Выровнять опорные поверхности поможет шнур, натянутый между вбитыми в крайние балки гвоздями .
- Необходимо стесать горбыль, получив плоские площадки для установки ферм. После этого следует обязательно проверить, насколько точно они лежат в одной плоскости. Сделать это можно при помощи длинной ровной рейки и уровня.
Перед установкой ферм опорные поверхности выравнивают по шнуру
- Убрав излишки древесины, в каждой балке нужно сделать углубление под стропильный шип. Расчертить места будущих гнёзд можно при помощи тех же гвоздей и шнура, что и в предыдущем случае. Хотя углубления под стропила можно сделать как до, так и после изготовления ферм, специалисты советуют выполнить их в первую очередь - это позволит провести примерку с более высокой точностью и удобством.
Способ крепления стропил зависит от множества факторов - типа опорных балок, их сечения, особенностей кровельного свеса и т. д
- Профессиональные кровельщики рекомендуют установить по центру пролёта каждого щипца дополнительный ориентир - вертикальную рейку. Одну из её боковых сторон используют как ось симметрии, которая даст возможность следить за строгим соблюдением геометрии сооружения.
Для того чтобы упростить процесс разметки и монтажа кровельного каркаса, используют вертикальные рейки, установленные по осевой линии кровли
Изготовление стропил
Для того чтобы стропила имели одинаковые размеры и конфигурацию, их делают по предварительно изготовленному шаблону. Для его изготовления предлагаем воспользоваться следующей инструкцией:
- Возьмите две доски-шалёвки и соедините их болтом, чтобы получить конструкцию наподобие раскрывающегося циркуля. Сильно затягивать резьбовое соединение не следует - конструкция должна поворачиваться вокруг вершины. Обязательно проконтролируйте, чтобы рейки были на 10–15 см длиннее стропил - это понадобится для учёта высоты упорного зуба.
Простейший шаблон позволяет получить кровельные фермы одинакового размера и конфигурации
- На установленной в качестве ориентира рейке нанесите две метки. Нижняя должна соответствовать высоте стропильной системы, а верхняя - отстоять от неё на высоту монтажного выступа.
- Установите шаблон на матицу таким образом, чтобы углы досок упирались в углубления под стропильные зубья.
Для того чтобы конструкция успешно справлялась с распирающими нагрузками, упорный зуб на конце стропильной ноги заводят в углубление на балке перекрытия
- Совместите ось вращения «циркуля» с верхней отметиной на рейке и отложите высоту шипа от нижних углов кондуктора.
- Опустите шаблон вниз и вырежьте зубья по начерченной линии. После этого поднимите приспособление на крышу и заведите шипы в гнёзда на матице. Проконтролируйте совпадение оси образца с нижней меткой на вертикальной рейке. При необходимости сместите болт в нужную сторону и зафиксируйте угол между досками поперечиной.
Для крепления ферм используется несколько способов - всё зависит от типа опорных балок, конструкции кровельного каркаса и сечения его элементов
- Подогнав шаблон по высоте, нанесите на каждую доску линии вертикального примыкания. В заключение измерьте длину ригеля и соорудите из обрезков досок шаблон для изготовления накладок на вершины ферм.
Для крепления ригеля к стропилам используются накладки из отрезков дюймовой доски
После того как шаблон будет опущен на землю, его разбирают и по нанесённой разметке выполняют запилы. Кроме того, сооружают отдельное лекало, по которому будут обрезаться концы стропильных ног. Изготовлением и сборкой висячих стропил чаще всего занимаются внизу, поднимая на крышу готовые конструкции. Если же вес и габариты собранных ферм не позволяют затащить их наверх вручную, то сборку ведут на месте. При этом составные части стропильной системы фиксируют гвоздями размером от 100 до 200 мм.
Как установить стропила на крыше
Для того чтобы поднять и установить фермы, понадобится помощь хотя бы одного человека. Выполнить примерку и выставить стропила по отвесу в одиночку является чрезвычайно трудной задачей - придётся не один раз крепить их к распоркам и многократно спускаться с крыши, чтобы проконтролировать отклонение от вертикальной плоскости.
