Узлы стропильной системы из бруса и конструкций: схемы, настил, строительство, сборка и опирание стропил из бревен

Деревянные стропила для крыши: особенности устройства надежной конструкции из дерева

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.

Содержание

Что лучше — бревна, брус или доски?

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:

Соединение стропил в коньке

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.

Как установить стропила на сруб – особенности технологии

Деревянный сруб из бревна или бруса – традиционная для территории России постройка, которая может использоваться в качестве жилого дома или бани. Процесс сборки такого жилища происходит согласно выверенным веками технологиям, поэтому оно получается теплым, уютным и комфортным для жизни. Особого внимания заслуживает такая технологическая операция как налаживание стропильного каркаса, от прочности которого зависят защитные качества кровли. В этой статье мы расскажем, как правильно крепить стропила к срубу, чтобы они выдержали вес даже самого тяжелого кровельного материала, но не деформировались при усадке древесины.

Функции и виды

Стропильной системой называют каркас крыши, совокупность опорных элементов, которые во взаимосвязи придают ей форму, уклон и значительную несущую способность. «Костяк» кровли изготавливают из сухой, прочной древесины, обработанной антисептическими препаратами, или металлического профиля. Он служит основой для крепления кровельного покрытия, а также равномерно распределяет нагрузку между несущими стенами. Чтобы перекрыть сруб, используют стропила следующих видов:

  • Висячие. Висячие стропила имеют всего одну точку опоры – на мауэрлат, свободным концом ноги они упираются друг друга, образуя трехшарнирную треугольную арку. Такая конструкция применяется, если сруб внутри не предусматривает несущих стен, на которые можно установить стойки. Висячая стропильная система испытывает нагрузку на распирание, поэтому она включает в себя разного рода затяжки, компенсирующие это напряжение. Стропила такого типа отличаются массивностью и сложностью монтажа.
  • Наслонные. Наслонные стропила обладают двумя точками опоры – мауэрлат и коньковый прогон, который поддерживают вертикальные стойки. Такая конструкция может использоваться, только если внутри сруб имеет как минимум 1 несущую стену или ряд колонн, на которые можно разгрузить конек. Наслонная стропильная система испытывает нагрузку только на прогиб, потому монтировать ее проще.

Обратите внимание! Сруб изготавливается из натурального строительного материала – древесины, обладающей уникальными свойствами. После сборки конструкции начинает выравниваться влажность дерева, поэтому она дает усадку в течении первых 3-5 лет эксплуатации. Самые значительные изменения размеров происходят в первый год службы, поэтому крепление стропил рекомендуется выполнять только по прошествии этого времени.

Способы крепления

Крепление стропил к деревянному срубу – технологически сложный процесс, от правильности выполнения которого зависит прочность, целостность и долговечности кровли. В работе нужно учитывать, что дерево в процессе высыхания оседает, поэтому геометрия строения изменяется. Кроме того, этот материал подвергается термическому расширению, поэтому слишком жесткое крепление стропил на сруб вызывает деформации. Существует два типа креплений стропильных ног:

    Подвижные. Подвижными креплениями стропил называют специальные «ползуны», изготовленные из металла. Благодаря им, стропильные ноги не испытывают нагрузку на прогиб, а также реагируют на малейшие температурные колебания, подстраиваясь геометрию сруба. Ползуны позволяют крепить стропильную систему до окончания усадки дома без риска деформации.

Важно! Деревянный сруб обладает уникальной способностью «дышать», он сам регулирует влажность в помещении, поэтому не имеет жестко фиксированных размеров. Подвижные крепления, откликающиеся на усадку стен и термическое расширение материала – оптимальный вариант фиксации стропил к срубу.

Способы сборки

После полной усадки деревянного сруба мастера приступают к налаживанию стропильного каркаса и возведению кровли. Этот процесс кропотливый и сложный, особенно если выполнять ту задачу в одиночку. Существует 2 способа установить каркас на мауэрлат:

  • Установка готовых стропильных ферм. Эта технология заключается в сборке стропильных ферм «на земле» и дальнейшем подъеме их на место установки в готовом виде. Поднять массивные и тяжелые конструкции требуется специальная техника (автовышка, кран или трактор). Таким способом устанавливают наслонные стропила, которые весят меньше.
  • Сборка ферм «на высоте». Если конструкция стропильной системы отличается большим весом и размером, а в распоряжении строителей нет специальной техники, то фермы собирают прямо на месте. Недостатком этой технологии считают сложность и неудобство производства работ.

Учтите, что опытные мастера редко пользуются технологией установкой готовых стропильных ферм, так как она не позволяет выполнять точную подгонку элементов, хотя значительно экономит время.

Последовательность работ

Главные факторы качества стропильного каркаса – точность расчетов высоты конька и длины стропил и детальное следование технологии производства работ по возведению кровли. Чтобы крыша хорошо защищала сруб от проникновения атмосферных осадков, необходимо выполнять крепление стропильных ног следующим образом:

  1. Сначала нужно взять ровные доски из древесины хвойных пород без трещин или сучков. Для увеличения срока службы стропильных ног они обрабатываются антисептическим средством и антипиреном. Чтобы снизить расход пропитки, лучше острогать древесину.
  2. Затем изготавливают шаблон стропильной ноги, который служит образцом для производства остальных стропил.
  3. Сначала устанавливают первую и последнюю стропильную пару, а затем натягивают между ними шнурку, чтобы выровнять остальные стропила.
  4. Крепят остальные стропильные пары, подрезают концы ног, чтобы они были ровными, а затем устанавливают обрешетку.

Опытные мастера рекомендуют контролировать правильность крепления стропильных ног с помощью строительного уровня, чтобы крыша была ровной, без перекосов.

Видео-инструкция

Узлы стропильной системы: способы крепления

В данной статье будут рассмотрены основные узлы стропильной системы и способы их крепления на мауэрлат и прогон.

Читайте также:  Как создать кухни в стиле прованс

Прежде чем рассматривать отдельные узлы стропильных конструкций, стоит уточнить, какие именно факторы определяют надежность системы стропил:

  • Правильный выбор типа стропильной системы;
  • Прочность соединений в узлах системы стропил;
  • Правильность расчета планируемых нагрузок на кровлю;
  • Грамотный выбор материала кровли;
  • Мастерство и квалификация работников.

Отсюда следует, что оборудование стропильной системы требует тщательного выполнения требуемых расчетов и проекта, грамотного составления плана и наличия у работников, выполняющих ее монтаж, требуемых знаний и навыков.

Самостоятельное строительство стропил может быть не лучшим выбором, поскольку при этом может снизиться надежность полученной в результате конструкции.

Основные узлы системы стропил

Стропильная система – узлы, тип и конструкция – определяется с учетом следующих факторов:

  • Предполагаемая форма кровли;
  • Размеры пространства, которое планируется перекрыть;
  • Наличие и расположение внутренних опор или несущих стен.

В качестве примера рассмотрим стропильные схемы стандартных двускатных кровель, где несущие стены располагаются на разных расстояниях.

В случае, если длина перекрываемого пролета не превышает шести метров, рекомендуется строить систему наслонных стропил, когда стропила из бруса, бревен или доски опираются на опорный брус (мауэрлат), расположенный по периметру здания.

Это позволяет существенно снизить расход используемых для строительства системы стропил материалов.

Полезно: в случае, если расстояние между двумя несущими стенами составляет до 8 м, противоположные стропила из бревен, брусьев или досок следует связывать при помощи ригеля.

Другой вариант использования системы наслонных стропил заключается в применении промежуточных стоек, которые опираются на расположенные внутри столбы или стены.

Такая система способна перекрыть 12-метровое расстояние между стенами в случае монтажа одной дополнительной опоры, или 16 метров – при установке двух опор.

