Стропильная система

Коньковый узел

Конёк кровли испытывает большое давление от всей стропильной системы, кровельщики создают коньковый узел пятью способами:

1. Встык2. На балку3. Внахлёст 4. В паз 5. В полдерева

Встык

Чтобы создать коньковый узел, соединив противоположные стропила встык, делают следующее: 1. От верхнего торца каждой стропильной ноги отпиливают прямоугольный треугольник. Срезы должны быть одинаковыми. В противном случае концы стропил не удастся вплотную приблизить друг к другу. 2. В соединённые торцы стропильных ног под углом вбивают гвозди. Если делать это горизонтально, они не смогут пройти через обе деревянные доски.

3. С двух сторон созданный коньковый узел усиливают металлическими пластинами. Через отверстия в этих крепежах в стропила вкручивают саморезы.

На балку

При креплении стропил на балку, а точнее, на специальный коньковый прогон, действуют особым образом: 1. Концы противоположных стропильных ног срезают под одним и тем же углом. 2. Заострённые концы стропил подставляют к коньковому брусу и прикрепляют к нему металлическими уголками или гвоздями. Когда стропила соединяют с балкой, конёк получается не остроконечным, а плоским.

Внахлест

Если коньковый узел делать, скрепляя стропила внахлёст, то потребуется выполнить несколько простых задач: 1. Соединить концы стропильных ног так, чтобы они пересекались друг с другом. 2. Зафиксировать нахлёст металлической шайбой или болтом с гайкой.

3. Усилить крепление, выдавив вокруг болта немного резинового уплотнителя.

В паз

Для соединения стропил в паз совершают несколько плотницких действий: 1. В одной стропильной ноге создают выпил, а в другой — шип. 2. Стропила состыковывают друг с другом, вставляя зуб в выемку. 3. Связь двух элементов каркаса усиливают деревянным нагелем или гвоздём.

В полдерева

Выбрав метод соединения стропил в полдерева, делают следующее: 1. В концах противоположных стропил создают две одинаковые выемки, глубина которых равна половине толщины используемой доски.

2. Торцы стропильных ног соединяют, словно элементы конструктора. 3. Крепление «шип в паз» усиливают двумя гвоздями или деревянным нагелем.

Пошаговая инструкция по монтажным работам

Сразу следует оговориться, что возможные ошибки при сооружении кровли своими руками исправить будет сложно

Поэтому важно четко продумать последовательность действий и проверять качество исполнения каждого узла.. Изначально нужно выполнить следующее:. Изначально нужно выполнить следующее:

Изначально нужно выполнить следующее:

Сделать армопояс, который увеличивает жесткость и прочность здания. Сооружается он по периметру строения и особенно актуален для домов из легких бетонов и поризованных блоков. При его устройстве нужно предусмотреть установку шпилек для последующего крепления мауэрлата.

Фото 9. Готовая опалубка под заливку армопояса с армирующим каркасом и шпильками для монтажа мауэрлата

Определить длину стропил. Для этого следует подготовить 2 длинные доски (стандартная длина 6 м) и временно закрепить их к вертикальным опорам на двух противоположных стенах. Затем путем их подъема и опускания можно найти подходящее положение и высоту будущей стропильной конструкции. Лучше всего если длина стропил будет до 6 м, поскольку более длинных пиломатериалов в свободной продаже нет – их придется наращивать самостоятельно.

Технология устройства стропильной системы кровли предполагает необходимость неукоснительного соблюдения последовательности действий и всех рекомендаций. Это обеспечит надежность и долговечность не только самой крыши, но и здания в целом.

Установка мауэрлата

Мауэрлат представляет собой деревянный брус, который выступает в качестве крайней нижней опоры для стропил и укладывается сверху по периметру наружных стен. Основная его функция – распределение сосредоточенных нагрузок от точек опирания стропильных ног по все площади верхней части стеновой конструкции. Также он служит для привязки крыши к несущим стенам здания.