С помощью стропильного зуба удаётся получить настолько надёжное соединение, что для окончательной фиксации можно использовать всего один гвоздь
Поднимая собранные стропила наверх, сначала монтируйте крайние элементы конструкции, а затем - центральные и промежуточные. Для усиления конструкции под каждую ногу устанавливают опору:
Выставив висячие стропила по уровню, их фиксируют временными распорками. После этого нижние концы балок прибивают к матице или балкам перекрытия.
Различные временные конструкции существенно упрощают процесс установки стропил по уровню
Прибегать к новомодным способам фиксации при помощи разнообразных уголков и перфорированных пластин не стоит. Надёжный «дедовский» метод крепления при помощи гвоздей длиной 200 мм или строительных скоб будет намного лучше как в плане прочности и надёжности, так и по стоимости. На этом этапе не стоит волноваться о том, что конструкция выглядит хлипко . После того как будут установлены остальные элементы стропильной системы и выполнена обрешётка, конструкция приобретёт необходимую жёсткость и устойчивость.
Видео: изготовление и установка висячих стропил своими руками
Особенности монтажа наслонных стропил
Процесс изготовления и установки наслонных стропил в целом очень похож на сооружение висячего кровельного каркаса. Основное отличие находится в верхней точке и связано оно с тем, что вершины наслонных балок опираются на коньковый прогон. При этом соединение с последним выполняется несколькими способами:
- простым примыканием вразбежку (в параллель друг к другу);
- с выполнением вертикального стыка (так же, как и при соединении парных ног висячей фермы);
- методом плотной подгонки балок к верхнему брусу (при помощи вертикального запила или врубки).
Если конструкцией деревянного каркаса предусматривается опора ферм на боковой прогон, то стропила соединяются встык, а в местах примыкания к прогону выполняются углубления .
Для крепления наслонных стропил используют гвозди, строительные скобы или накладки из дерева и металла
Для обеспечения прочности конструкции врубки не должны быть слишком глубокими . Специалисты рекомендуют выполнять углубления не более чем на четверть толщины бруса или треть ширины доски.
Индивидуальные застройщики чаще всего прибегают к установке стропил следующим способом:
- верхняя часть опирается на коньковую балку посредством вертикального среза;
- снизу стропильные ноги удерживает угловая врубка.
Для разметки удобно использовать строительный угольник. После того как будет выбран масштаб, на сторонах прямоугольного треугольника откладывают значения подъёма ската и половины пролёта. Благодаря этому удастся получить угол уклона ската, не прибегая к математическим вычислениям.
Для изготовления стропил предлагаем воспользоваться наиболее удобным методом:
На первый взгляд, этот способ является весьма мудрёным. Однако даже беглого ознакомления с приведённой инструкцией достаточно для того, чтобы овладеть им в совершенстве. Конечно, отложить необходимые расстояния и сделать разметку можно и расчётным способом, однако при вычислении углов и расстояний запутаться будет намного проще.
Следует помнить, что выполненные в стропильных ногах запилы должны быть абсолютно одинаковыми, иначе уклон кровли будет неравномерным. Для этого можно использовать деревянный брусок в качестве шаблона. Важно только, чтобы его толщина не превышала 1/3 толщины заготовки.
Для самых распространённых углов наклона скатов существуют шаблоны, над расчётом конфигурации которых уже поработали профессионалы. Воспользовавшись одним из таких лекал, вы сможете существенно упростить задачу по разметке углов врубок.
Шаблоны с нанесёнными углами врубок позволяют упростить процесс изготовления стропил
Сборка и монтаж наслонной конструкции
Видео: монтаж стропильных ног наслонной кровельной системы
Методы соединения стропильных лаг
При выборе бруса для габаритных кровельных ферм приходится искать разумный компромисс между длиной и толщиной стропил. Причиной этому являются особенности стандартного ряда пиломатериалов, в котором более длинные балки имеют увеличенное сечение. С другой стороны, их применение не всегда оправдано как технологически, так и ввиду увеличения стоимости конструкции. Выходом из сложившейся ситуации является удлинение стропильных ног методом сращивания. От того, насколько правильно будет выполнен стык, зависит жёсткость и механическая прочность бруса, поэтому соединение выполняют строго по определённой методике.