Если же расстояние между несущими стенами составляет до 12 метров, а внутренние опоры отсутствуют, рекомендуется выбирать систему висячих стропил, когда точка опоры стропил находится на сплошной (или, в редких случаях – на составной) затяжке, которая, в свою очередь, располагается на мауэрлате.

Сборка стропил из бревен, брусьев или досок в данном случае будет включать в себя следующие основные узлы:

  • Узел конька;
  • Узел опирания стропил;
  • Узел «подкосы-стойка-балка»;
  • Узел «стойка-подкос-стропило».

В зависимости от того, имеются ли в конструкции стропил дополнительные элементы, такие как ригели, затяжка и т.д., могут также использоваться и другие узлы.

После разработки общей конструкции и основных узлов следует составить план системы стропил, входящий в состав проекта.

Рассмотрим в качестве примера основные узлы опирания для наслонной стропильной системы.

Узлы опирания наслонных стропил на прогон и мауэрлат

Различают распорные и безраспорные наслонные стропильные системы.

От того, насколько правильно подобраны стропильные узлы и соединение ног стропил, зависят такие моменты, как распирание стен стропилами, необходимость предусматривать перехват распора и т.д.

Составляя расчетные схемы, для обозначения шарнирных соединений в конструкционных узлах используют кружки.

Шарниры при помощи лапок соединяются с условными опорами, позволяющими представить степень свободы какого-либо узла визуально:

  1. Две вделанные в опору лапки шарнира предполагают неподвижность узла, допускающую при этом вращение балки в шарнире. Такой узел имеет одну степень свободы – поворот.
  2. Если лапки шарнира установлены на ползуне или скользящей опоре, данный узел имеет две степени свободы – помимо поворота балки имеется еще и горизонтальное смещение.
  3. В случае обеспечения трех степеней свободы узла (горизонтальное и вертикальное смещение, а также поворот), узел обозначается на схеме просто кружком. Такой узел можно врезать в стержень, который обозначает балку.

В случае врезки узла в балку она называется разрезной. Балки, которые находятся от шарнира слева и справа, можно условно рассматривать в виде отдельных элементов.

Если же кружок, обозначающий шарнир, нарисован ниже балки, такая балка, лежащая на шарнире, называется неразрезной.

При врезании шарнира, у которого три степени свободы, в балку, чаще всего превращает ее в мгновенно изменяемую систему, такая конструкция довольно неустойчива.

Существуют также узлы, обладающие нулевой степенью свободы, при этом конец балки жестко защемляется, запрещая любые ее смещения как по горизонтали, так и по вертикали.

Важно учитывать, что понятия горизонтального смещения и поворота не подразумевают, например, произвольного передвижения по горизонтали ползуна – узла с двумя степенями свободы.

Данный узел закреплен достаточно надежно, но позволяет перемещаться концу балки под воздействием нагрузок, изменений температур и влажности, причем в самом узле при этом не возникают чрезмерные внутренние напряжения.

Данный узел не выполняет передачу распора, а в случае изгиба балки поворот выполняется только в пределах, соответствующих нормативам. «Поползти» этот узел может только в том случае, если действующие нагрузки будут превышать максимально допустимые.

Пример жесткого защемления

Термин «шарнир» также не следует воспринимать в буквальном смысле. Несмотря на то, что для соединения концов балок могут использоваться как болты, так и специально разработанный настоящий шарнир, в большинстве случаев под шарниром понимают обычное соединение при помощи гвоздей.

Например, прибитая одним концом к стене при помощи нескольких гвоздей доска может быть повернута на небольшой угол путем нажатия на другой конец. При этом крепление гвоздями выступает в роли шарнира.

Но увеличение количества гвоздей, рассчитанное на такую нагрузку, которая не допускает изгиба (среза), делает невозможным поворот и доска становится балкой с защемленным концом. Превышение же расчетной нагрузки снова превращает узел крепления в шарнир.

В связи с этим необходимо заранее рассчитать, под какой нагрузкой планируется эксплуатировать систему.

Ситуация, когда текущая нагрузка превышает рассчитанную в проекте, может привести не только к изменению режима работы различных узлов, но и частичному или даже полному разрушению стропильной конструкции.

Схематические изображения некоторых вариантов узлов сопряжений наслонных стропил приведены на рисунке. В зависимости от конкретного проекта крыши, узлы сочленений стропил могут отличаться от изображенных на рисунке.

Наиболее важным является проектирование в узлах двух степеней свободы:

  1. Возникающий в результате изгиба стропил поворот;
  2. Сдвиг, направленный по горизонтали.

В узлах с одной степенью свободы важно спроектировать поворот стропила.

Схематическое изображение различных узлов

Чаще всего для сдвига верхней или нижней части стропил предусматриваются горизонтальные врубки, а для ограничения сдвига стропила упирают либо друг в друга, либо в элемент, с которым они стыкуются (прогон или мауэрлат).

Рассмотрим пример, поясняющий принцип крепления стропила. Приставим мысленно к стене стандартную лестницу, состоящую из двух жердей (тетивы) и поперечных палок – ступенек.

Стену и пол зальем маслом, чтобы сделать трение минимальным.

Теперь лестница будет падать при попытке залезть на нее, поскольку обладает двумя степенями свободы как в верхней, так и в нижней точках опоры:

  • Поворот и смещение по горизонтали в нижней точке опоры;
  • Поворот и смещение по вертикали – в верхней.

Для того, чтобы придать ей устойчивость, позволяющую выдерживать нагрузку в виде человеческого веса достаточно лишить ее всего одной степени свободы из четырех: горизонтального смещения в нижней части или вертикального – в верхней.

Достаточно произвести крепление верха или низа данной лестницы, в результате чего получится стабильная и устойчивая система.

Можно продолжать мысленно экспериментировать с различными вариантами исполнения лестницы, например – изменяя ее длину или добавляя на тетивы горизонтальные запилы и анализируя ее устойчивость.

Это помогает лучше понять принцип действия наслонной стропильной системы, когда может учитываться различный настил на стропилах, а также разнообразные методы опирания.

При этом не требуется представлять в голове различные векторы и степени свободы, достаточно представить – останется лестница стоять или скатится на пол под действием нагрузки.

Вот и все, что хотелось рассказать о различных узлах системы стропил. Следует помнить, что правильность их расчета и качество исполнения напрямую влияют на способность крыши выдерживать различные нагрузки.

Поэтому, во избежание повреждения или разрушения кровли проектирование и строительство системы стропил должны выполнять квалифицированные специалисты.

Особенности стропильной системы деревянного и каменного дома

Говорят, что крыша дома – это пятый фасад. Любой владелец загородного коттеджа хорошо знает, что от того, насколько хорошо подобрано кровельное покрытие, зависит общее восприятие строения.

Мы уже рассказывали пользователям нашего сайта об особенностях выбора кровельного покрытия.

Но кровля – это лишь видимая часть сложной системы под названием крыша. Основой любой крыши является надёжная и правильно спроектированная стропильная система.

В этом материале эксперты FORUMHOUSE расскажут об основных нюансах строительства стропильной системы деревянного и каменного дома.

Из этой статьи вы узнаете:

  • С чего начинается конструирование стропильной системы;
  • Какие нюансы необходимо учесть при монтаже стропильной системы каменного и деревянного строения;
  • Какие конструктивные элементы стропильной системы компенсируют усадку деревянного дома;
  • Какие особенности есть у стропильной системы рубленого дома;
  • Что такое мауэрлат, и для чего он нужен в каменном строении;
  • Какие требования предъявляются к материалам деревянной стропильной системы;
  • Что такое стропильная система, построенная по технологии ЛСТК.