Фото 10. Мауэрлат, установленный на газобетонной стене поверх армопояса и закрепленный шпильками

При устройстве покрытия кровли учитывайте, что в деревянных и каркасных домах установка мауэрлата не требуется. В брусовых и бревенчатых зданиях в качестве этого элемента выступает верхний венец. Однако и техника крепления в этом случае более сложная – применяются специальные скользящие опоры. Это необходимо для обеспечения возможности небольшого смещения стропильной системы без деформации и разрушения при усадке стеновых конструкций.

Рисунок 11. Крепление стропил с помощью скользящего крепежа

В каркасных строениях мауэрлатом служит верхняя обвязка, которая фиксируется к вертикальным опорам каркаса с запилом специальными перфорированными углами, скобами или гвоздями.

Рисунок 12. Варианты крепления стропил к верхней обвязке в каркасном строении

Монтаж мауэрлата на кирпичные стены может выполняться с помощью шпилек, анкерных болтов и скоб. При использовании скоб один их край крепится к мауэрлату, а второй к деревянному бруску, который закладывается с внутренней стороны стены в кладку на высоте 3-4 рядов от верхней обвязки.

Фото 13. Крепление мауэрлата к стенам с помощью скоб

При креплении мауэрлата шпильками и анкерами используется крепеж диаметром не менее 10 мм.

Фото 14. Схема крепления мауэрлата с помощью шпилек

Устройство стропильной системы двускатной крыши

Внешне двускатная крыша представляет собой две расположенные под наклоном одинаковые или разные по размеру поверхности, имеющие общее основание в верхней точке. По бокам скатов остаются треугольные пространства – фронтоны. Внутри крыши находятся опорные, скрепляющие и прочие элементы, предназначенные для установки кровельного материала. Все вместе они образуют стропильную систему. Поверх нее укладывается кровельный материал — черепица, профнастил или рулонное покрытие.

Стропильная система имеет такое устройство:

• Мауэрлат. Прочный брус, который укрепляется по несущим стенам. Служит для равномерного распределения вертикальной нагрузки по стенам дома и удержания кровли от опрокидывания ветром.
• Стропильные ноги. Представляют собой расположенные наклонно брусы, образующие треугольную структуру кровли. Устанавливаются с интервалом 60-120 см в зависимости от сопутствующих факторов.
• Лежень. Мощный брус, укладывающийся между противоположными сторонами мауэрлата. Предназначен для опоры промежуточных элементов и нейтрализации распирающего давления стропил.
• Затяжка. Стягивает основания стропильных ног, не давая им раздвигаться. Применяется в системах висячего типа.
• Стойки. Устанавливаются вертикально для поддержки конька и передачи его веса на стены дома.
• Подкосы. Размещаются под стропилами с целью предотвращения их провисания под массой покрытия, снега или находящихся сверху рабочих.
• Обрешетка. Представляет собой несколько рядов реек, прибиваемых сверху к стропилам. Выполняет функции их стяжки и основы для кровельного материала.
• Конек. Горизонтально расположенный центральный брус, к которому верхними концами прикрепляются стропильные ноги и скаты крыши.
• Кобылки. Используются для создания свеса, когда длины конструктивных элементов треугольных ферм недостаточно.

Существует несколько вариантов обустройства стропильной системы, каждый из которых имеет свои отличительные свойства, плюсы и минусы.

Виды стропильных систем

Ознакомление со всеми существующими видами и классификациями стропильных систем поможет сделать правильный выбор.

По форме и количеству скатов

Согласно этой классификации, выделяют стропильные системы для следующих типов крыш:

• Односкатные. Обычный скат, положенный на здание под наклоном от 14 до 26 градусов. При небольшом пролете – до 5 м – применяют наслонные стропила. В остальных случаях – висячие.
• Двускатные. Выполнены со сторонами, наклон которых от 14 до 60 градусов. Висячая конструкция предусмотрена только при стенах, которые расположены не дальше чем на 6 м друг от друга.
• Четырехскатные. Изготавливаются под углом от 20 до 60 градусов, а пролет достигает 12 м.
• Шатровые. Могут иметь 4 и более скатов, имеющих форму равнобедренных треугольников, сходящихся в одной точке, как пирамиды. Стропильные системы выбирают в соответствии с наличием или отсутствием внутренних опор.

