Для изготовления стропил в индивидуальном строительстве обычно используют деревянные материалы: доски, брус, бревна. Несмотря на относительную дешевизну, деревянные стропила для крыши обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать все кровельные нагрузки и служить верой и правдой долгие годы.
Другие возможные материалы для стропильных систем – металл и железобетон – для частного строительства применять нецелесообразно, ввиду их тяжелого веса, сложного монтажа и высокой стоимости.
Стропильная система обязана быть прочной, но не тяжелой. Конечно, для несущей основы кровли крупных промышленных зданий и многоэтажек, приходиться использовать металл или железобетон. А для обычных частных домов – это ненужное излишество. Стропила в этом случае делают деревянными – из досок, бруса (обычного или клееного), бревен.
Бревна используются редко, исключительно для срубов. Этот материал слишком увесистый, требующий от плотника высокого профессионализма и способности выполнять сложные врубки в местах креплений.
Брус – самый лучший вариант, из которого можно смонтировать прочные и долговечные стропила. Единственный недостаток бруса – высокая цена.
В качестве замены брусу часто используют более дешевые доски, толщиной минимум 40-60 мм. В список их преимуществ также можно включить небольшой вес, удобство в монтаже и высокий запас прочности.
К выбранному пиломатериалу предъявляют следующие требования:
- Минимально допустимые сорта древесины – 1-3. Наличие сучков допускается в небольшом количестве (лучше обойтись вообще без них!), не более трех сучков, высотой до 3 см, на 3 м.п. Трещины также допустимы, но они не должны пронизывать древесину насквозь, их длина не может превышать половину длины материала.
- Допускается использовать высушенную древесину с влажностью до 18-22%. Если эти показатели будут выше, стропила, по мере высыхания, могут потрескаться или выгнуться и потерять свою форму.
- Несущие части стропильной системы выполняют из материала, толщиной от 5 см, шириной от 10-15 см.
- Длина элементов из хвойных пород – до 6,5 м, а из твердых лиственных – до 4,5 м.
- Все деревянные части стропил, до начала эксплуатации, должны быть обработаны защитными составами, предотвращающими их гниение, возгорание и повреждение насекомыми-древоточцами.
Основные части деревянной стропильной системы
Основной составляющей единицей деревянной стропильной системы является ферма – плоская треугольная конструкция. Стороны «треугольника» образуют стропильные ноги, соединенные сверху под углом. Для соединения стропил по горизонтали используются затяжки, ригели, схватки.
Стропильную систему составляют из нескольких ферм, выставленных на мауэрлат, и скрепленных между собой прогонами.
Чтобы лучше понять специфику фермы, определимся с ее элементами. Их состав и количество в одной конструкции зависит от типа крыши, ее габаритов и вида примененных стропил.
Итак, составные части могут быть такими:
- Стропильная нога – это непосредственно сами стропила, на которые набивают обрешетку и укладывают кровельный материал. Ферма состоит из двух стропилин (балок), соединенных сверху в коньке в виде треугольника. Угол их наклона равен углу наклона кровельных скатов.
- Затяжка – перекладина, скрепляющая стропильные ноги по горизонтали и не позволяющая им при нагрузке разъехаться в разные стороны. Используется в системе висячих стропил.
- Ригель – балка, похожая на затяжку, но работающая по иному принципу. В системе она сжимается, а не растягивается. Скрепляет стропильные балки в их верхней части.
- Схватка – также горизонтальная перекладина, соединяющая стропильные балки и повышающая устойчивость фермы. Используется в системе наслонных стропил.
- Стойка – горизонтальная балка, служащая дополнительным упором для фиксации стропильных ног.
- Подкос – элемент, монтируемый под углом к горизонтали, дающий стропилам дополнительную устойчивость.
- Кобылки – применяются для удлинения стропильных ног при необходимости создания свесов.
Также в стропильную систему можно отнести детали, не относящиеся непосредственно к фермам, но использующиеся для их монтажа и сборки. Они такие:
- Прогон – балка, идущая вдоль скатов, соединяющая стропильные ноги ферм. Частный случай – коньковый прогон, который устанавливают вдоль скатов кровли в ее наивысшей точке (коньке).
- Обрешетка – состоит из брусьев или досок, набиваемых на стропильные ноги сверху вдоль скатов крыши. На обрешетку монтируют кровельный материал.
- Мауэрлат – брус или доски, укладываемые по периметру наружных (капитальных) стен здания. Наличие мауэрлата предусмотрено для закрепления на нем нижних концов стропилин.
- Лежень – элемент, похожий на мауэрлат, но укладываемый вдоль внутренней стены здания. На лежне закрепляют вертикальные стойки.
Типы стропильных систем
Из дерева можно собрать множество вариантов ферм и, соответственно, стропильных систем. Но всех их можно разделить на два типа: висячие и наслонные.
Висячие стропильные системы
Применяются для помещений без внутренних стен. Фермы, составленные из стропил, опираются исключительно на наружные стены, необходимости в дополнительной опоре нет. То есть висячими стропилами перекрывают один пролет, шириной 6-14 м.
Обязательной частью висячих ферм, кроме стропильных ног, соединенных вверху под углом, является затяжка – горизонтальная, соединяющая стропила балка. Затяжка становится основой «треугольника» фермы. В большинстве случаев она располагается снизу конструкции, соединяя нижние концы парных стропил. Но также используются схемы с приподнятой затяжкой. А также с ее видоизмененным вариантом – ригелем, который выглядит как приподнятая затяжка, но работает на сжатие, а не на растяжение, как истинная затяжка.
От наличия затяжки и ее расположения в ферме зависит необходимость использования мауэрлата. Если затяжка располагается у основания стропильных ног, то мауэрлат не нужен. При монтаже ферму опирают на наружные стены через имеющуюся затяжку, которая одновременно становится балкой перекрытия. Если же затяжка приподнята кверху или же вместо нее используется ригель, то в схему обязательно включается мауэрлат, как основа для крепления стропилин на верхних краях стен.
В качестве дополнительных элементов в висячей системе применяют бабки и подкосы. Они служат для упрочнения фермы, при перекрытии широких пролетов.
Бабка по своему виду напоминает вертикальную стойку, идущую от центра затяжки до верхней точки фермы (коньковой части). На самом деле бабка – это подвес, функция которого заключается в поддержке слишком длинной затяжки (более 6 м) и исключении ее прогиба.
В тандеме с бабкой, при еще большем увеличении длины затяжки, используют подкосы – диагональные балки. Их упирают одним концом в стропильную ногу, другим – в бабку. В одной ферме применяют два подкоса, с обеих сторон от бабки.
В дачных и небольших частных домах висячие стропила из дерева хороши тем, что позволяют устраивать просторные мансардные помещения без перегородок внутри. Конечно, речь идет о схемах, где отсутствуют подкосы и бабки. Их наличие возлагает на застройщика необходимость делить мансарду минимум на две комнаты.
Наслонные стропильные системы
Наслонная конструкция деревянных стропил применяется для помещений с внутренними капитальными стенами, которые служат дополнительной опорой для системы. При этом расстояние между наружными стенами (общий перекрываемый пролет) может быть в пределах 6-15 м.
Наслонные фермы, в обязательном порядке, состоят из стропильных ног, опираемых на наружные стены, и вертикальной стоки, опираемой на внутреннюю стену. При наличии двух внутренних стен в схеме может быть использованы две стойки.
В отличие от висячей, в наслонной системе обязательно присутствует мауэрлат, к которому крепятся стропильные ноги. Стойки врезаются в некое подобие мауэрлата – лежень. Это брус, укладываемый по верху внутренней опорной стены.