Общие принципы выбора стропильной системы для каменного и деревянного коттеджа

Нередко начинающие застройщики полагают, что выбор конструкции стропильной системы можно оставить «на потом», когда уже будут возведены стены. Практика показывает, что это в корне неверно. Крыша даже дачного домика – это сложная система, состоящая из множества элементов. Конструирование стропил необходимо начать ещё на этапе проектирования дома.

Управляющая компанией «ДДМ-Строй» Вера Вавилова, Москва:

– Стропильная система – это основа (скелет) крыши дома. От того, насколько грамотно она будет выполнена, напрямую зависит качество и долговечность крыши. Изготовление этой конструкции, особенно сложной, надо начинать с её проектирования. Это единственный путь, который позволит учесть все нюансы и качественно ее смонтировать.

От того, насколько грамотно выбрана и смонтирована эта конструкция, во многом зависит срок эксплуатации крыши. Также необходимо соблюсти баланс между функциональностью и дизайнерскими изысками.

Руководитель компании «Смарт-Строй» Павел Орлов:

– Проектирование стропильной системы начинается с выбора типа крыши – мансардная или холодный чердак. Для мансардных крыш угол наклона стропил делается от 35 градусов и выше. Для холодного чердака базовое значение угла наклона стропил составляет 25 градусов.

Чем проще форма крыши, тем проще конструкция, тем быстрее она в изготовлении, а у строителей меньше вероятность совершить ошибку. Поэтому дешевле возводить и проще эксплуатировать крышу, имеющую простую форму. Большая площадь крыши, наличие эркеров, сложная многоугольная форма здания значительно усложняют и удорожают конструкцию стропильной системы – она требует грамотного проектирования и расчёта.

Самая экономически выгодная стропильная система – у простой двухскатной крыши с углом наклона не менее 25 – 30 градусов.

Основные факторы, которые влияют на сложность изготовления и конечную цену конструкции:

  • Тип финишного кровельного покрытия. Выбор того или иного покрытия определяет состав кровельного пирога, тип обрешётки и нагрузку на стропильную систему. Самые популярные кровли – это металлочерепица, мягкая кровля, ЦПЧ (цементно-песчаная черепица), керамическая или фальцевая кровля;

  • Угол наклона кровли. Он определяет нагрузки, а это основной фактор при проектировании конструкции;

  • Будут ли видны элементы конструкции (элемент декора) или она полностью скроется за обшивкой потолков;

  • Большие свесы у кровли значительно увеличивают стоимость стропильной системы.
    Если в конструкции последнего этажа дома предусмотрены большие безопорные пролёты, то это влечёт за собой удорожание и усложнение конструкции. В этом случае, в зависимости от расстояний, стропильную систему выполняют при помощи ферм.

  • Наличие в проекте больших каминных труб, мансардных окон и прочих проходных элементов значительно влияет как на сложность изготовления конструкции, так и на её цену.

Проектированием стропильной системы (особенно сложной) должен заниматься человек, имеющий соответствующий опыт. Эта конструкция всегда рассчитывается под конкретную постройку. Распространённый подход – «сделаю стропилку, как у соседа» приводит к плачевным результатам стройки. Стропилка не выдерживает нагрузок, что в итоге приводит к дорогостоящим переделкам.

Проектирование начинается со сбора предполагаемых нагрузок на кровлю.

К этим нагрузкам относятся:

1. Постоянные величины, включающие в себя совокупный вес кровельного покрытия, теплоизоляционного материала и элементов крепежа;

2. Временные величины. Это нагрузки, которые оказывают на кровлю климатические условия, особенно снег и ветер.

Конструкторы закладывают расчётный шаг стропил в соответствии с предполагаемой нагрузкой. Посмотрим, насколько это верно.

Павел Орлов:

– По моему мнению, шаг стропил для мансардных, хорошо утеплённых крыш лучше выбирать, исходя из размера утеплителя – так, чтобы расстояние между стропил получалось на 1 см меньше ширины утеплителя. Это упростит его укладку.

Основная нагрузка, по которой производится расчёт стропильной системы – снеговая. Обычно все такие конструкции проектируются с запасом, но если есть сомнения (предполагается монтировать тяжёлое кровельное покрытие – натуральную черепицу и пр.), можно немного уменьшить шаг стропил.

Хотя снеговая нагрузка носит непостоянный характер, стропилка должна рассчитывается с учётом совокупности всех нагрузок, действующих на неё. Расчёт необходимо вести не «впритык», а с некоторым запасом на случай выпадения обильных осадков (затяжного снегопада) или повышенной ветровой нагрузки.

На «работу» стропильной системы существенное влияние оказывает выбор материала для стен дома.

Особенности стропильной системы в деревянном и каменном доме

Основное отличие стропильки каменного дома от деревянного – в том, что каменные стены имеют структуру, не подверженную усадке и деформациям.

Павел Орлов:

– Стропила каменного дома не нуждаются в деформационных элементах, так как каменный дом практически не усаживается. Главная особенность стропильной системы каменного дома – это необходимость надёжного закрепления мауэрлата. В деревянных домах роль мауэрлата выполняет стена.

Мауэрлат – это элемент кровли (спаренные доски 50х150, брус размером 100х150 или 150х150), который укладывается по всему периметру верхней стены дома. На мауэрлат опирается нижняя часть стропил. Таким образом, мауэрлат перераспределяет точечную нагрузку, передаваемую от стропил на всю площадь верхней части стены.

Также при проектировании стропильной системы каменного дома необходимо учитывать толщину стен.

Павел Орлов:

– Конструкция требует расчёта допустимой боковой нагрузки стропил на стену с закреплённым мауэрлатом.

Тонкая и высокая стена выдерживает меньшую боковую нагрузку. Это требует применения для несущей конструкции стропил дополнительных элементов – подпорных стоек и прогонов.

У деревянных домов также есть свои нюансы, которые необходимо учесть при изготовлении стропильной системы.

Вера Вавилова:

– Основная особенность в том, что стены, которые являются основанием для стропил, усаживаются и меняют свою геометрию при изменении погоды, температуры и влажности снаружи и внутри дома.

Основной элемент, компенсирующий усадку стен относительно стропил – это скользящая опора (её ещё называют скользячка). Скользящая опора необходима для того, чтобы компенсировать перекосы стропильной конструкции, возникающие в результате усадки древесины естественной влажности.

Скользящая опора – это составной крепёж, в который входит гнутая пластина и уголок с направляющей.

При усадке дома стропило скользит по направляющей, таким образом компенсируются все перекосы общей конструкции стропильной системы дома. Скользящая часть опоры прикрепляется к стропильной балке так, чтобы между ней и стропилом оставался зазор. А уголок с направляющей прикручивается к брусу.

Скользячка должна устанавливаться строго перпендикулярно стропилам, с запилом в брусе под установку её основания. Для того чтобы при усадке деревянных конструкций обеспечить максимальный ход скользячки, при её монтаже она устанавливается в самое крайнее положение.

Степень усадки деревянного дома (а значит и величина подвижки, действующая на стропила) зависит от материала, использованного при возведении стен. Брус естественной влажности даёт большую усадку, сухой профилированный усаживается меньше, а клееный брус даёт минимальную усадку и т.д.

Стены дома, сложенного из сухого бруса, могут усаживаться на 6% от их общей высоты. Если речь идёт о стенах дома, сложенного из бруса естественной влажности, то усадка может быть ещё больше. Наша статья подробно рассказывает том, какие плюсы и минусы есть у сухого профилированного и обычного бруса.

Строительство крыши на бревенчатый дом

Кроме бруса, деревянные дома возводят из так называемого бревна ручной рубки. Практика показывает, что стропильная система такого дома имеет свои особенности.