Способ косого прируба
Способ сращивания косым прирубом заключается в том, что на сопрягаемых частях брусьев формируются наклонные вырезы (запилы). Выполнять их следует особо тщательно - после совмещения обеих частей бруса не должно оставаться зазоров, иначе в месте соединения появится деформация.
При сращивании косым прирубом между сопрягаемыми поверхностями не должно быть щелей и просветов, которые могут ослабить стропило и вызвать его деформацию
При выполнении запилов оставляют небольшой поперечный участок высотой не менее 15% от толщины стропила - наличие торцевой части сделает соединение более прочным. Для расчёта оптимальной длины косого среза необходимо высоту бруса в месте реза умножить на два. Крепление прируба выполняют гвоздями, хомутами или болтовыми соединениями.
Соединение сплачиванием
Чтобы удлинить стропило методом сплачивания (сшивания), края досок соединяют внахлёст и по центру зоны примыкания устанавливают стойку. Крепление элементов выполняют при помощи гвоздей, которые забиваются по определённой схеме:
- по краям торцов - через каждые 45–90 мм;
- вдоль краёв сшитых досок - зигзагообразно, с шагом 50 см.
Соединение досок сплачиванием позволяет обойтись без дополнительных накладок, однако требует установки дополнительной опоры по центру области примыкания
Для того чтобы после стыковки брус успешно справлялся с эксплуатационными нагрузками, длину участка сплачивания (T) рассчитывают по формуле T = 0.42 × L, где L - протяжённость перекрываемого пролёта.
Лобовым упором
Соединение лобовым наращиванием заключается в том, что края отдельных частей стропила тщательно торцуются и совмещаются встык. Для крепления используются накладки из пиломатериала толщиной не менее 1/3 сечения основного бруса. Длина накладок определяется по формуле L = 3 × h, где h - ширина доски.
При сращивании лобовым упором монолитная конструкция получится только при правильном размещении крепёжных элементов
Фиксацию всех частей выполняют при помощи гвоздевого боя или болтовых соединений. В первом случае гвозди забивают двумя параллельными рядами, стараясь размещать крепёж зигзагом. Резьбовое соединение выполняют в шахматном порядке, определяя число болтов в зависимости от длины накладок.
Составное наращивание длины
Чтобы нарастить стропильную ногу, совсем необязательно использовать обе части одинакового сечения. При составном наращивании одинарный элемент можно удлинить за счёт двух досок, которые пришивают на его боковые плоскости. Возникающий при этом просвет заполняют обрезками пиломатериала длиной l = 2 × h с шагом L = 7 × h, где h, как и прежде, является толщиной удлиняемого элемента.
Составное наращивание стропил позволяет крепить ригели, опоры и другие элементы конструкции наиболее удобным способом
Советы специалистов по изготовлению стропил и сборке кровельного каркаса
Приступая к самостоятельному проектированию и монтажу стропильной системы, обязательно проконсультируйтесь с опытными кровельщиками относительно особенностей возведения крыш в вашей местности. Возможно, их советы уберегут вас от неприятностей и помогут сэкономить время и деньги. В свою очередь, предлагаем несколько рекомендаций, которые помогут сделать конструкцию более надёжной и долговечной:
- Если для изготовления мауэрлата или верхней обвязки используется брус минимального сечения, то запилы могут его ослабить. По этой причине следует делать вырезы только на нижних концах стропильных ног.
- Для того чтобы осадки не попадали на деревянный каркас и стены дома, кровля должна иметь свес. Для его обустройства используют отрезки бруса (кобылки), которыми наращивают длину стропильных ног, или же изготавливают фермы увеличенного размера.
- Соединение при помощи запилов под углом 90 o использовать нельзя - в этом случае значительно уменьшается сопротивляемость элемента нагрузочным усилиям.