По распределению нагрузки

Выбрать стропила по типу распределения нагрузки можно, ориентируясь на конструкцию строящегося дома и крыши.

• С висячими стропилами. Применяют для двускатных крыш с пролетами до 6 м длиной с отсутствием стен внутри. Ноги крепятся к мауэрлату с затяжкой.
• Наслонные стропила. Применяются для крыш с пролетом 10-16 м. Возможно использование любого уклона и обязательно применение несущих стен или колонн внутри. Вверху крепятся на конек, внизу – на мауэрлат. Прогон поддерживается лежнем или стойками, затяжка не требуется.

Обустройство каждого типа стропил требует соблюдения множества требований и технических указаний.

Особенности монтажа конструкции

На верху стропила проделываем больших размеров запил и скашиваем его под небольшим углом. Подрезка на концах стропила обладает различными границами, характеризующимися по глубине. Главное, чтобы размер подрезки превышал размер сечения стропила.

Если не представляется возможным сделать подрезку верха стропила, используют искусственное наращивание, крепление осуществляется по обеим сторонам. Используются монтажные пластинки.

Когда будете проводить монтаж, обязательно сделайте так, чтобы верх врубки был максимально ровным, чтобы система внезапно не стала распорной. Чаще всего низ стропильной ноги присоединяют на ползуне.

Верхняя часть фиксируется с применением гвоздей или же, например, болтового крепления, стропила могут также взаимно упирать и связывать железными пластинками, имеющими зубчатое строение либо древесными накладками.

Для пролётов между несущими стенами от 9 до 14 метров

При таких больших пролётах длина проекции стропил будет от 4,5 до 7 метров и в большинстве случаев не избежать сращивания стропил по длине. Это в свою очередь потребует усиления в месте соединения стропил и применения подкосов.

Подкос — упор, расположенный в проектном положении под углом.

Подкосы могут устанавливаться в разных местах стропил, но не ближе ¼ их длины к концу. Существует множество вариантов их установки. Самый простой способ — установка на лежень.

Лежень — сплошная доска или брус, установленный на несущие балки перпендикулярно им. Служит для распределения нагрузки от подкосов и стоек на балки.

1 — балка; 2 — подкос; 3 — лежень; 4 — бабка

В основном опора подкоса располагается в месте опоры бабки, особенно если они находятся на промежуточной несущей стене. В другом случае центральной опоры может не быть — только подкосы, но они должны быть закреплены к стропильной ноге ближе к середине пролёта.

Частный случай комбинированной двускатной стропильной системы — мансардный этаж с шириной пролёта помещения более 4,5 метров. В этом случае устраивается П-образная рама — прогоны из бруса 100х100, ряд вертикальных стоек по лежням на ½ или ⅔ длины проекции стропил и горизонтальная затяжка (ригель). Оставшееся пространство заполняется (раскрепляется) подкосами. Такой вид стропильной системы применяется на зданиях значительной площади.

Двускатные стропильные фермы с подкосами имеют два существенных преимущества:

• высокая несущая способность и пространственная жёсткость;
• возможность создавать прочные пологие скаты большой протяжённости.

При этом пологость скатов обусловлена малой высотой конька над перекрытием, т. е. чердак в большинстве случаев не используется.

Выбирая двускатную кровлю, помните, что помимо относительной простоты устройства и монтажа необходимо правильно организовать распределение нагрузки

Это особенно важно в районах с существенными снеговыми и ветровыми нагрузками. Весенний снег в 2,5–3 раза тяжелее зимнего, поэтому дополнительные опоры и распорки в стропильной системе не будут лишними

Монтаж стропил двухскатной крыши

Перед началом установки стропил происходит крепление мауэрлатов к продольным стенам с помощью анкерных болтов. Далее необходимо определиться с оптимальным сечением стропильных ног, которое зависит от их длины и расстояния между ними. Для этого можно воспользоваться приведенной ниже таблицей, которая позволяет подобрать сечение стропильных ног в зависимости от их длины. Если необходимо, чтобы пиломатериалы имели другую ширину и длину стропильных ног, то требуемый размер достигается путем их сращивания (наращивания) при помощи крепежных элементов.