Дмитрий Филиппов, специалист компании «Традиционные плотницкие технологии»:

– В бревенчатых домах на основе сруба применяется самцово-слеговая система устройства крыши плюс «скользящая» стропильная часть.

Кровля в доме из бревна, устройство.

Крыша для бревенчатого дома имеет свои особенности конструкции. Слеги – горизонтальные бревна, врубленные в бревенчатый фронтон (верхняя из них – это конёк) – усаживаются вместе со срубом. После на бревна (слеги) укладывается подбой из доски (он же потолок). Дальше монтируются стропила (в двухскатных крышах они крепятся друг с другом на коньке скользящими креплениями). Затем формируется кровельный пирог – пароизоляция, утеплитель, гидроизоляция, контробрешётка, обрешётка, сверху укладывается кровельный материал.

Читайте также:  Монтаж водосточной системы: пластиковые и другие трубы, инструкция установке, видео и фото

Дмитрий Филиппов:

– Таким образом, стропильная часть с кровельным пирогом не привязаны к срубу, а как бы «лежат» на нем, что позволяет крыше при усадке сруба сохранить свою форму и целостность.

Материалы, идущие на стропила

Помимо учёта особенностей деревянных и каменных домов, при конструировании стропильной системы необходимо разобраться в требованиях, предъявляемых к пиломатериалам.

Вера Вавилова:

– Подойдут сосна и ель. Это недорогие и отвечающие основным прочностным характеристикам стропил породы дерева.

Важно проследить и убедиться в том, чтобы пиломатериал отвечал 0-2 сорту по ГОСТ 8486. Элементы стропил не должны содержать большие выпадающие сучки, гниль, обзол и трещины. Эти пороки ослабляют несущую способность стропильной системы.

Павел Орлов:

– На стропильную систему применяют обрезную древесину хвойных пород влажности до 20%. Весь используемый пиломатериал должен обрабатываться сертифицированными огнебиозащитными пропитками.

Если поставить на стропила свежеспиленную, сырую древесину, то в процессе усыхания уже смонтированные стропила поведёт. Это вызовет деформацию крыши и кровельного покрытия.

Чтобы этого избежать, стропила лучше делать из калиброванного пиломатериала камерной сушки.

Ещё одним вариантом материалов, использующихся для изготовления стропилки, могут стать фермы и клееные балки.

Применение этих материалов определяется по проекту, исходя из величины пролётов и предполагаемой нагрузки на конструкцию.

Вера Вавилова:

– В этом случае элементы стропильной системы изготавливают на заводе и привозят на участок в виде деталей, готовых для сборки.

Это нивелирует так называемый «человеческий фактор». Также экономится время, т.к. такая конструкция собирается быстрее, чем та, которую делают на участке с неизбежной распиловкой и подгонкой деталей на месте.

Заводские стропильные системы изготавливаются строго по проекту и техническим условиям. Благодаря этому, достигается высокое качество основания будущей крыши, т.к. древесина уже обработана антисептирующим средствами, а вся стропильная система собирается по принципу конструктора.

Ещё одним материалом, используемым при возведении стропильных систем каменного или деревянного дома, могут стать лёгкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК). Такую стропилку не нужно обрабатывать антисептирующими средствами, она имеет небольшой вес, долгий срок службы и высокую огнестойкость. Рассмотрим основные особенности стропильной системы, возведённой по этой технологии.

Заместитель коммерческого директора компании «Полиметалл-М» Андрей Усачёв:

– В стропильную систему кровли, выполненную по технологии ЛСТК, входят оцинкованные стоечные и направляющие профили. При необходимости устройства тёплой кровли применяется термопрофиль (профиль с перфорацией по всей длине), который уберёт мостик холода и позволит избежать теплопотерь.

Толщина и сечение применяемого в конструкции профиля зависит от нагрузки, которая предполагается на стропильную систему.

Каждый элемент системы имеет строго заданные по проекту размеры.

Это значительно сокращает время сборки, а также позволяет избежать отходов на строительной площадке.

Каждый профиль промаркирован в соответствии с чертежами и инструкцией по сборке.

Андрей Усачёв:

Благодаря маркировке, упрощается сборка. На каждый профиль нанесена пуклёвка (выдавка). Т.к. металлокаркас скрепляется между собой саморезами, то благодаря выдавке понятно, где должно быть соединение. Пуклёвка увеличивает жёсткость собранного узла, уменьшая усилие, действующее на срез, на саморез.

В теме FORUMHOUSE вы сможете узнать, с чего начинается строительство крыши. Также у нас вы найдете всю информацию о стропильных системах. Почитайте, как построить стропильную ферму своими руками.

Посмотрите детальный фотоотчёт по переделке стропильной системы деревянного дома. Узнайте, может ли неправильный монтаж стропилки развалить стены каменного дома. Ознакомьтесь с особенностями устройства стропильных систем деревянного и каменного домов.

Посмотрите наше видео про кровлю в русском деревянном зодчестве.

Строительство домов

Стропила служат основой всей кровельной конструкции, а их монтаж – одна из наиболее ответственных задач при строительстве дома. Каркас будущей крыши можно изготовить и установить самостоятельно, соблюдая технологические особенности кровель разных конфигураций. Приведем основные правила по разработке, расчету и выбору стропильной системы, а также опишем поэтапно процесс установки «скелета» крыши.

Содержание

  1. Стропильная система: правила расчета и разработки
  2. Элементы стропильной конструкции
  3. Материалы для изготовления стропил
  4. Выбор стропильной системы: висячие и навесные конструкции
  5. Особенности обустройства стропил на разных крышах
    • двускатная крыша
    • шатровая крыша
    • вальмовая крыша
    • ломаная крыша
  6. Двухскатная крыша: установка стропил своими руками
    • расчет угла наклона и нагрузок
    • монтаж мауэрлата и стропил
  7. Общие рекомендации по монтажу стропильной системы

Стропильная система: правила расчета и разработки

Стропильная система – несущая конструкция, способная оказывать сопротивление порывам ветра, принимать на себя все наружные нагрузки и равномерно распределять их на внутренние опоры дома.

При расчете стропильной конструкции учитывают следующие факторы:

  1. Угол наклона крыши:
    • 2,5-10% – плоская кровля;
    • более 10% – скатная кровля.
  2. Нагрузки на крышу:
    • постоянные – общий вес всех элементов «кровельного пирога»;
    • временные – давление ветра, тяжесть снега, вес людей, которые проводят на крыше ремонтные работы;
    • форс-мажорные, например, сейсмические.

Величину снеговых нагрузок рассчитывают исходя из особенностей климата региона по формуле: S=Sg*m, где Sg – вес снега на 1 м2, m –расчетный коэффициент (зависит от наклона кровли). Определение ветровой нагрузки базируется на таких показателях: тип местности, нормативы ветровой нагрузки региона, высота здания.

Коэффициенты, необходимые нормативы и расчетные формулы содержаться в инженерно-строительных справочниках

При разработке стропильной системы надо рассчитать параметры всех составляющих конструкции.

Элементы стропильной конструкции

Стропильная система включает в себя множество составляющих, выполняющих конкретную функцию:

  1. Мауэрлат – основа конструкции кровли. «Фундамент» крыши крепится по периметру стен и равномерно распределяет нагрузку, защищает постройку от опрокидывания. Мауэрлат изготавливается из бруса, в деревянном доме роль этого составляющего выполняет верхняя обвязка стен.
  2. Стропильные ноги – удерживают вес кровельного пирога. Между стропилами укладываются листы утеплителя, а сверху монтируется обрешетка.
  3. Прогоны – брусья, горизонтально расположенные вдоль кровли. Выступают как опора для стропильных ног. Различают коньковый прогон (находится на вершине кровли, удерживает стропила) и боковые прогоны (находятся посередине стропильных ног).
  4. Стойки – дополнительные упоры для конька и стропил, берут на себя часть веса конструкции.
  5. Подкосы – наклонные брусья, подпирающие стропильные ноги. Усиливают прочность и жесткость сооружения.