- Если элементы стропильной системы соединяются резьбовым крепежом, то под головки болтов и гайки устанавливают широкие шайбы или металлические пластины. Благодаря увеличенной площади крепёж не будет вдавливаться в древесину.
- Все деревянные части конструкции необходимо тщательно пропитать антисептиком и антипиреном.
- При определении сечения затяжек ориентируются на то, как близко они будут находиться к коньку. Чем короче соединительный брус, тем большая на него приходится нагрузка и тем более мощные пиломатериалы и болтовые узлы крепления используются.
- Определяя сечение бруса для изготовления стропил, не забывайте учитывать толщину теплоизоляционного слоя.
Видео: рекомендации специалистов по правильному соединению элементов кровельного каркаса
https://youtube.com/watch?v=GbTAu5-flfsСовременные материалы и технологии позволяют возвести крышу любой конфигурации и назначения. Учитывая подобное разнообразие, детально рассмотреть все варианты в рамках одной статьи попросту невозможно. Тем не менее, основываясь на рассмотренных здесь базовых принципах строительства, вы без труда справитесь с самой сложной конструкцией. Главное - проявить внимание к мелочам, быть внимательным и аккуратным в работе. И тогда кровля будет не только надёжной функциональной надстройкой, но и подлинным украшением вашего дома.
Благодаря разносторонним увлечениям пишу на разные темы, но самые любимые - техника, технологии и строительство. Возможно потому, что знаю множество нюансов в этих областях не только теоретически, вследствие учебы в техническом университете и аспирантуре, но и с практической стороны, так как стараюсь все делать своими руками.
Проектируя любое жилое строение, архитекторы особое внимание уделяют крыше, так как она выполняет не одну, а сразу несколько функций, в зависимости от ее конструктивных особенностей. Нужно сказать, что далеко не всех будущих домовладельцев удовлетворяет обычная двухскатная крыша, хотя ее можно назвать самой надежной, так как она имеет всего две скатные плоскости и один стык между ними. Многих привлекают более сложные конструкции, которые добавляют строению особую привлекательность и оригинальность. Другие, более практичные домовладельцы, предпочитают мансардные конструкции, которые одновременно способны выполнять роль кровли и второго этажа.
Основой любой крыши является индивидуальная стропильная система, имеющая свои конструктивные особенности. Сделать выбор нужного каркаса крыши будет значительно проще, если заранее разобраться какие же виды и схемы стропильных систем используются в строительной практике. После получения подобной информации станет более понятно, насколько сложны такие конструкции в монтаже. Особенно это важно знать, если каркас для крыши предполагается возводить самостоятельно.
Основные функциональные задачи стропильных систем
При обустройстве скатных конструкций крыш, стропильная система является каркасом для покрытия и для удержания материалов «кровельного пирога». При грамотном монтаже каркасной конструкции будут создаваться необходимые условия для правильной и неутепленных типов кровель, защищающих стены и внутреннее пространство дома от различных атмосферных воздействий.
Кровельная конструкция также всегда является завершающим архитектурным элементом экстерьерного оформления строения, своим видом поддерживая его стилистическое направление. Тем не менее, конструктивные особенности стропильных систем в первую очередь должны соответствовать требованиям прочности и надежности, которым должна соответствовать крыша, и лишь затем уже – эстетическим критериям.
Каркас стропильной системы формирует конфигурацию и угол наклона крыши. Эти параметры во многом зависят от природных факторов, характерных для конкретного региона, а также от желания и возможностей домовладельца:
- Количество осадков в разные периоды года.
- Направление и средняя скорость ветра в местности, где будет возводиться постройка.
- Планы по применению пространства под крышей – обустройства в нем жилых или нежилых помещений, или же использования его лишь в качестве воздушной прослойки для термоизоляции расположенных ниже помещений.
- Разновидность планируемого материала кровельного покрытия.
- Финансовые возможности домовладельца.