При пролете 6 м и менее используется простейшая наслонная ферма, состоящая из двух парных стропильных ног и стойки. Устройство деревянных стропил при увеличении пролета требует внесения в схему дополнительных деталей, таких как схватки и подкосы (подстропильные ноги).
Схватки похожи на затяжки в висячих системах, но они всегда располагаются выше основания стропильных ног. Основное назначение схватки – повышение устойчивости системы.
Для устойчивости предназначены и подкосы, которые также называются подстропильными ногами. Подкос поддерживает стропильную ногу, то есть, по сути, становится для нее дополнительной (третьей по счету, после мауэрлата и конькового прогона) опорой.
Наслонные деревянные стропила являются наиболее распространенными для частных жилых домов, коттеджей. Как правило, такие постройки имеют одну или несколько внутренних капитальных стен-перегородок, которые могут стать опорой и дополнительной поддержкой для прочной стропильной системы.
Способы креплений стропил на мауэрлате
Узел крепления стропил к мауэрлату – один из наиболее важных, от правильности его выполнения зависит функциональность стропильной системы, ее способность воспринимать нагрузки.
Всего существует два типа подобных креплений: жесткое и скользящее. Выбор одного из них зависит от схемы стропильной конструкции. Замена жесткого крепления на скользящее или наоборот, а также недостаточное обеспечение необходимой степени сдвига стропильной ноги приведет к тому, что схема «поломается» и не будет работать.
Жесткое крепление обеспечивает прочное, неподвижное сочленение стропилины с мауэрлатом. Сдвиг не допускается, однако возможен поворот стропилины в шарнире. Организовывают такое крепление двумя основными способами:
- путем врубки стропильной балки в мауэрлат и дальнейшей фиксации узла уголками, скобами, гвоздями;
- с помощью уголков из металла и опорного бруска.
Скользящее крепление (или как его называют кровельщики – «скользячка») несколько иного вида и функциональности. Оно позволяет стропильной ноге сдвигаться относительно опоры. Конечно, этот сдвиг не будет заметен глазу, но позволит стропильной системе не деформироваться при естественной усадке стен дома. Скользящее крепление особенно необходимо при строительстве деревянных срубов. Также оно реализуется при строительстве домов любого другого типа, если того требует схема и выполненный расчет деревянных стропил.
Чтобы обеспечить стропильной ноге небольшой запас хода относительно мауэрлата используются особые крепежные элементы – ползуны. Конструктивно они состоят из двух металлических элементов, первый из которых статичен, а второй – способен перемещаться относительно первого. Существует две разновидности скользящих креплений: открытого и закрытого типов.
Ползун открытого типа представляет собой сборную конструкцию, состоящую из двух отдельных частей: статичной планки-направляющей и уголка с загибом сверху. Направляющая продевается в загиб уголка и фиксируется на стропильной ноге, уголок крепится на мауэрлате. При изменении геометрических размеров постройки, направляющая может сдвигаться относительно жестко зафиксированного уголка на 60-160 мм.
Скользящее крепление закрытого типа по своему свойству точно такая же. Немного меняется конструкция, она уже не разборная, а цельная. Уголок, который крепится к мауэрлату, имеет в центральной части петлю. В нее вставлена направляющая, которая, в свою очередь, крепится к стропильной ноге.
Что собой представляют оба варианта креплений (скользящее и жесткое) показано в видео-ролике:
Другой важнейший узел стропильной фермы – узел крепления стропил в коньковой части. В частном домостроительстве для этих целей чаще всего применяют следующие варианты креплений:
- внахлест;
- встык;
- с помощью врубки вполдерева.
Крепление внахлест считается самым простым вариантом. Верхние края парных стропилин просто-напросто накладывают друг на друга. Затем в обоих торцах выполняют отверстие и фиксируют соединение шпилькой или болтом с гайкой.
Для соединения встык верхние торцы стропильных ног спиливают под углом для того, чтобы появилась возможность совместить спиленные поверхности. Крепление выполняется с помощью гвоздей, которые забивают в торец коньковой части через обе стропильные ноги. Чтобы дополнительно зафиксировать гвоздевое соединение, используют деревянные горизонтальные накладки или металлические пластины, которые накладывают поверх соединения с двух сторон фермы.
Соединение вполдерева предусматривает предварительное выпиливание на верхних концах стропилин выемок на половину толщины бруса. Это позволяет совместить стропилины в коньке, как детали конструктора, не увеличивая при этом толщину конькового узла (как происходит при соединении внахлест). После совмещения деталей, их фиксируют гвоздями, болтами или нагелями.
Кроме описанных способов существуют и другие, менее распространенные. Например, соединение «шип-паз». Оно не является популярным, так как требует большого профессионализма от плотника. Суть крепления в том, что в одной стропилине выполняется углубление-паз, а на другой вырезается шип. Шип и паз совмещают и скрепляют гвоздевым боем или нагелем.
Одно из возможных соединений стропилин в коньке (встык, через коньковый прогон) рассматривается в видео:
Достоинства и недостатки деревянных стропил
Впрочем, никаких особенных сложностей работа с деревом и монтаж деревянных стропил не представляет. Кроме этого есть и другие преимущества использования дерева, как материала для стропил:
- невысокая стоимость древесины;
- повсеместная доступность;
- сравнительно небольшой вес, упрощающий монтаж;
- нет необходимости в привлечении тяжелой строительной техники;
- универсальность, возможность применения на зданиях из любого материала, причем, независимо от несущей способности фундамента.
Недостатки выбора деревянных стропил незначительны, но их тоже необходимо знать «в лицо» перед началом строительства:
- необходимость в обработке защитными средствами, предотвращающими возгорание и гниение дерева, а также снижающих его «привлекательность» для различных насекомых-вредителей;
- применение деревянных стропил возможно только на пролетах до 14-17 м, для более широких пролетов рекомендовано использовать металл или железобетон;
- несколько сниженный срок эксплуатации, по сравнению с металлическими или железобетонными фермами.
Таким образом, все недостатки являются, скорее, особенностями, чем реальными негативными сторонами. Этим и объясняется столь широкое распространение деревянных стропил в частном домостроительстве.
Стропильная система – основа крыши, от нее зависит надежность и прочность кровли, ее способность противостоять осадкам и ветру. Конструкция стропильной системы определяется формой крыши и особенностями планировки дома, а также применяемыми материалами. Стропильная система, возводимая своими руками, обычно выполняется из дерева, но возможно применение и других материалов, например, металлического профиля.
Виды стропил и их применение
Выбор стропильной системы – ответственный шаг, требующий знания конструкции каждого из видов кровли. Стропила могут быть:
- Наслонные стропила, опирающиеся на коньковый прогон и мауэрлат. Применяются при возведении односкатной, простой двускатной крыши, а также как один из элементов вальмовой и ломаной мансардной крыши.
- Скользящие стропила – разновидность наслонных стропил, применяемая для деревянных строений, дающих большую усадку. Их отличием является скользящее крепление стропил к мауэрлату, что позволяет компенсировать усадку стен без деформации кровли.
- Висячие стропила – система из стропил, стянутых ригелями или затяжками, обычно применяется при строительстве простой двускатной крыши, а также в качестве верхних стропил мансардной крыши. В висячей стропильной системе коньковый прогон отсутствует, и в верхней части симметричные стропильные ноги опираются непосредственно друг на друга.
- Накосные стропила, иначе называемые угловыми или диагональными. Применяются для выполнения трехскатной или четырехскатной крыши, а также для кровли со сложной геометрией.