Если будет использоваться утеплитель, то необходимо подобрать рациональное расстояние между стропилами таким образом, чтобы как можно меньше пришлось обрезать теплоизоляционный материал.

Установка стропил двухскатной крыши происходит в следующем порядке:

1. Вначале делается шаблон, по которому будут собираться стропильные фермы. Для этого берутся две доски (длина доски равна длине стропильной ноги) и соединяются с одного края между собой одним гвоздем.
2. Получившаяся конструкция (ножницы), свободными краями досок кладется на опоры, в места, где будут опираться стропильные ноги. Полученный, финальный угол – угол наклона ската крыши, необходимо зафиксировать с помощью нескольких гвоздей, а для лучшей фиксации угла, закрепить между досками поперечную перекладину.
3. Далее делается еще один шаблон, с помощью которого, будут выполняться монтажные запилы на стропилах. Проще всего его изготовить из фанеры.
4. На стропилах вырезают монтажные запилы при помощи шаблона и соединяют между собой под углом наклона ската. Получившийся треугольник называют стропильной фермой, который поднимают на крышу с помощью вспомогательных конструкций (лестница, лаги и т.п.) и крепят к мауэрлату.
5. В самом начале устанавливают две крайние фронтонные фермы. Для их правильной горизонтальной и вертикальной установки используют временные подкосы, которые к ним крепят.
6. Между крайними вершинами ферм протягивают шнур, который служит для обозначения будущего конька, а также для уровня остальных промежуточных стропил.
7. Далее поднимаются и устанавливаются остальные стропильные фермы на ранее подсчитанном расстоянии (не менее 0.6 м) друг от друга.
8. Громоздкие конструкции, в зависимости от необходимости, укрепляются ригелями, подпорами, подкосами и т.п.
9. Коньковый брус (прогон) устанавливают на специальных опорах. Дальше к нему крепятся промежуточные, диагональные и короткие стропила.

Расчет нагрузок и угла наклона

Правильный и точный расчет стропильной системы двухскатной крыши – залог будущей прочности и надежности вашего дома. При проектировании сложной кровельной конструкции ее расчет должен производить только профессионал. Расчет двухскатной крыши с небольшой площадью можно рассчитать самостоятельно с помощью несложных инструкций и применением простых формул. В конечном итоге, при самостоятельном подсчете, все равно лучше обратиться за советом к специалисту, чтобы быть окончательно уверенным в надежности и прочности будущей кровли.

В самом начале определяются с углом наклона кровельных скатов. Угол наклона в 5-15°; подходит для небольшого числа кровельных покрытий. Ввиду этого вначале выбирается кровельный материал, а уже потом рассчитывается стропильная система. При угле наклона выше 45° подходит любое кровельное покрытие, но вместе с этим растут и материальные расходы.

Также необходимо точно подсчитать временные нагрузки — ветровые и снеговые. Пределы снеговой нагрузки лежат в диапазоне 80-320 кг/м 2 и зависят от климатического района. На кровле с углом наклона не более 25° коэффициент перехода от снегового покрова на крышу равен 1. Для крыш с уклоном 25-60° коэффициент принимается равным 0.7.

К примеру, при нагрузке снегового покрова на земле 120 кг/м 2 нагрузка на кровле с углом наклона 25-60° составит 120×0.7=84 кг/м 2 .

Ветровая нагрузка подсчитывается при использовании коэффициента изменения ветрового давления и аэродинамического влияния.

Подсчитывается вес кровельного пирога — постоянная нагрузка, которая включает в себя вес обрешетки, контробрешетки, утеплителя, кровельного материала, а также, в случае с мансардой, вес внутренней отделки потолков. Средняя величина постоянной нагрузки колеблется в пределах 40-50 кг/м 2 .