Материалы для изготовления стропил

Стропила чаще всего изготавливают из деревьев хвойных пород (ель, лиственница или сосна). Для обустройства кровли применяют хорошо просушенную древесину с уровнем влажности до 25%.

Деревянная конструкция имеет один существенный недостаток – со временем стропила могут деформироваться, поэтому в несущую систему добавляют элементы из металла.

С одной стороны металл добавляет жесткости стропильному сооружению, но с другой – снижает срок эксплуатации деревянных частей. На металлических площадках и опорах оседает конденсат, который приводит к загниванию и порчи древесины.

Совет. При установке стропильной системы из металла и дерева надо позаботиться о том, чтоб материалы не соприкасались друг с другом. Можно использовать влагозащитные средства или применять пленочную изоляцию

В промышленном строительстве используют металлические стропила, выполненные из стального проката (двутавра, тавра, уголков, швеллера и т.д.). Такая конструкция более компактна, чем деревянная, но хуже удерживает тепло, и поэтому требует дополнительной теплоизоляции.

Выбор стропильной системы: висячие и навесные конструкции

Существуют два виды стропильных конструкций: висячие (распорные) и наслонные. Выбор системы определяется типом кровли, материалом перекрытия и природными условиями региона.

Висячие стропила опираются исключительно на внешние стены дома, промежуточные опоры не задействуются. Стропильные ноги висячего типа выполняют работу на сжатие и изгиб. Конструкция создает горизонтальное распирающее усилие, передающееся к стенам. При помощи деревянных и металлических затяжек можно снизить эту нагрузку. Затяжки монтируют у основания стропил.

Висячая стропильная система часто используется для создания мансарды или в тех ситуациях, когда пролеты на крыше составляют 8-12 м, а дополнительные опоры не предусмотрены.

Наслонные стропила монтируются в домах с промежуточной столбчатой опорой или дополнительной несущей стеной. Нижние края стропил фиксируются на внешних стенах, а их средние части – на внутреннем простенке или несущем столбе.

Установка единой кровельной системы над несколькими пролетами должна включать распорные и наслонные стропильные фермы. В местах с промежуточными опорами монтируют наслонные стропила, а где их нет – висячие.

Особенности обустройства стропил на разных крышах

Двускатная крыша

Двускатная крыша, согласно строительным нормам, имеет угол наклона до 90°. Выбор наклона во многом определяется погодными условиями местности. В районах, где преобладают обильные осадки лучше устанавливать крутые скаты, а там, где господствуют сильные ветра – пологие кровли, чтоб максимально снизить давление на сооружение.

Распространенный вариант двускатной крыши – конструкция с углом наклона 35-45°. Такие параметры специалисты называют «золотой серединой» расхода строительных материалов и распределения нагрузки по периметру здания. Однако в таком случае чердачное помещение будет холодным и здесь не получится обустроить жилую комнату.

Для двускатной крыши применяется наслонная и висячая стропильная система.

Шатровая крыша

Все скаты крыши имеют одинаковую площадь и одинаковый угол наклона. Конькового прогона здесь нет, а стропила соединяются в одной точке, поэтому монтаж такой конструкции достаточно сложен.

Шатровую крышу целесообразно устанавливать при выполнении двух условий:

  • основание постройки квадратной формы;
  • в центре сооружения имеется несущая опора или стена, на которую можно будет зафиксировать стойку, поддерживающую стык стропильных ног.

Создать шатровую крышу можно и без стойки, но при этом конструкцию надо усилить дополнительными модулями – стойками затяжками.

Вальмовая крыша

Традиционная конструкция вальмовой кровли предполагает наличие накосных стропил (диагональных), направленных к углам постройки. Угол наклона ската такой крыше не превышает 40°. Диагональные прогоны обычно делают с усилением, так как именно на них приходится существенная часть нагрузки. Изготовляют такие элементы из сдвоенной доски и прочного бруса.

Места стыковки элементов обязательно подпираются стойкой, которая повышает надежность сооружения. Опора располагается на расстоянии ¼ длины больших стропил от конька. На месте фронтонов двускатной крыши устанавливаются укороченные стропила.

Стропильная конструкция четырехскатной кровли может включать очень длинные диагональные элементы (более 7 м). В этом случае под стропила надо монтировать вертикальную стойку, которая будет опираться на балку перекрытия. В качестве опоры можно использовать шпренгель – балка располагается в углу крыши и фиксируется на смежных стенах. Шпренгельную ферму усиливают подкосами.

Ломаная крыша

Ломаные крыши обычно создаются для обустройства большей мансарды. Установку стропил при таком варианте кровли можно разбить на три этапа:

  1. Монтаж П-образной конструкции – опоры для прогонов, которые удерживают стропильные ноги. Основание конструкции – балки перекрытия.
  2. Устанавливается не менее 3-х прогонов: два элемента проходят по углам П-образного каркаса, а один (коньковый прогон) монтируется по центру мансардного перекрытия.
  3. Монтаж стропильных ног.

Двухскатная крыша: установка стропил своими руками

Расчет угла наклона и нагрузок

Расчет двухскатной крыши конечно можно произвести самостоятельно, но все же лучше это доверить профессионалам, чтоб исключить погрешности и быть уверенным в надежности конструкции.

При выборе угла наклона надо учесть, что:

  • угол 5-15° подходит не для всех кровельных материалов, поэтому сначала выбирают тип покрытия, а потом делают расчет стропильной системы;
  • при угле наклона свыше 45° – возрастают материальные расходы на закупку составляющих «кровельного пирога».

Пределы нагрузки от воздействия снега колеблются от 80 до 320 кг/м2. Расчетный коэффициент для крыш с углом наклона меньше 25° составляет 1, для кровли с уклоном от 25° до 60° – 0,7. Это значит, что если на 1 м2 приходится 140 кг снежного покрова, то нагрузка на крышу со скатом под углом 40° составит: 140*0,7=98 кг/м2.

Для подсчета ветровой нагрузки берется коэффициент аэродинамического влияния и колебания ветрового давления. Значение постоянной нагрузки определяется суммированием веса всех составляющих «кровельного пирога» на м2 (в среднем – 40-50 кг/м2).

Исходя из полученных результатов, узнаем общую нагрузку на кровлю и определяем количество стропильных ног, их размер и сечение.

Монтаж мауэрлата и стропил

Установку стропил своими руками начинают с монтажа мауэрлата, который фиксируется анкерными болтами к продольным стенам.

Дальнейшее возведение конструкции выполняется в такой последовательности:

  1. Сделать шаблон, по которому собирается стропильная система. Взять две доски (длина одной доски равна длине стропил) и соединить между собой гвоздем.
  2. Получившиеся «ножницы» уложить двумя краями в места, где будут крепиться стропильные ноги. Зафиксировать угол между балками поперечной перекладиной.
  3. Из фанеры изготовить еще один шаблон – он понадобится для изготовления монтажных запилов на стропилах.
  4. С помощью шаблона вырезать на стропилах монтажные запилы и соединить их под выбранным углом наклона ската. В результате получается стропильная ферма.
  5. Фермы поднять на крышу и прикрепить к мауэрлату:
    • установить фронтальные (крайние) фермы;
    • между вершинами фронтальных ферм натянуть веревку – она обозначит месторасположение будущего конька и станет ориентиром для крепления остальных стропильных ног;
    • монтаж остальных ферм (расстояние между стропильными элементами – не меньше 0,6 м).
  6. При необходимости, укрепить конструкцию подкосами, ригелями и подпорами.
  7. Коньковый прогон установить на специальные опоры и прикрепить к нему короткие, диагональные и промежуточные стропила.