Элементы стропильной системы
Любые стропила предназначены для распределения и передачи нагрузки кровли на стены дома. Основными элементами, на которые опираются стропила, являются:
- Мауэрлат – брус, закрепленный на верхней плоскости стен по периметру всего дома;
- Лежни – опорные брусья, уложенные на внутренние несущие перегородки или колонны;
- Балки перекрытия верхнего этажа;
- Стойки и опоры;
- Прогоны – горизонтальные опорные элементы, уложенные вдоль оси крыши на стойки.
Стропильная ферма состоит из следующих элементов:
- Стропильные ноги – доски или брус, образующие контур крыши и уложенные с определенным шагом;
- Затяжки или ригели – горизонтальные элементы, стягивающие парные стропильные ноги между собой;
- Подкосы – опоры, поставленные под углом и поддерживающие стропильные ноги;
- Кобылки – доски, закрепленные на нижнем конце стропил и образующие свесы крыши;
Нарожники – короткие стропила, опирающиеся на диагональные стропила в вальмовой крыше.
Все эти элементы в частном строительстве обычно выполняют из дерева – бруса или доски хвойных пород, высушенного естественным образом. Дерево пропитывают антисептиком, что позволяет продлить срок его службы. Толщина и сечение элементов определяется расчетом.
Технология выполнения наслонных стропил
- До начала строительства необходимо выполнить эскиз крыши и рассчитать ее размеры. Сечение и шаг стропил, а также необходимость установки дополнительных опор и подкосов также определяются расчетом.
- Укладывают и выставляют опорные элементы: мауэрлат, лежни и балки перекрытий, стойки, коньковый и промежуточные прогоны. Подробно эти операции описаны в статьях, посвященных различным типам крыши:
- Изготовляют шаблон стропил. Для этого берут доску с шириной, соответствующей расчетной длине стропил, с такой же шириной, но с меньшей толщиной – она легче и ее проще точно подогнать по месту. Доску прикладывают к месту установки крайнего стропила одним концом к коньковому прогону, другим – к мауэрлату.
- В верхней части шаблона размечают верхний запил. Форма запила должна быть такой, чтобы доска ложилась на коньковый прогон и при этом плотно прилегала к противоположному стропилу. Глубина запила должна составлять не более 1/3 ширины доски.
- После выпиливания верхнего запила шаблон еще раз прикладывают по месту и размечают нижний запил – он должен опираться на мауэрлат, не оставляя больших зазоров. Конец шаблона опиливают под углом так, чтобы срез находился в вертикальной плоскости.
- Полученный шаблон прикладывают в месте установки всех стропильных ног, проверяя, нужна ли будет подгонка по месту. Если шаблон подходит идеально (что случается редко) можно сразу изготовить необходимое количество стропильных ног. Если же нужна корректировка нижнего запила, то по шаблоны вырезают только верхнюю часть каждого стропила, а нижний запил каждый раз делают по месту.
- Стропила ставят с установленным расчетом шагом. Обычно он составляет от 50 до 120 см и зависит от типа кровельного покрытия, а именно от его тяжести, и от ожидаемой снеговой нагрузки. Наиболее тяжелыми покрытиями являются шифер и керамическая черепица, но они в настоящее время применяются редко. Чаще выбор делается в пользу более современных, легких и надежных материалов: металлочерепицы, ондулина, мягкой кровли. Для них шаг стропил можно выбрать около 100 см, не выполняя сложных расчетов.
- Сначала устанавливают стропила со стороны фронтонов. Стропильную ногу опирают на коньковый прогон и мауэрлат и закрепляют на два гвоздя 100-150 мм в каждом узле крепления. Установив стропильную пару, дополнительно скрепляют ее: в верхней части с помощью накладок из металла и саморезов с одной стороны и уголков с ребром жесткости с другой, в нижней части – скобами или также на уголки.
- После установки стропил с обоих фронтонов крыши между ними натягивают бечевку и выравнивают остальные стропила по ней. Крепление стропил производят аналогично.
- Устанавливают подкосы, если того требуют результаты расчета. Подкосы выполняют из того же материала, что и стропила. Прикладывают доску подходящей длины под нужным углом к стропилу и размечают нижний запил. Важно учесть, на что будет опираться подкос: на балку перекрытия или на лежень, от этого зависит форма нижнего запила. После выполнения нижнего запила подкос ставят по месту и отмечают линию отреза по стропилам. Подготовленный подкос ставят враспор между балками и стропилами и закрепляют с помощью металлических накладок или уголков.
Установка подкосов на крыше
Технология выполнения вальмовых диагональных стропил
- Поскольку стропила для вальмовой крыши устанавливают диагонально, обычные способы их крепления не подходят. К тому же нагрузка на диагональные стропила значительно выше, чем на наслонные или висячие, поэтому материал для их выполнения должен иметь большее сечение. Можно использовать брус толщиной от 100 мм, однако практика показывает, что удобнее выполнить эти стропила из двух сложенных и скрепленных досок стандартной толщины.
- Диагональные стропила верхним концом опирают на стойки, нижним – на сходящиеся под прямым углом брусья мауэрлата. Их размечают по месту, и основной их особенностью является то, что запилы выполняют не перпендикулярно к плоскости доски, а под углом в 45 градусов. При выполнении стропил из срощенных досок выполняют сначала одну сторону с косыми запилами, потом вторую, в зеркальном отображении.
- Доски стягивают между собой на саморезы, гвозди или шпильки. Закрепляют вальмовые стропила с помощью накладок и саморезов.
Лучше понять основные приемы возведения стропильной системы своими руками поможет видео.
При выполнении любой стропильной системы своими руками важно тщательно закреплять все узлы и соединения и помнить, что крыша – это основная защита вашего дома от ненастья. Поэтому важно не только сделать качественный каркас, но и выбрать подходящий , например, профнастил, и правильно уложить его.
Стропильная система – самый сложный и один из наиболее ответственных элементов дома, от правильности ее строительства во многом зависит комфортность и время эксплуатации строения. Расчет и проектирование стропильной системы должен делаться только опытными строителями или инженерами со специальной подготовкой.
Спроектировать деревянную стропильную систему намного сложнее, чем любые металлические конструкции. Почему? В природе не существует двух досок с абсолютно одинаковыми показателями прочности, на этот параметр влияет очень много факторов.
Металл имеет одинаковые свойства, которые зависят только от марки стали. Расчеты будут точными, ошибка минимальная. С деревом все намного сложнее. Для того чтобы минимизировать риски разрушения системы, нужно давать большой запас по прочности. Большинство решений принимается непосредственно строителями на месте после оценки состояния пиломатериалов и с учетом особенностей конструкции. Очень важен практический опыт.
Цены на различные виды строительных досок
Доски строительные
Почему нужно сращивать стропила
Есть несколько причин, по которым требуется сращивать стропила.
- Длина крыши превышает стандартную длину пиломатериалов . Стандартная длина досок не превышает шести метров. Если скат имеет большие размеры, то доски придется удлинять.
- Во время строительства остается много хороших досок длиной 3–4 м . Чтобы понизить сметную стоимость здания и уменьшить количество непродуктивных отходов, для изготовления стропил можно использовать эти куски, предварительно срастив их.
Важно. Нужно помнить, что прочность сращенных стропил всегда ниже, чем целых. Нужно стараться, чтобы место сращивания располагалось как можно ближе к вертикальным упорам.
Способы сращивания
Существует несколько способов сращивания, однозначно лучшего или худшего нет. Мастера принимают решения с учетом своих навыков и конкретного места размещения стыка.