Таким образом, подсчитывается общая нагрузка, которая состоит из постоянной и временной нагрузок. Исходя из общей нагрузки на квадратный метр кровли, подбирается сечение стропильных ног.

В любом случае, при расчете стропильной системы двухскатной крыши, необходимо доверить работу специалистам, также можно воспользоваться справочниками в сети и специализированными интернет ресурсами.

Односкатная система стропил

Конструкция односкатной системы стропил для крыши.

Рассмотрим односкатную систему стропил. Сечение любых стропил размером 50х150 мм оптимально. Угол наклона скатных крыш выбирается по вашему желанию и в соответствии с погодой вашего региона. При большом количестве осадков наклон крыши нужно сделать более значительным, и, наоборот, при незначительном количестве осадков делают более пологую крышу. Но есть и разумные ограничения. Скат крыши с самым максимальным углом наклона не должен быть больше 600 градусов. Как уже отмечалось выше, при монтаже скатной кровли нужно делать расчет с учетом количества снега, попадающего на вашу крышу. Это сделает ваш дом более безопасным.

В основном односкатные крыши покрывают различные пристройки к основному зданию. Стропила такой крыши располагаются на балках различной высоты. Чтобы правильно защитить строение от снега, ветра и дождя, сделать такую крышу нужно с наветренной стороны.

Более распространенный вариант – двускатные крыши. Балки несущих стен поддерживают края таких крыш. Наверху располагается специальный конек, связывающий все стропила. Такая кровля выглядит красиво и дает возможность увеличить жилое пространство, используя в качестве комнаты помещение под двускатной крышей.

Устройство элементов стропильной системы

Крепление нижних частей системы стропил производится к мауэрлату, который, в свою очередь, устанавливается и крепится к верхней поверхности несущих стен. Для прочной фиксации мауэрлата к стене в ней производится установка резьбовых шпилек, на которые он насаживается, закрепляясь посредством гаек. Вместо шпилек для монтажа мауэрлата иногда используются анкерные болты.

Диаметр бруса для мауэрлата обычно составляет 18-20 сантиметров

Важно отметить, что между стенами и мауэрлатом необходимо присутствие гидроизоляции

Другим важным элементом для монтажа стропильной системы является коньковый прогон. К нему стропильные конструкции крепятся в своей верхней части. Сам же прогон в концевых частях чаще всего фиксируется к торцевым стенам строения. Фактически, посредством конькового прогона стропильные ноги соединяются в верхней части в единую конструкцию. Поэтому прочность его имеет особенно большое значение, а монтаж должен производиться на основании точных расчётов, с соблюдением всех технологических правил.

Если в соответствии с проектом в поперечных стенах строения имеются некоторые интервалы, тогда возникает необходимость в использовании дополнительных опор, таких как подкосы, шпренгели и стойки.

При обустройстве стропильной системы кровли следует уделить существенное внимание силе ветровых нагрузок, выпадающих на кровельные фронтоны. Поскольку при прямом воздействии сильных порывов ветра фронтоны принимают на себя довольно значительную нагрузку, это может в определённой степени повлиять на прочность кровельной конструкции

Поэтому уместным будет уменьшить на них давление ветра, установив диагональные связующие элементы. Их функцию могут выполнять доски сечением в 3-4 сантиметра, монтаж которых произведён к основанию стропильных ног.

Особо тщательное внимание требуется при обустройстве стропильных сооружений для сырых деревянных срубов, поскольку в этом случае материалу требуется усадка. Одним из возможных вариантов является выжидание необходимого времени для высыхания древесины, однако в сырое время года на это может потребоваться довольно значительный срок, а отсрочка строительства возможна не всегда

Оптимальным решением в таком случае может послужить установка скользящих опорных конструкций, либо компенсаторов усадки – винтовых домкратов.

Основные конструкции стропильных систем

Для начала нужно рассмотреть основные виды систем относительно месторасположения стен дома, которые используются во всех конструкциях. Базовые системы бывают следующими:

• наслонные;
• висячие;
• комбинированные.

Комбинированная конструкция крыши является комбинацией наслонной и висячей систем.