Атмосферные осадки и сила потоков ветра дают весьма чувствительную нагрузку на строение кровли. Например, в регионах с обильными снегопадами не стоит выбирать стропильную систему с небольшим углом наклона скатов, так как снеговые массы будут задерживаться на их поверхности, что может привести к деформации каркаса или кровельного покрытия или к протеканиям.
Если же местность, где будет производиться стройка, славится своими ветрами, то лучше выбирать конструкцию с небольшим уклоном ската, чтобы случающиеся резкие порывы не сорвали отдельных элементов крыши и кровли.
Основные элементы конструкции крыши
Детали и узлы стропильных систем
В зависимости от выбранного вида стропильной системы, используемые элементы конструкции могут значительно разниться, однако, существуют детали, которые присутствуют и в простых, и в сложных системах крыш.
К основным элементам стропильной системы скатной крыши относятся:
- Стропильные ноги, формирующие скаты кровли.
- - деревянный брус, закрепляемый на стенах дома и служащий для фиксации на нем нижней части стропильных ног.
- Конек - это стык каркасов двух скатов. Он обычно является самой высокой горизонтальной линией крыши и служит опорой, на которой закрепляются стропила. Конек может быть сформирован стропилами, скрепленными между собой под определенным углом или же зафиксированными на коньковой доске (прогоне).
- Обрешетка - это рейки или брус, монтируемые на стропила с определенным шагом и служащие основой для настила выбранного кровельного материала.
- Подпорные элементы, куда можно отнеси лежни, прогоны, стойки, подкосы, стяжки и другие детали, служат для повышения жесткости стропильных ног, поддержки конька, связывания отдельных деталей в общую конструкцию.
Кроме упомянутых деталей конструкции, в нее могут быть включены и другие элементы, функции которых направлены на упрочнение системы и оптимальное распределение нагрузок крыши на стены строения.
Стропильная система подразделяется по нескольким категориям в зависимости от разных особенностей своей конструкции.
Чердачное пространство
Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.
Конструкцию скатных крыш можно разделить на бесчердачные и чердачные. Первый вариант называется именно так оттого, что пространство под крышей имеет небольшую высоту и используется только в качестве утепляющей сверху помещения здания воздушной прослойки. К таким системам обычно относится или же имеющая несколько скатов, но расположенных под очень незначительным углом.
Чердачная конструкция, имеющая достаточно большую высоту конька, может использоваться по-разному, быть утепленной и неутепленной. К таким вариантам можно отнести мансардный или же двухскатный вариант. Если выбирается кровля с высоким коньком, то в обязательном порядке необходимо учитывать ветровые нагрузки в регионе, где выстроен дом.
Уклон скатов
Чтобы определить оптимальный наклон скатов крыши будущего жилого строения, в первую очередь нужно присмотреться к уже выстроенным малоэтажным соседским домам. Если они стоят уже не один год и стойко выдерживают ветровые нагрузки, то их конструкцию смело можно брать за основу. В том же случае, когда владельцами поставлена цель создать эксклюзивный оригинальный проект, непохожий на стоящие рядом постройки, необходимо ознакомиться с конструктивными и эксплуатационными особенностями различных стропильных систем и произвести соответствующие расчеты.
Следует учитывать, что от того, насколько велик уклон скатов крыши, зависит изменение касательных и нормальных значений силы ветра — чем круче угол наклона, тем большее значение имеют нормальные силы и меньше касательные. Если крыша пологая, то на конструкцию больше влияет касательная нагрузка ветра, так как увеличивается подъемная сила с подветренной стороны и уменьшается с наветренной.
Зимняя снеговая нагрузка тоже должна быть учтена при проектировании кровли. Обычно этот фактор рассматривается в комплексе с ветровой нагрузкой, так как с наветренной стороны снеговая нагрузка будет гораздо ниже, чем с подветренного ската. Кроме этого, на скатах существуют места, где обязательно будет собираться снег, давая большую нагрузку на эту область, поэтому ее следует укрепить дополнительными стропилами.