Таблица. Способы сращивания стропил.
| Метод сращивания | Краткое описание технологии |
|---|---|
| Применяется на досках толщиной не менее 35 мм. Довольно сложный метод, требует практического опыта выполнения плотницких работ. По прочности соединение самое слабое из всех существующих. Преимущество – экономия пиломатериалов. Практически на стройках применяется очень редко. |
| Длина стропильных ног увеличивается с помощью накладки. Накладка может быть деревянной или металлической. Если длина двух отрезков досок недостаточна по параметрам стропильной системы, то такой способ позволяет их увеличить. Соединение встык имеет самые высокие показатели прочности на изгиб, широко применяется во время строительства различных сооружений. |
| Внахлест. Две доски фиксируются с нахлестом. Самый простой метод, по прочности занимает среднее положение. Недостаток – общая длина двух досок должна быть больше проектной длины стропильной ноги. |
В этой статье мы рассмотрим два наиболее простых и надежных метода сращивания: встык и внахлест. Косой прируб трогать нет смысла, его почти не используют из-за большого количества недостатков.
Требования строительных норм и правил к сращиванию стропил
Неумелое сращивание стропил по длине может не только резко понизить их устойчивость к изгибающим нагрузкам, но и стать причиной полного разрушения конструкции. Последствия такой ситуации очень печальные. Строительные правила предусматривают определенные закономерности во время выбора размеров крепежа, мест его установки и длины накладок. Данные взяты с учетом многолетнего практического опыта.
Сращенные стропила будут намного прочнее, если для их соединения использовать не гвозди, а металлические шпильки. Инструкция поможет сделать самостоятельный расчет соединения. Достоинство метода – универсальность, с его помощью можно решать проблемы не только с удлинением стропил, но и с наращиванием иных элементов кровли. Специализированные компании выполнили черновые расчеты и собрали данные в таблицу, но в ней указываются только минимально допустимые параметры.
- Диаметр и длина шпилек
. В любых случаях диаметр шпилек должен быть ≥ 8 мм. Более тонкие не обладают достаточной прочностью, использовать их не рекомендуется. Почему? В металлических соединениях диаметр шпилек рассчитывается на усилия растяжения. Во время стягивания металлические поверхности настолько сильно прижимаются между собой, что удерживаются за счет силы трения. В деревянных конструкциях шпилька работает на изгиб. Отдельные доски нельзя стянуть с большим усилием, шайбы проваливаются в доску. Кроме того, во время изменения показателей относительной влажности доски изменяют толщину, за счет этого уменьшается усилие стягивания. Шпильки, работающие на изгиб, должны иметь большой размер. Конкретный диаметр шпильки нужно определять по формуле d ш = 0,25×S
, где S – толщина доски. К примеру, для доски толщиной 40 мм диаметр шпильки должен быть 10 мм. Хотя это все довольно относительно, нужно иметь в виду конкретные нагрузки, а они зависят от многих факторов.
- Длина нахлеста досок
. Этот параметр всегда должен быть в четыре раза больше ширины досок. Если ширина стропил 30 см, то длина нахлеста не может быть менее 1,2 м. Мы уже упоминали, что конкретное решение принимается мастером с учетом состояния пиломатериалов, угла наклона стропил, расстояния между ними, веса кровельных материалов и климатической зоны расположения здания. Все эти параметры оказывают большое влияние на устойчивость стропильной системы.
- Расстояние между отверстиями для шпилек
. Крепеж рекомендуется фиксировать на удалении не менее семи диаметров шпилек, от края доски расстояние должно быть не менее трех диаметров. Это минимальные показатели, на практике рекомендуется их увеличивать. Но все зависит от ширины доски. Нельзя за счет увеличения расстояния от края слишком уменьшать расстояние между рядами шпилек.
- Количество стягивающих шпилек . Есть довольно сложные формулы, но на практике ими не пользуются. Мастера устанавливают два ряда шпилек с учетом расстояния между ними, отверстия располагаются в шахматном порядке.
Новейшие строительные технологии предоставляют сегодня возможность реализовать любую архитекторскую задумку по конфигурации крыши частного дома. Тем не менее классическая двускатная форма, несмотря на многочисленные модные тенденции, остаётся популярной и востребованной. Основой двускатной крыши является стропильная система, поэтому важно грамотно и безошибочно рассчитать её параметры и технические показатели, чтобы обеспечить надёжность и долговечность всей структуре.
Разновидности стропильного каркаса двускатной крыши
Двускатная крыша представляет собой конструкцию, у которой две прямоугольные плоскости, называемые скатами, установлены под заданным углом к стенам, а в качестве фронтонов выступают треугольные части здания.
Крыша с двумя скатами - самая распространённая конструкция, которая безупречно сочетается с любым ландшафтом и прекрасно защищает от непогоды
Двускатные формы крыш применяются на протяжении многих столетий. Они отличаются простотой в обустройстве, прочностью, высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям и возможностью использования в различных климатических районах. Наиболее распространённые формы двускатных крыш - классическая, ломаная и асимметричная.
Для крыш с двумя скатами существует огромное разнообразие архитектурных и технологических решений
Видео: стропильная система двускатной мансардной крыши
https://youtube.com/watch?v=2fSdhbpgj7YНо в последнее время благодаря дизайнерским фантазиям и современным кровельным материалам частные дома всё чаще венчаются необычными двускатными конструкциями, которые становятся изюминкой экстерьера, притягивая взгляды своей оригинальностью и красотой.
Двускатные крыши с необычной стропильной конструкцией отличаются оригинальным внешним видом, однако такая их форма уменьшает полезную площадь чердачного помещения
Однако такие экстравагантные виды крыш нередко уменьшают полезную площадь подкровельного помещения, поэтому, планируя двускатную конструкцию, желательно всё же свои предпочтения сочетать с целесообразностью.
Стропильная система крыши - опора для кровли. Её основными элементами являются стропила, в верхней части соединённые между собой, а в нижней - опирающиеся на внешние стены. Главная задача конструкции - принять нагрузки и передать их на нижнюю обвязку: мауэрлат, балки перекрытия, прогоны, лежни. Степень жёсткости стропильного каркаса определяется размерами здания и его архитектурной сложностью, а также климатическими условиями местности.
Независимо от конфигурации стропильная система должна выполнять своё главное предназначение - принимать все нагрузки и равномерно передавать их через опоры на стены и фундамент
По строению несущую систему двускатной крыши разделяют на два вида.
Нередко помимо основных видов используется комбинированная стропильная система, включающая в себя отдельные звенья обеих конструкций.
В комбинированной стропильной системе одновременно используются характерные элементы наслонных и висячих конструкций
По материалу стропильная система скатной крыши бывает:
Роль стропильной системы столь велика, что во многих странах бытует праздник стропил, которому больше двухсот лет. Когда закончены все трудоёмкие этапы по возведению несущей конструкции крыши, строители вывешивают венок из мяты и дубовых листьев на самой высокой точке дома, символизируя этим, что готовы отчитаться перед заказчиками о проделанной работе и гарантируют безопасность здания.
Если вы решили возводить крышу своими силами, то начинать нужно с формирования эскиза и понимания особенностей двускатной конструкции в целом и каждого её элемента в отдельности.
Возведение двускатной крыши следует начинать с изготовления эскиза с нанесением на него основных габаритов здания
Видео: основные понятия о стропильной системе двускатной крыши
https://youtube.com/watch?v=fOlIW8FXVP8Устройство стропильной системы двускатной крыши
Как и любая крыша, двускатная конструкция состоит из несущей системы, которая включает в себя опорные и поддерживающие фрагменты, и ограждающей части, объединяющей все слои кровельного пирога. Основой для укладки кровельного пирога является стропильный каркас, от строения которого зависит форма крыши.
Все узлы стропильной системы должны обеспечивать прочность и надёжность конструкции, чтобы готовая крыша смогла выдержать расчётные нагрузки
В состав стропильной системы входят следующие элементы.