Наслонная система

Используется, если пролет от 9 до 15 м. Верхняя часть стропила устанавливается на коньковый прогон, нижняя на мауэрлат.

Если же пролет превышает 15 м, вместо конькового прогона будет использоваться 2 боковых. Если создается чердак, в качестве опоры системы используются стены.

Особенности:

• толщина любой части системы не должна превышать 5 см;
• тщательный расчет нагрузки;
• горизонтальное расположение мауэрлата касательно вертикальных опор;
• не нужно придерживаться симметрии при установке подкоса;
• необходима качественная вентиляция, чтобы избежать образования гнили;
• стыки, соединяющие элементы с камнями или кирпичами, нужно защитить от влаги.

Наслонная система для односкатной крыши:

В зависимости от формы крыши ее основа тоже отличается.

Висячая система

Считается самой элементарной системой. Отлично подойдет для двухскатной крыши с небольшим пролетом (менее 5 м) и если внутри нет перегородок. В качестве нижней опоры используется мауэрлат. В такой системе используется затяжка, уменьшающая распор на опоры. Балки висячих стропил располагаются внизу, они также являются перекрытием.

Ее характеристики:

У стропил делается лишь несколько точек опоры. Последними чаще всего служат стены. В таком случае ноги стропил работают на сжатие и изгиб. Их кладут на мауэрлат. А последний крепится на торце стен. Ноги врубаются в мауэрлат и фиксируются скобами или кронштейнами. Конструкция распирает ограждение стены. Для компенсации распирания устанавливаются затяжки, соединяющие стропильные пары. Чаще всего их монтируют внизу. Благодаря этому затяжки одновременно становятся перекрытием

Порой затяжки устанавливаются выше, однако тогда важно, чтобы они были мощными, поскольку нагрузка на них увеличится в несколько раз. Затяжки позволят не просто скомпенсировать распирающее усилие, но и не позволят стропильным ногам разъединиться

Если у крыши дома сложная конструкция, можно скомбинировать виды стропил. К примеру, если есть опоры или средняя основная стена, устанавливаются наслонные стропила, если подобных элементов нет – висячие.

Материалы изготовления

Для производства стропил в частном строительстве чаще всего применяют деревянные конструкции. Но металл, особенно облегченный стальной профиль, также может использоваться.

Деревянные

Деревянная стропильная конструкция крыши – наиболее распространенная за счет удобства монтажа и некоторых других преимуществ. При ее возведении можно обойтись своими силами без привлечения строительной техники. Дерево идеально подходит для создания стропил с небольшими пролетами.

К дереву предъявляют следующие требования:

• перед началом работы оно не должно быть влажным;
• древесные породы, выбранные для ног стропил, должны быть жесткими;
• нельзя использовать дерево с большим количеством сучков или некачественный сорт, бракованный.

Сосновый пиломатериал стоит дешевле всего, однако его качество уступает лиственнице, дубу, ели, буку и осине. Эти породы считаются очень прочными и долговечными.

Плюсы и минусы деревянных стропил

Небольшой вес
При качественной обработке — долговечность
Низкая цена
Простой монтаж
Экологичность

Чувствительность к влаге и грибкам
Не подходит для тяжелого кровельного материала
Пожароопасность

Стальные

При выборе металлических стропил важно помнить об особенностях метала. Его нужно утеплять и обшивать, а при комбинации с деревом – обязательно обрабатывать последнее и изолировать от влаги специальными материалами

Главная особенность металла – возможность использования стропил более 30 м в длину. При этом крыши могут быть практически любой формы с наклоном от 1-2 градусов. Сама сталь для стропил выпускается в виде профилей и трубок круглого или прямоугольного сечения.

Плюсы и минусы металлических стропил

Пожаробезопасность
Срок службы более 100 лет
Неподверженность насекомым, грибкам, грызунам

Высокая стоимость
Нагрузка на стены и фундамент

Металлические стропила в частном строительстве используются крайне редко. Чаще всего проектированием таких сооружений занимаются профессионалы.