Установка стропил: видео

Общие рекомендации по монтажу стропильной системы

  1. Затяжки для усиления стропил изготовляются по такому принципу: чем ближе к коньку располагаются затяжки, тем массивнее они должны быть. Их надо делать из деревянного бруса большего сечения и обязательно проконтролировать надежность соединительных узлов.
  2. Для того чтоб капли дождя не попадали верхние края стен дома и на стропильную конструкцию, необходимо сделать свес (длина от 55 см).
  3. Стропила из древесины перед установкой обязательно надо обработать антисептическим, противогрибковым средством и антипиренами для обеспечения пожаробезопасности.
  4. При болтовом соединении стропильных элементов обязательно надо использовать металлические пластины или шайбы – они помогут не допустить «утапливания» гайки в древесину.

Способы соединения элементов стропильной конструкции: видео

Устройство и монтаж деревянной стропильной системы

Крыша здания защищает его от холодов, дождя и ветра. Это такой же важный элемент, как наружные стены и фундамент. Стропильная система является несущим каркасом крыши. Она берет на себя все нагрузки: от конструкций, от снега и ветра. Чтобы не возникло проблем при эксплуатации, конструкция крыши дома должна быть прочной и надежной. Монтаж стропильной системы своими руками стоит выполнять только после тщательной подготовки и изучения всей необходимой информации.

Крыша и кровля

Прежде чем начать устройство крыши частного дома, нужно разграничить два понятия. Непрофессионалы часто путают, но строители четко разделяют определения крыша и кровля. Крыша — это вся конструкция, которая отделяет здание от улицы сверху. Конструкция крыши частного дома включает в себя стропила, все другие несущие элементы, теплоизоляционный материал, кровельное покрытие.

Стропила – несущиеконструкции крыши

Кровля — это верхняя часть крыши. Она же является кровельным покрытием. Устройство кровли требует внимательного подбора материала. Ведь именно от него будет зависеть надежность гидроизоляции и комфортность проживания.

Требования к системе

Чтобы правильно смонтировать стропильную систему своими руками, необходимо учитывать определенный набор правил. Без их учета строение не сможет эффективно сопротивляться негативным воздействиям извне.

В первую очередь стоит учесть прочность. Все элементы должны выдержать нагрузку без разрушения. Устройство стропильной системы крыши предполагает предварительный расчет несущих конструкций по первому предельному состоянию. Именно он проверяет элементы стропильной системы на прочность.

Стропильная система должна быть прочной и жесткой

Второе требование — жесткость. Здесь учитывается максимальный прогиб. Конструкция крыши деревянного дома или любого другого не должна провисать слишком сильно. Допустимые деформации в середине пролета равняются длине этого пролета, разделенной на 200. Перед началом стройки конструкция стропильной системы должна быть рассчитана по второй группе предельных состояний — на жесткость.

Стропиловка крыши своими руками производится с учетом того, чтобы конструкция имела небольшой вес. В противном случае сильно возрастает нагрузка на стены и фундаменты. Именно по этой причине древесина получила широкое распространение в качестве основного материала. Деревянная стропильная система обладает достаточной прочностью, но весит сравнительно немного. Внимание стоит уделить не только конструкции кровли, но и грамотно выбрать кровельный материал. Он не должен быть слишком тяжелым. Керамическая черепица потеряла свою популярность не только из-за стоимости, но и из-за того, что под нее должна быть усилена крыша дома, его стены и фундаменты.

Вес кровельного материала для деревянной стропильной конструкции не должен быть слишком большим

Особые требования предъявляются к качеству материала. Изготовление деревянных элементов должно выполняться только из хорошего сырья. Стоит учесть следующие рекомендации:

  • Для основных элементов используют древесину 1 или 2 сорта. 3 сорт может быть применен только для обрешетки и других мелких деталей.
  • Стропильные конструкции скатных крыш рекомендуют изготавливать из хвойных пород. Они обладают большей устойчивостью к гниению и другим неприятностям, поскольку содержат смолу. При одинаковом сечении допустимый пролет для лиственных пород будет меньше.
  • Пред началом работ все элементы обязательно обрабатывают антисептиком. Такой этап подготовки позволяет предотвратить множество неприятностей в дальнейшем. Также по желанию можно обработать дерево антипиренами. Это повысит сопротивляемость возгоранию.
  • Лучше закупать древесину из северных регионов, которая заготовлена в зимний период. Именно такой материал обладает наивысшим качеством.
Читайте также:  8 идей для компактного хранения обуви в домашних условиях

Части конструкции

Схема стропильной системы включает в себя множество элементов. Чтобы понимать чертежи и правильно воспринимать информацию, нужно знать хотя бы основные из них. Итак, из чего состоит крыша?

Конек, карниз и скаты – основная часть крыши

В первую очередь – это конек, карниз и скаты. Эти элементы являются основными частями. Конек — это самая верхняя часть конструкции. Карниз или свес — нижняя. Скаты — это наклонные поверхности, которые располагаются между коньком и карнизом.

Возведение стропильной системы требует знания несущих элементов. К таким относятся:

  • Мауэрлат — брус, который укладывают по обрезу стен здания. Мауэрлат нужен, чтобы равномерно передать нагрузку от стропильных ног, которые опираются точечно. Обычно для его изготовления используют брус размерами 150х150 мм или 200х200 мм (для больших зданий).
  • Стропильные ноги представляют собой наклонные балки, которые передают нагрузку от собственного веса крыши, снега и ветра на мауэрлат. Такие балки обычно устанавливаются от конька до карниза. Но при возведении вальмовой крыши появляются элементы, которые имеют только одну из указанных точек. Их опирают на конек или на карниз. Такие детали называют нарожниками. Они обычно имеют такое же сечение, как и стропила. По сути, нарожники — это обрезанные с одной стороны стропильные ноги.
  • Прогон — балка, на которую опираются элементы крыши. Прогон может быть установлен под стойки. Еще один вариант — коньковый прогон (ригель). На него опираются стропила в верхней точке. Сечение прогона зависит от его пролета, обычно принимается 200х200 мм.
  • Накосные ноги нужны только для вальмовых крыш. Они представляют собой диагональные стропила, опирающиеся на мауэрлат по углам. Сечение принимается увеличенным, обычно 150х200 или 100х200 мм.
  • Конструкция деревянной крыши предполагает наличие затяжек, подкосов и стоек. Они предназначены для того, чтобы уменьшить нагрузку на основные элементы. При строительстве дома своими руками важно помнить, что стойки нельзя опирать на пролет перекрытия. Установка возможна только на нижележащие стены или на прогоны, перекинутые между стенами. Монтировать такие элементы на перекрытие можно только в том случае, если оно рассчитано на такую нагрузку и усилено в нужной зоне.
  • Обрешетка нужна для того, чтобы сделать основание под покрытие. Для металлочерепицы и фальцевой кровли обрешетка может быть разреженной из досок толщиной 32—40 мм. Для битумной черепицы нужно сплошное основание из досок толщиной 25—32 мм или влагостойкой фанеры.
  • Для того чтобы сделать вылет карниза, устанавливают кобылки. Они становятся продолжением стропил. Крепление кобылки к стропилу выполняется на длину минимум 1 м. Сечение элемента обычно принимается 50х100 мм.

Несущие элементы вальмовой крыши

Еще один элемент стропильной системы — ферма. Это цельная конструкция, которая состоит из стропил, затяжек, подкосов и стоек, жестко соединенных между собой. Ферма имеет треугольную форму, а внутри разбита на несколько более мелких треугольников, что обеспечивает ей хорошую устойчивость.