- Мауэрлат - опорный брус сечением не менее 100Х150 мм, удерживающий всю систему. Он укладывается по верхнему краю наружных стен, на которые будут опираться стропила, и передаёт на стены распределённую нагрузку.
- Стропила - парные составляющие каркаса из досок или бруса, образующие при монтаже треугольник - ведущий фрагмент скатной крыши. Сечение стропильных ног и шаг их установки зависят от укрывного материала и приходящихся на кровлю нагрузок. Опираются стропила на мауэрлат или балки перекрытия либо на верхнюю обвязку и верхние венцы в каркасных и рубленых постройках.
- Лежень - брус сечением 100Х100 или 150Х150 мм, который укладывается на внутренние стены дома (если имеются) и выполняет такую же роль, что и мауэрлат - распределение и передача нагрузки от веса крыши, только не на внешние стены, а на внутренние перегородки.
- Затяжка (подстропильная балка) - нижняя часть образованного парами стропил треугольника, связывающая их основания. Используется при возведении каркаса из висячих стропил.
- Стойки - вертикальные опоры, забирающие часть стропильных нагрузок на себя. Обычно изготавливаются из досок сечением не менее 25Х150 мм. Каркас со стойками сложнее в монтаже, но конструкция получается гораздо надёжнее.
- Прогоны - поперечины, скрепляющие стропильные ноги.
- Подкосы - поддерживающие звенья несущей системы крыши, которые соединяют стропила с остальными элементами конструкции, усиливая таким образом её жёсткость. Благодаря этому стропильная система обретает способность выдерживать большие нагрузки.
Чтобы понять, как работает стропильная система и выбрать правильно технологию монтажа, первоначально нужно ознакомиться со всеми её конструктивными узлами
- Конёк - место соединения стропильных ног. Он расположен горизонтально в самой верхней точке крыши и проходит через все пары стропил, получив за это название конькового хребта.
Коньковый прогон представляет собой горизонтальную балку, которую монтируют в самых верхних частях стропильных ферм
- Кобылки - отрезки досок для наращивания стропил. Используются, если длины стропильных ног недостаточно для обустройства карнизных свесов.
Применение кобылок позволяет использовать для изготовления стропильной конструкции доски и брусья меньшей длины, но главный плюс этих элементов заключается в возможности изменить линию свода крыши и сделать конструкцию более фигурной
Как рассчитать стропильную систему двускатной крыши
Основными параметрами расчёта стропильной системы будут следующие величины.
Значение показателя силы ветра на необходимой высоте берётся из следующей таблицы.
Таблица: значение коэффициента k для разных типов местности
| Высота здания, м | Коэффициент k для различных видов местности | ||
| А | В | С | |
| ≤ 5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| 10 | 1,0 | 0,65 | 0,4 |
| 20 | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
| 40 | 1,5 | 1,1 | 0,8 |
| 60 | 1,7 | 1,3 | 1,0 |
| 80 | 1,85 | 1,45 | 1,15 |
| 100 | 2,0 | 1,6 | 1,25 |
| 150 | 2,25 | 1,9 | 1,55 |
| 200 | 2,45 | 2,1 | 1,8 |
| 250 | 2,65 | 2,3 | 2,0 |
| 300 | 2,75 | 2,5 | 2,2 |
| 350 | 2,75 | 2,75 | 2,35 |
| ≥480 | 2,75 | 2,75 | 2,75 |
| Примечание: «А» - открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, а также пустыни, степи, лесостепи, тундра; «В» - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; «С» - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м. |
|||
Величина нормативного напора ветра W o по климатическим регионам задаётся таблицей, приведённой в п. 6.5 СНиП 2.01.07–85.
Таблица: нормативное давление ветра по регионам
Для определения нормативной снеговой нагрузки используется таблица из п. 5.2 того же документа.
Таблица: значения нормативных снеговых нагрузок по регионам России
| Снеговые регионы | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| S g , кг/м 2 | 80 | 120 | 180 | 240 | 320 | 400 | 480 | 560 |
Расчёт нагрузок на стропильную систему
Чтобы порядок проведения расчёта был более понятен, рассмотрим на его этапы конкретном примере. Допустим, что:
Рассчитываем нагрузки на стропильную систему.
- Тангенс угла наклона скатов определяется как отношение высоты крыши к половине пролёта. Значит, tg α = Н / D = 2,8 / 3,25 = 0,861. По таблице тангенсов находим значение угла наклона крыши, которое в нашем примере равно 41°.
Для удобства проведения расчётов стропильной конструкции следует пользоваться чертежами с нанесёнными на них основными размерами
- Находим снеговую нагрузку по приведённой выше формуле S = µ · S g . Коэффициент µ определяется углом наклона кровли: µ = 0,033 · (60 - α) = 0,033 · (60–41) = 0,628. Из карты снеговых регионов находим, что S g = 168 кг/м 2 . Тогда S = 0,628 · 168 ≈ 106 кг/м².
- Вычисляем ветровую нагрузку на строящееся здание. Кемеровская область по карте ветровых нагрузок находится в третьей зоне. По таблице нормативного давления W o = 38 кг/м², показатель k берём из колонки «В» приведённой выше таблицы (коттеджный посёлок в черте города) для высоты здания, наиболее близкой к исходному значению - k = 0,65. Тогда давление ветра будет равно W o · k · c = 38 · 0,65 · 0,8 ≈ 20 кг/м². Аэродинамический показатель выбран равным 0,8 осознанно, так как угол наклона кровли превышает 30°, а в таком случае согласно п. 6.6 СНиП 2.01.07–85 ветер давит на крышу, поэтому в расчёт рекомендуется брать наибольшее положительное значение.
- Рассчитываем необходимую толщину утеплителя для нашего примера, поскольку именно от неё зависит нагрузка теплоизоляционного слоя на стропильную систему. Толщина слоя утепления рассчитывается по формуле Т = R · λ, где R - нормируемое тепловое сопротивление для конкретной местности согласно карте, вложенной в СНиП II-3–79, λ - коэффициент теплопроводности утеплителя. Например, для минераловатного плитного утеплителя «Роквул», укладываемого в выбранном нами регионе, λ = 0,04, R = 4,83. Таким образом, T = 4,83 · 0,04 = 0,193. Округляя до ближайшего кратного 5 см числа, получаем толщину слоя утепления в 20 см.
Для точного расчёта толщины утеплителя нужно использовать карту теплопроводности по регионам, вложенную в СНиП II-3–79
- Считаем величину нагрузки на кровлю со стороны утеплителя. Максимальное значение плотности материала равно 40 кг/м 3 . Следовательно, на единицу площади он будет оказывать давление, равное 40 · 0,2 = 8 кг/м 2 .
- Находим общую нагрузку от веса кровли на стропильную систему. Она будет равна суммарному весу кровельного покрытия (предположим, металлочерепицы), паро- и гидроизоляционной плёнки, сплошного настила, обрешётки и контробрешётки и утеплителя: Q = 5 + 0,3 · 2 + 5 + 20 + 8 = 38,6 ≈ 39 кг/м².
- Определяем суммарную нагрузку на стропильную систему как сумму снеговой и ветровой составляющей и нагрузки от кровельного пирога: P = 106 + 20 + 39 = 165 кг/м². Прибавляя запас прочности в 10%, получаем 165 · 1,1 = 181,5 кг/м².