Уклон скатов крыш может варьироваться от 10 до 60 градусов, и он должен быть выбран не только с учетом консолидированной внешней нагрузки, но и в зависимости от кровельного покрытия, которое планируется использовать. Этот фактор учитывается потому, что кровельные материалы различаются по своей массе, для их закрепления требуется различное количество элементов стропильной системы, а значит, будет разниться и нагрузка на стены дома, и насколько она будет большой, тоже зависит от угла уклона крыши. Немаловажное значение имеют и особенности каждого покрытия по сопротивляемости проникновению влаги – многим кровельным материалам в любом случае необходимо тот или иной уклон для обеспечения свободного схода ливневой воды или тающего снега. Кроме этого, выбирая уклон крыши, нужно заранее продумать то, как будет осуществляться процесс очистки и ремонтных работ на кровле.
Планируя тот или иной угол скатов крыши нужно знать, чем меньше стыков между листами покрытия, и чем они герметичнее, тем меньше можно делать уклон ската, конечно, если не предполагается устроить в чердачном пространстве жилое или хозяйственное помещение.
Если же для покрытия кровли используется материал, состоящий из небольших элементов, например, керамическая черепица, то уклон скатов нужно делать достаточно крутым, чтобы вода никогда не задерживалась на поверхности.
Учитывая вес кровельного материала, нужно знать – чем тяжелее покрытие, тем угол скатов должен быть больше, так как в этом случае нагрузка правильно распределится на стропильную систему и несущие стены.
Для покрытия крыши могут быть использованы следующие материалы: или профильный лист, оцинкованная сталь, волнистые асбестобетонные и битумно-волокнистые листы, цементная и керамическая черепица, рубероид, мягкая кровля и другие кровельные материалы. Ниже на иллюстрации показаны допустимые углы крутизны скатов для различных типов кровельных покрытий.
Базовые конструкции стропильных систем
В первую очередь стоит рассмотреть базовые виды стропильных систем относительно расположения стен дома, которые применяются во всех конструкциях крыш. Базовые варианты разделяют на наслонную, висячую, а также комбинированную, то есть включающую в свою конструкцию элементы и первого, и второго типа систем.
крепления для стропил
Наслонная система
В постройках, где предусмотрены внутренние несущие стены, чаще устанавливается наслонная стропильная система. Монтировать ее гораздо проще, чем висячую, так как внутренние несущие стены обеспечивают для ее элементов надежную опору, а кроме того, для этой конструкции потребуется меньшее количество материалов.
Для стропил в этой системе определяющей опорной точкой является коньковая доска, на которой они и закрепляются. Безраспорный вид наслонной системы может быть обустроен в трех вариантах:
- В первом варианте верхняя сторона стропил фиксируется на коньковой опоре, называемой скользящей, а нижняя их сторона закрепляется путем врубки к мауэрлату. Дополнительно стропила в нижней части фиксируется к стене с помощью проволоки или скоб.
- Во втором случае стропила в верхней части подрезаются под определенным углом и соединяются между собой при помощи специальных металлических пластин.
Нижний же край стропильных ног крепится к мауэрлату подвижными креплениями.
- В третьем варианте стропила жестко скрепляются в верхней части брусками или обработанными досками, расположенными горизонтально, параллельно друг другу с обеих сторон соединенных под углом стропил, а между ними защемляется коньковый прогон.
В нижней части для закрепления стропил, так же, как и в предыдущем случае, применяются скользящие крепления.
Необходимо пояснить, почему для фиксации стропил на мауэрлате часто используются именно скользящие крепления. Дело в том, что они способны избавить несущие стены от излишнего напряжения, так как стропила не зафиксированы жестко, и при усадке строения они имеют возможность сдвигаться, не деформируя при этом общей конструкции кровельной системы.
Этот вид крепления применяется только в наслонных системах, что также отличает их от висячего варианта.
Однако в некоторых случаях для наслонных стропил применяют распорную систему, в которой нижний конец стропил жестко фиксируется к мауэрлату, а чтобы снять нагрузку со стен в конструкцию встраиваются затяжки и подкосы. Этот вариант и называется комплексным, так как включает в себя элементы наслонной и висячей системы.