Формы крыш

Кровли скатных крыш бывают разных форм. Здесь стоит выделить:

  • односкатные;
  • двухскатные;
  • четырехскатные (шатровые и вальмовые);
  • ломаные.

Наиболее распространены двухскатные и четырехскатные вальмовые крыши

Самый распространенный вариант — это двухскатная или четырехскатная вальмовая крыша. Первая требует устройства фронтонов. Ломаные актуальны при возведении мансарды. Сначала стропила идут под крутым углом, а потом под меньшим. Такая технология позволяет поднять потолок мансардного помещения. Также рекомендуем прочитать про стропильную систему полувальмовой крыши.

Монтаж стропильной системы своими руками

Для хорошей кровли очень важно, чтобы каждый шаг при её создании прошёл идеально. Основа всей конструкции крыши — это стропильная система, от конфигурации которой зависит тип верхней части здания. Существуют разные виды таких систем, среди которых необходимо подобрать наиболее подходящую для себя, ведь от правильности вашего выбора зависит функциональность и качество всей кровли.

Типы стропильной системы

Устройство кровли при возведении здания имеет существенное значение. А чтобы крыша была достаточно прочной, особое внимание уделяется несущим системам, которые делятся на:

  • комбинированные;
  • висячие;
  • наслонные.

Кровля — это довольно сложная конструкция, состоящая из разнообразных деталей. Основное требование, предъявляемое к крыше, это способность защищать строение от всевозможных погодных условий и выдерживать разные нагрузки.

Главные нагрузки кровли приходятся именно на стропильную систему, поэтому очень важно подобрать нужные материалы, всё правильно рассчитать и сделать монтаж в соответствии с технологией.

Установка висячих стропил

Висячие стропила предназначены для зданий, внутри которых нет капитальных перегородок, а между общими несущими и боковыми стенами расстояние составляет не более 10 метров. Конструкция кровли в данном варианте ложится на основные стены здания, но из-за этого она подвергается действию высоких нагрузок. Чтобы напряжение было немного слабее, применяют дополнительные детали (затяжки или ригели), которые скрепляют ферму в горизонтальном положении.

В зависимости от длины пролёта в конструкции висячих стропил применяются различные упрочняющие элементы

Нижние затяжки соединяются в основании стропил и могут быть применены как балки для чердачного перекрытия, при этом их необходимо уложить на мауэрлат. Для изготовления висячих стропил обычно берётся доска с сечением 50х200 мм, однако каждое индивидуальное здание нуждается в своих конкретных расчётах.

Последовательность действий по монтажу висячих стропил:

    Вначале на несущие боковые стены устанавливается мауэрлат.

Крепление мауэрлата на боковые несущие стены удобно выполнять при помощи винтовых шпилек, заранее вмурованных в каркас здания

В нижней части кровли висячие стропила врезаются в мауэрлат. Изначально первая стропильная пара делается на земле и используется в качестве шаблона. Остальные пары висячих стропил делаются по нему. Далее все стропильные фермы поднимают на самый верх строения и устанавливают по одной. Чтобы они стояли устойчиво, их нужно закрепить временными подкосами.

Крепление стропильных ног к мауэрлату выполняется стальными пластинами с обеих сторон

Далее устанавливается коньковый прогон с соблюдением правильного расстояния между всеми стропилами.

Коньковый прогон связывает стропильные фермы в верхней части и фиксирует их в вертикальном положении

  • Каждая стропильная пара укрепляется стягивающими досками. После этого производится окончательная затяжка мест крепления стропил к мауэрлату. При этом могут применяться болтовые соединения.
  • Если пролёт между стенами превышает 10 метров, система дополнительно укрепляется откосами и стойками.
  • Монтаж наслонных стропил

    Наслонные стропила в основном устанавливаются в тех зданиях, где присутствуют несущие перегородки. Их монтировать намного легче, чем висячую систему, поскольку надёжной опорой для стропил служат прочные несущие стены, расположенные внутри дома. Кроме того, для этой системы необходимо минимальное количество стройматериалов.

    Коньковая доска в этом случае служит опорной точкой. Такая кровельная система устанавливается в одном из трёх вариантов:

    1. Верхняя сторона кровельной наслонной системы крепится на опоре конька, а нижняя — врубается в мауэрлат. К стене крепится скобами или проволокой.
    2. Верхняя часть стропил подрезается под нужным углом, а затем соединяется железными пластинами. Нижняя часть стропил монтируется к мауэрлату специальными подвижными креплениями.
    3. Стропила крепятся досками или брусками сверху. Бруски располагаются горизонтально и параллельно друг другу. С двух сторон стропила монтируются под определённым углом, а между ними устанавливается коньковый прогон.

    Конфигурация дополнительных рёбер жёсткости в наслонных стропилах также зависит от длины пролёта здания

    Чтобы закрепить стропила в нижней части кровли, необходимо использовать скользящие крепления, которые избавляют несущие перегородки от дополнительного напряжения. В этом случае стропила не фиксируются очень плотно, благодаря чему при усадке здания они могут сдвигаться, не перегружая тем самым конструкцию крыши.

    Но в некоторых случаях можно использовать распорную систему, которая плотно крепится к мауэрлату внизу. Подкосы и затяжки монтируют в конструкцию для уменьшения нагрузки на стены. Этот способ носит название комплексный, поскольку объединяет элементы двух систем.

    Такая кровельная система применяется в основном для возведения частных строений, поэтому стоит упомянуть о монтажных работах, которые производятся в следующей последовательности:

    1. На построенные основные стены здания кладётся гидроизоляционный материал, например, рубероид.
    2. Мауэрлат крепится к каркасу через гидроизоляцию с помощью металлических анкеров.
    3. Стропила устанавливаются на мауэрлат и закрепляются жёсткими или подвижными скользящими креплениями. Можно стропила зафиксировать проволочной скруткой внутри стены. Для этого надо вбить костыль на расстоянии 30 сантиметров от мауэрлата и прикрутить на него проволоку. Потом зафиксировать костыль на стропилах. Подобный крепёж сохраняет кровлю даже во время порывистых ветров.

    Наслонные стропила крепятся к мауэрлату металлическими уголками или специальными подвижными элементами

    Свес шириной до 60 см формируется следующим образом — стропильные ноги выводятся за границы несущих стен. Эта конструкция надёжно защитит стены от осадков. Если стропильные ноги по длине доходят только до мауэрлата, их удлиняют при помощи деталей, называемых кобылками.

    Для удлинения стропил на них набивают доски определённой длины — кобылки

    Стропильная система закрепляется прогонами, стойками, а также подкосами.

    На последнем этапе стропильные фермы связываются коньковыми прогонами и дополнительными подкосами, а также устраиваются фронтонные свесы

    Монтажные работы по установке наслонной системы должны начинаться с настила досок на балки перекрытия. Такое приспособление поможет провести работы комфортно и безопасно.

    Комбинированная кровельная система

    Комбинированные стропила имеют в своей конструкции элементы из наслонных и висячих систем. Используются они при изготовлении мансардной кровли. Стены комнат на втором этаже получаются благодаря вертикальным стойкам, которые для стропильных балок являются точкой опоры.

    Горизонтальные брусья, которые были установлены поверх стоек, выполняют две функции: для верхних скатов они являются мауэрлатом, а для боковых — коньковым брусом. Некоторая часть стропильной системы, которая соединяется вверху концов стоек, одновременно становится затяжкой для верхних элементов и ригелем для скатов, расположенных по бокам.