Таблица: определение угла по значению его тангенса
| tg α | Угол α, град. |
| 0,27 | 15 |
| 0,36 | 20 |
| 0,47 | 25 |
| 0,58 | 30 |
| 0,7 | 35 |
| 0,84 | 40 |
| 1 | 45 |
| 1,2 | 50 |
| 1,4 | 55 |
| 1,73 | 60 |
| 2,14 | 65 |
| Примечание: если угол покатости α ≤ 30°, коэффициент µ принимают за 1; если угол α ≥ 60°, µ = 0; если 30° < α < 60°, то µ высчитывают по формуле µ = 0,033 · (60 - α). |
|
Расчёт сечения, длины и шага стропил
Основные параметры стропильных балок рассчитываются по следующему алгоритму.
- Длину стропильных ног вычисляем по теореме Пифагора: L = √H² + D², где H - высота кровли в коньке, D - половина пролёта. Подставляя значения из нашего примера, получаем, что L = √2,8² + 3,25² = √18,4 ≈ 4,3 м. Прибавляем ширину карнизного свеса 0,5 м и вынос под водосток 0,4 м, тогда L = 4,3 + 0,5 +0,4 = 5,2 м.
- Определяем сечение пиломатериалов для изготовления стропильных ног, ориентируясь на исходные и расчётные показатели. Воспользуемся формулами упрощённого расчёта: H ≥ 8,6 · L max · √ при α < 30° и H ≥ 9,5 · L max х √ для α ≥ 30°. Здесь Н - ширина доски (см), L max - максимально возможная рабочая длина стропил (м), B - произвольно взятая толщина доски (см), Q r - нагрузка на один погонный метр стропильной ноги (кг/м), R изг - сопротивление древесины на изгиб (кг/см).
- Поскольку угол наклона у нас превышает 30°, то рассчитывать будем по второй формуле, но перед этим определим общую нагрузку на один погонный метр каждого стропила: Q r = A · Q, где A - шаг стропил (наибольшее значение, рекомендуемое производителем кровельного покрытия, в нашем случае оно равно 950 мм), Q - общая нагрузка. Таким образом, Q r = 0,95 · 181,5 ≈ 172 кг/м. Помимо этого, принимаем R изг = 130 кг/см (согласно СП 64.13330.2011 для древесины II сорта). Поскольку стропильную конструкцию мы делаем из наслонных стропил, соединённых между собой в зоне конькового прогона, вся длина стропил считается рабочей, так что в качестве L max берём полную длину стропил.
- Подставляем все эти значения в формулу расчёта: H ≥ 9,5 · L max · √ = 9,5 · 5,2 · √172 / (5 · 130) = 9,5 · 5,2 · 0,51 ≈ 25,2 см.
- В таблице находим подходящее значение ширины доски, равное 250 мм, и видим, что её толщина может варьироваться от 25 до 250 мм.
Таблица: стандартные размеры пиломатериалов хвойных пород по ГОСТ 24454–80
| Толщина доски, мм | Ширина доски, мм | ||||||||
| 16 | 75 | 100 | 125 | 150 | - | - | - | - | - |
| 19 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | - | - | - | - |
| 22 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | - | - |
| 25 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 32 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 40 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 44 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 60 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 75 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 100 | - | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 125 | - | - | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 150 | - | - | - | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 175 | - | - | - | - | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 200 | - | - | - | - | - | 200 | 225 | 250 | - |
| 250 | - | - | - | - | - | - | - | 250 | - |
Чтобы найти нужную толщину доски, смотрим таблицу зависимости сечения от длины стропил и шага, согласно которой при шаге 0,95 м, длине стропил 5,2 м и ширине 250 мм сечение пиломатериалов составит 75Х250 мм.
Таблица: сечение пиломатериалов в зависимости от длины и шага стропил
| Шаг стропил, см | Длина стропил, м | ||||||
| 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | |
| 215 | 100Х150 | 100Х175 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х250 | - |
| 175 | 75Х150 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х250 |
| 140 | 75Х125 | 75Х175 | 75Х200 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 | 100Х200 |
| 110 | 75Х150 | 75Х150 | 75Х175 | 75Х175 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 |
| 90 | 50Х150 | 50Х175 | 50Х200 | 75Х175 | 75Х175 | 75Х250 | 75Х200 |
| 60 | 40Х150 | 40Х175 | 50Х150 | 50Х150 | 50Х175 | 50Х200 | 50Х200 |
Теперь осталось лишь проверить правильность расчётов, т. е. выполнение контрольного неравенства / ≤ 1. Подставляем значения: 3,125 · 172 · 5,2³ / (7,5 · 25³) = 0,64 ≤ 1, то есть неравенство выдержано, значит, сечение для стропильных ног подобрано правильно.
Попробуем уменьшить сечение, чтобы сэкономить на пиломатериалах. Возьмём, к примеру, доски 75Х200 мм. Подставляем числовые параметры: 3,125 · 172 · 5,2³ / (7,5 х 20³) = 1,26. Получилось значение, большее единицы, т. е. условие по прочности не соблюдено. Поэтому экспериментировать не будем, а возьмём за основу для закупки древесины сечение 75Х250 мм, полученное в результате строгого расчёта.
Сделав все промежуточные расчёты, определяем количество пиломатериалов для стропильной системы. Для этого умножим длину стропил на их количество: 5,2 · 14 · 2 = 145,6 м. Добавляем запас в 10% и получаем 145,6 · 1,1 = 160 погонных метров.
Таблица: сечение бруса для обустройства балок перекрытия и мауэрлата
| Шаг установки балок перекрытия, м | Сечение бруса для мауэрлата и балок перекрытия в зависимости от длины пролёта и шага установки балок при полной нагрузке 400 кг/м² | ||||||||
| 2,0 | 2,5 | 3,0 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | 6,5 | |
| 0,6 | 75Х100 | 75Х150 | 75Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 125Х200 | 150Х200 | 150Х225 | 150Х250 |
| 1,0 | 75Х150 | 100Х150 | 100Х175 | 125Х200 | 150Х200 | 150Х225 | 150Х250 | 175Х250 | 200Х250 |
Полная нагрузка на мауэрлат будет равна сумме общей нагрузки на стропильную систему и веса стропил.
- Определяем вес стропил. Он равен массе 160 погонных метров доски сечением 75Х250. Сначала вычисляем объём древесины V = 160 · 0,075 · 0,25 = 3 м³. Используем для стропильной системы, допустим, сосну, плотность которой равна 520 кг/м³, тогда суммарный вес материала будет равен 3 · 520 = 1560 кг. В расчёте на единицу площади получим 1560 / (160 · 0, 25) = 39 кг/м².
- Суммируем данные для получения полной нагрузки на мауэрлат: 181,5 + 39 = 220,5 кг/м².
- Приводим данные таблицы в соответствие нашим расчётам значениям. Таблица сечения бруса рассчитана на нагрузку 400 кг/м², следовательно, все значения нужно умножить на поправочный коэффициент 220,5 / 400 = 0,55. Значит, ширина бруса должна быть равна 0,55 · 175 = 96,25 мм, а толщина - 0,55 · 250 = 137,5 мм. Таким образом, для мауэрлата потребуется брус сечением 100Х150 мм, а это согласно ГОСТ и СНиП является оптимальным размером. Увеличивать сечение больше расчётного нет смысла, чтобы не создавать ненужную дополнительную нагрузку на стены и фундамент.
- Рассчитаем объём бруса по формуле V = S · L, где S - сечение бруса, а L - необходимая длина: V = 0,1 · 0,15 · 2 · 12 = 0,36 м³.
Подведём итог: для создания стропильной системы двускатной крыши нам понадобится 160 погонных метров или 3 м³ сосновой доски II сорта сечением 75Х250 мм и 0,36 м³ бруса сечением 100Х150 мм.
Видео: расчёт стропильной системы
Технология монтажа несущей системы двускатной крыши своими руками
После окончания подготовительных работ, расчёта стропильной системы и закупки необходимых пиломатериалов можно начинать монтаж. Мы разделим его на несколько стадий и дадим описание каждой из них.
Укладка мауэрлата и крепление к стенам
Опорный брус укладывается по верхнему краю стен, на которые в дальнейшем будут крепиться стропильные ноги или фермы. В бревенчатых срубах функции мауэрлата выполняет верхний венец, а в кирпичных постройках или в домах из пористых материалов по всей длине опорных стен помещается отдельный брус. Поскольку типовая длина пиломатериалов обычно меньше длины стен, то участки мауэрлата сращивают, для чего брусья запиливают строго под прямым углом и связывают между собой болтами.
Брусья мауэрлата сращиваются прямым замком и скрепляются друг с другом болтами
Гвозди, деревянные нагели и проволоку для наращивания мауэрлата не используют, так как места соединения должны быть максимально прочными, способными выдержать большие нагрузки.
Видео: крепление мауэрлата на армопояс
Технология крепления опорного бруса предусматривает два способа:
- со смещением в какую-либо сторону;
- чётко посередине опорной стены.
Мауэрлат при этом нужно размещать так, чтобы до внешнего края стен оставалось не менее 5 см.
Укладывают брус на гидроизоляционную основу, в большинстве случаев рубероид, чтобы защитить его от намокания, гниения и повреждений. Для крепления мауэрлата к стене используют:
Изготовление стропильных ферм или ног
Изготавливать стропила и фермы можно двумя способами.
- Сборка прямо на крыше. Этот метод применяется нечасто, так как осуществлять замеры, подрезки и т. д. на высоте довольно проблематично.
- Формование на земле, когда фермы или пары стропил собираются внизу и уже готовыми изделиями подаются на крышу. В этом способе есть плюсы и минусы. Преимущество такого метода в удобстве и скорости изготовления, а слабое место в том, что вес готовых фрагментов получается весьма значительным, поэтому для поднятия их на высоту может потребоваться специальная техника и оборудование.
Перед изготовлением ферм или стропильных пар желательно сделать шаблон. Собранные по нему фрагменты стропильной системы будут более точными и одинаковыми.
Установка стропил
Готовые стропильные элементы поднимают на крышу и устанавливают на опору, используя для придания устойчивости временные распорки и подкосы. Для стыковки стропил с опорным брусом в нижнем поясе стропильные ноги запиливают по изготовленному заранее фанерному трафарету, чтобы обеспечить их плотное прилегание к мауэрлату.
Запил делают только на стропилах, чтобы срез не ослабил опорный брус.
Фиксируют стропила к опоре гвоздями, уголками, скобами или деревянными коротышами. Крепление должно быть надёжным и прочным, чтобы предотвратить смещение стропил вдоль оси мауэрлата.
Крепление стропильных ног к мауэрлату является одним из самых важных соединений, от его прочности зависит долговечность крыши и безопасность людей, находящихся в доме
Видео: основные способы соединения стропильных элементов
https://youtube.com/watch?v=GbTAu5-flfsПроцесс установки стропил происходит в следующей последовательности.
- Монтаж начинают с установки ферм или стропильных пар на противоположных торцах крыши. После укрепления между ними протягивают бечёвку, которая обозначает линию конька и упрощает установку следующих фрагментов. Далее с рассчитанным шагом выставляют остальные стропильные элементы.
Уровень в виде натянутой бечёвки обозначит линию конькового хребта и упростит установку стропильных пар или ферм
- Когда стропила изготавливаются на крыше, после закрепления двух крайних пар сразу же монтируют опору конька - коньковый брус, к которому фиксируют не пары, а одиночные стропила. Однако здесь взгляды профессионалов расходятся. Одни предлагают устанавливать стропила в шахматном порядке, поскольку считают, что такая схема позволит более равномерно распределить и передать нагрузку на стены и фундамент. После монтажа одной части стропил устанавливают недостающие составляющие пары. Другие мастера предпочитают последовательное размещение каждой стропильной пары. Ну что ж, у каждого свои секреты, но при монтаже стропильного каркаса своими силами нужно исходить из простоты и удобства.
- Конструктивные элементы соединяют при помощи врубки с дополнительным креплением скобами.
Крепление стропил между собой и к коньковому прогону помимо врезок и врубок осуществляется железными скобами, металлическими уголками, саморезами и гвоздями
- При необходимости стропильные ноги удлиняют - косым прирубом с фиксацией мест соединения болтами, лобовым упором с накладками, встык, составным способом или сшивая стропила попарно.
Установка конька двускатной крыши
Коньковый узел формируют путём соединения стропил между собой в верхнем поясе. Варианты такого соединения следующие:
- с укладкой опорного (конькового) бруса, что актуально для больших и сложных по форме крыш, так как коньковый брус впоследствии станет опорой для вертикальных стоек;
При соединении конструктивных элементов без конькового прогона стропила срезаются под углом наклона скатов и крепятся гвоздями с добавочной фиксацией деревянными или металлическими накладками, а для большей жёсткости дополнительно соединяются затяжками
- с набивкой между стропилами накладок для большей прочности конькового узла;
Для обеспечения прочности между узлами крепления стропил к коньковому прогону устанавливают дополнительные бруски
- посредством врубки;
Врубка может применяться в комплексе с другими видами креплениями - «внахлёст», «шип-паз», накладками или металлическими уголками
- шарнирным способом, когда коньковый прогон состоит из двух параллельных брусьев, расположенных на расстоянии друг от друга с соединёнными над ним стропилами, но не встык, а с расщелиной между ними, чтобы обеспечить подвижность стыковки и хороший вентиляционный зазор.
Шарнирный метод соединения стропил в коньковом узле используется нечасто, хотя он весьма прост в монтаже и позволяет стропильной системе балансировать при усадке несущих стен
Видео: простая установка стропильной системы двускатной крыши под металлочерепицу
Несмотря на лёгкость монтажа и несложный расчёт, обустройство стропильной конструкции двускатной крыши всё же имеет много нюансов. Но, взяв за основу инструкции производителей, нормативные акты и рекомендации, данные в этой статье, вы без труда сможете построить прочный и надёжный стропильный каркас для своего дома самостоятельно. Удачи вам.
- с укладкой опорного (конькового) бруса, что актуально для больших и сложных по форме крыш, так как коньковый брус впоследствии станет опорой для вертикальных стоек;
Основой любой стропильной системы являются стропила, которые принято подразделять на наслонный тип, висячие стропила, а также висячие фермы, оснащённые шпалами. Наслонные стропила относятся к числу самых надёжных конструкционных элементов и обладают характерным отличием в виде промежуточных опорных стоек, которые могут быть возведены в условиях внутренних стен, сводов или потолочных балок.
Отличия висячих и наслонных стропил
Наслонная стропильная система чаще всего находит применение в зданиях, которые обладают дополнительными рядами стен . Такие стены используются в качестве дополнительных опор под стропильную систему. При этом, параметры здания могут достигать восемнадцать метров при условии наличия двух дополнительных элементов опорного характера.
Основным требованием является не более восьми метров пролётного пространства между двумя опорами. Стропильный шаг зависит от особенностей расчётов и может составлять 80-120 сантиметров. Нижние сегменты наслонной стропильной системы имеют опору в виде специальных подстропильных брусьев, а также мауэрлата.
Опорные стойки и прогоны разделяются при помощи подкосов, которые разгружают прогоны и придают всей конструкции необходимую степень жёсткости. Кроме того, подкосы служат в качестве разгрузочных элементов для ног стропильной системы и позволяют увеличить параметры перекрываемой ширины помещения. Стропильные ноги, имеющие более длинный размер чем стандартные показатели используемого пиломатериала, могут иметь составную конструкцию.