    В комбинированной кровле используются фрагменты наслонных и висячих стропильных систем

    Чтобы увеличить прочность конструкции, надо произвести монтаж подкосов, которые закрепляют стропила и вертикальные стойки крыши. Изготавливать комбинированные стропила немного тяжелее, чем другие системы, зато трудоёмкость работ возмещается увеличением несущих характеристик крыши и наличием полноценного помещения под кровлей.

    Фотогалерея: варианты стропильных систем

    Монтаж стропильной системы кровли

    Стропильная система изготавливается из хвойных пород дерева. Можно использовать доски или брус, которые до монтажа обрабатываются антисептическими веществами. Крепёж может быть следующим:

    • платки из дерева;
    • пластины из металла;
    • разнообразные врубки;
    • гвозди.

    Приступая к установке стропил, выводят уровень перекрытий и несущих стен, после чего настилают гидроизоляцию. Подстропильная конструкция необходима для того, чтобы предотвратить деформацию стропил. В качестве опорных элементов, которые дают стропильной системе устойчивость, могут служить:

    • лежаки;
    • подкосы;
    • прогоны;
    • стойки.

    Утепление кровли необходимо, но для этого следует выбрать материал для гидро-, тепло- и пароизоляции. Монтаж производится послойно и только в той последовательности, в которой необходимо: изначально паро-, потом тепло- и в завершение влагоизоляционный материал.

    Перед укладкой кровельного покрытия монтируются необходимые защитные материалы с соблюдением установленных вентиляционных зазоров

    Для обеспечения длительной эксплуатации стропильной системы устраивается необходимая циркуляция воздуха с помощью установки отверстий для вентиляции. Чтобы не было протеканий, возле отверстий делают «воротники», не позволяющие проникать воде под крышу.

    Видео: монтаж стропильной системы своими руками

    Каким образом крепится мауэрлат

    Мауэрлат — это фундамент кровли, поэтому стоит относиться к его закреплению ответственно. В противном случае ремонт крыши в будущем будет неизбежным. Последовательность работ:

    1. По всему периметру строения производится монтаж гидроизоляционного материала.
    2. Брус раскладывается на верхний торец стен. При необходимости части бруса сращивают между собой.

    Брус необходимого сечения раскладывается по всему периметру здания на слой гидроизоляции

  • Проверяется правильность геометрической формы равенство длин диагоналей. Для проверки можно использовать леску или верёвку. Равенство диагоналей означает, что углы, образованные соседними частями мауэрлата, являются прямыми. При необходимости положение бруса корректируется.
  • Углы мауэрлата скрепляются между собой.

    Крепление мауэрлата в углах производится вполдерева

    Мауэрлат плотно закрепляется при помощи шпилек или проволоки. Если вы используете шпильки, то в мауэрлате сверлятся отверстия. Затяжка производится в несколько приёмов.

    К каменным, блочным или бетонным стенам мауэрлат крепится при помощи шпилек, укреплённых в них при устройстве верхнего ростверка

    Способы крепления кровельного мауэрлата и сращивание стропил

    Мауэрлат крепится к стенам здания по всему периметру, при этом крепления должны находиться в непосредственной близости от внутренней части стены. Снаружи дома деревянная деталь защищается незначительным выступом стены. Также изначально определяется место для крепления.

    Как закрепить мауэрлат к стене

    Мауэрлат к стене можно прикрепить следующими способами:

      С помощью проволоки, которая закладывается между двумя кирпичами. Её длина подбирается так, чтобы в итоге проволокой можно было обвязать полностью брус. Количество проволоки должно соответствовать числу стропильных ног.

    Проволока оборачивается вокруг мауэрлата и затягивается в прочный узел

    Винтовые шпильки. В кладку внедряют арматуру по высоте минимум за 3 ряда до начала кровли. Размер арматуры — 10 мм. Шпильки, загнутые в Г-образную форму, связывают с арматурным каркасом. Длина шпильки подбирается так, чтобы оставшаяся над поверхностью стенового каркаса часть была на несколько сантиметров больше, чем толщина мауэрлата. Затем конструкцию заливают бетоном. В брусе мауэрлата сверлят ответные отверстия и надевают его на шпильки. Далее мауэрлат фиксируется гайками.

    Шпилька свзывается с арматурным каркасом и после заливки бетоном становится его частью

  • Деревянные пробки. Их закладывают в здание по габаритам в один кирпич и обрабатывают антисептиками. Можно заложить пробки под мауэрлат и закрепить железными скобами.
  • Как закрепить стропила к мауэрлату

    Все варианты крепления кровельной стропильной системы к мауэрлату можно поделить на такие виды:

    1. Скользящее крепление. Производится за счёт запила и монтажа ноги стропильной системы на мауэрлат. Установка осуществляется при помощи специальной комбинации металлических пластин, которые при зацеплении друг за друга получают возможность перемещения в заданных пределах. За счёт этого обеспечивается возможность небольшого смещения стропил при усадке и сезонных деформациях здания.

    Скользящее крепление оставляет стропильной ноге небольшую свободу перемещения при деформациях здания

    Жёсткое крепление. Этот вариант используется для устройства наслонных стропил. В стропильной системе осуществляется врубка по специальному шаблону, а затем каждая нога упирается в мауэрлат и фиксируется гвоздями.

    Жёсткое крепление стропильных ног используется в системе наслонных стропил

    Как крепятся стропила на уровне конька

    Наиболее распространённым вариантом крепления стропил к коньку является стыковое соединение:

    • каждое стропило нужно обрезать под определённым углом, расположенным в верхнем крае. Этот угол должен быть точно равен углу наклона скатов;
    • стропильные ноги в местах среза нужно скрепить несколькими гвоздями длиной в 150 мм;
    • вбивать гвозди надо под углом таким образом, чтобы они проникли в другое стропило на достаточную глубину;

    Можно использовать разные варианты крепления стропильных ног под коньком

    накладки из дерева и металла помогают укрепить стропильную систему. Они закрепляются болтами или гвоздями.

    Металлические накладки используются для упрочнения конструкции стропил в области конька

    Варианты сращивания стропил

    В строительной сфере повсюду используются разнообразные варианты стропильного сращивания, при этом, подбирая определённую технологию, надо обратить внимание на характеристики конструкции стропильной системы, на которые влияют:

    • приобретённые материалы;
    • технические данные стройплощадки;
    • шаг монтажа стропил.

    Стропила могут сращиваться следующим образом:

      Встык — наиболее быстрый и надёжный вариант, чтобы удлинить стропила. Для этого сращиваемые детали обрезаются под углом в 90 градусов. Чтобы в месте соединения отсутствовал прогиб, потребуется высокая точность. Стропила закрепляются накладками из металла или дерева, скрепляемых гвоздями в шахматном порядке.

    Крепление встык упрочняется металлическими или деревянными накладками

  • Косой прируб — это места стыков деталей стропил, которые подрезаются под углом в 45°. Крепёжным элементом служит 12 или 14-миллиметровый болт, монтирующийся в середине места стыка.
  • Внахлёст — это простой вариант, поскольку в нем не нужна особая точность. Нахлест может составлять от 80 до 100 см. Далее стропила фиксируются с помощью гвоздей по всей длине сращиваемых досок. Гвозди вбиваются только в шахматном порядке, чтобы брусья не разомкнулись под большим весом кровельного материала. Можно также использовать шпильки или болты, однако изначально надо проделать для них отверстия. Подобный способ отличается высокой надёжностью сращённых стропил, но он более трудоёмкий.

    Стропильные доски можно сращивать любым из трёх описанных способов

    Каждая разновидность стропильной системы имеет свои характерные особенности и подходит только для определённого вида конструкции кровли. Именно от правильной установки стропил зависит не только надёжность, но и прочность кровли, поэтому к данному этапу работ необходимо подходить с максимальной ответственностью.

  • Ссылка на основную публикацию