Отличие висячих и наслонных стропил
Висячий тип стропильной системы имеет характерные отличия от наслонного типа . В качестве опоры для нижних концов стропил выступают исключительно опорные стены, а стропильные ноги такой конструкции обладают нагрузкой в обоих направлениях монтируемой стропильной системы.
Кроме того, висячая конструкция имеет значительную степень нагрузок, которые распирают стены опорного характера. Такие нагрузки нивелируются посредством специальных затяжек, которые объединяют ноги в висячей стропильной системе. В качестве материала для затяжек может быть использована древесина или металл, а для расположения всегда выбирается горизонталь на удобной высоте. Следует учитывать, что чем выше расположены затяжки, тем более прочным должно быть крепление к стропильной системе.
Наиболее часто наслонный тип стропил используется для обустройства двускатных кровель над сооружениями, имеющими длину стены не более шести метров .
Устройство конструкции стропильной системы
Основными элементами наслонной стропильной системы служит наклонный тип балок, которые необходимо располагать вдоль кровельного ската. Поэлементный состав правильной наслонной стропильной системы выглядит следующим образом:
- стропильные ноги, являющиеся элементом, к которому монтируется конструкция обрешётки;
- прогоны, являющиеся элементами стропильной системы, которые укладываются не только на капитальные стены, но и столбы промежуточного характера;
- стойки, подкосы, лежни, мауэрлаты, которые применяются с целью усиления всей конструкции и позволяют более равномерно распределить всю стропильную нагрузку на прогоны и опорный тип конструкций.
Необходимость применения
Наслонная стропильная конструкция необходима в случаях, когда требуется перекрыть пролёты с максимальной длиной от шести метров до шести с половиной метров, с соблюдением условия по наличию дополнительных несущих конструкций в виде колон или стен, способных удерживать стойки.
Наиболее целесообразной конструкционной особенностью является использование скользящей опоры для стропильной системы, которая допускает крепление разных промежуточных стропил к мауэрлату.
Крепление стропил к мауэрлату
Пролёты, имеющие максимальные значения протяжённости в условиях частного домостроительства, встречаются крайне редко. Именно поэтому при возведении индивидуальных построек рекомендуется применять наслонный тип стропил.
В основе технологии лежит опора стропильных ног на мауэрлат, но в случае с деревянными постройками функцию мауэрлата берёт на себя верхний стеновой ряд. Такой соединительный узел является наиболее важным в наслонной стропильной системе. Использование ригеля, которым стягиваются стропильные ноги, позволяет увеличить длину пролёта до восьми метров, в условиях одной опоры – до двенадцати метров, а при использовании двух опор – до шестнадцати метров.
Расчёт элементов крыши
Любая конфигурация и конструкционные особенности кровельной системы решаются ещё на этапе проектирования здания. Конструкция крыши коренным образом влияет на набор материалов, используемых в процессе монтажа и конструкцию несущих стен. Именно поэтому стропильная конструкция, которая будет служить опорой кровле, а также каркас обрешётки являются основными предметами расчетов крыши.
Для грамотного сечения стропильных ног за основу берётся показатель их длины.
Если пролёт между стропилами составляет 100 сантиметров:
- длина менее трёх метров – бруски 8х10 см. или брёвна 10 см.;
- длина 3-3,6 метра – бруски 8х13 см. или брёвна 13 см.;
- длина 3,6-4,3 метра – бруски 8х16 см. или брёвна 16 см.;
- длина 4,3-5 метров – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
- длина 5-5,8 метра – бруски 8х20 см. или брёвна 20 см.;
- длина 5,8-6,3 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 20 см.
Если пролёт между стропилами составляет 140 сантиметров:
- длина менее трёх метров – бруски 8х13 см. или брёвна 13 см.;
- длина 3-3,6 метра – бруски 8х16 см. или брёвна 16 см.;
- длина 3,6-4,3 метра – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
- длина 4,3-5 метров – бруски 8х20 см. или брёвна 20 см.;
- длина 5-5,8 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 22 см.;
- длина 5,8-6,3 метра – бруски 12х22 см. или брёвна 24 см.
Если пролёт между стропилами составляет 175 сантиметров:
- длина менее трёх метров – бруски 9х10 см. или брёвна 15 см.;
- длина 3-3,6 метра – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
- длина 3,6-4,3 метра – бруски 9х18 см. или брёвна 18 см.;
- длина 4,3-5 метров – бруски 10х20 см. или брёвна 20 см.
Если пролёт между стропилами составляет 213 сантиметров:
- длина менее трёх метров – бруски 9х16 см. или брёвна 16 см.;
- длина 3-3,6 метра – бруски 9х18 см. или брёвна 18 см.;
- длина 3,6-4,3 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 18 см.
Особенности монтажа и крепления
Весь технологический процесс по стропильной наслонной системы состоит из нескольких основных этапов:
- подготовка пиломатериалов согласно произведённых расчётов;
- при необходимости, сращивание недостающих по длине элементов посредством саморезов или гвоздей;
- изготовление шаблонов стропил, стоек и подкосов;
- подъём подготовленного пиломатериал на крышу;
- установка стоек и прогона конькового бруса, предусмотренных конструкцией крыши и крепление стоек на несущие конструкции для предотвращения нежелательных сдвигов;
- установка стропил к крепежам и закрепление их предпочтительным способом на мауэрлате;
- верхние соединения стропил следует закрепить к коньковому брусу или друг к другу;
- если запроектированы горизонтальные схватки, то необходимо их закрепить;
- установка опорных конструкций, включая подкосы и шпренгели;
- если на отвесы могут повлиять конструкционные особенности крыши и стропильные ноги, то возникает необходимость их предварительной установки;
- в случае упора стропильных ног в мауэрлат посредством зуба или шипа, необходимо выполнить удлинение кобылками, которые обшиваются по всему периметру сплошным типом обрешётки.
Далее, выполненная стропильная конструкция с использованием стропил наслонного типа, обшивается обрешёткой, на которую монтируется кровельный пирог с пароизоляцией и , а далее выполняется утепление и покрытие кровли.
Подробнее о монтаже стропил смотрите в видео.
Стандартный коэффициент усадки сруба, высота которого составляет порядка трёх метров, равен порядка пяти процентов. Таким образом, усадка дома за один год может составлять около двадцати сантиметров, что негативно сказывается на несущих элементах крыши. Грамотные строители при проектировании составляют два варианта – первоначальный и с учётом усадки.
Таких проблем лишены висячие стропильные системы . Для наслонного типа стропил будет необходимо применить один из нескольких возможных вариантов:
- дождаться окончательную усадку строения;
- применить стропильную систему с скользящими опорами;
- выполнить укрепление всех опорных конструкций при помощи компенсаторов, в качестве которых допускается использование винтовых домкратов.
Подводим итоги
При монтаже деревянных стропил на каменные опоры следует выполнить грамотную изоляцию при помощи двух слоёв рубероида или любого другого гидроизолирующего материала.
При использовании наслонных стропил для обустройства крыш мансардного типа необходимо устанавливать внутренний брусовый каркас под нижними стропилинами, а верхние стропильные ноги упирать в коньковый прогон, монтируемый на стойках.
Для выполнения соединения стропильной ноги с мауэрлатом рекомендуется использовать ползун или жёсткое защемление.
Для наслонного типа стропил допускается соединение встык, которое выполняется посредством металлических пластин. Для такого соединения требуется оставлять значительный торцевой угол, который в процессе схождения позволяет стропилам делать упор друг в друга.
Наслонная стропильная система может быть выполнена с соединением внакладку, что подразумевает просверливание специальных отверстий под крепёжные болты.