Сооружение надёжной стропильной системы является одной из самых сложных задач при возведении крыши загородного дома, дачи или гаража. И тем не менее не спешите опускать руки - сегодня мы будем опровергать расхожее мнение о том, что подобная работа не по силам новичку. Зная правила расчёта, распиловки и монтажа кровельного каркаса, вы сможете построить крышу ничуть не хуже специалистов. В свою очередь, мы постараемся не только рассказать об устройстве, проектировании и особенностях строительства стропильных систем различных типов, но и поделимся секретами опытных мастеров.
Что называют стропильной системой и как она устроена
Любая, даже самая захудалая крыша имеет в своей основе прочный силовой каркас, называемый стропильной системой. От того, насколько правильно будет смонтирована эта конструкция, зависит жёсткость крыши, а значит, и способность выдерживать даже самую сильную ветровую и снеговую нагрузку.
Стропильная система представляет собой силовой остов кровли, который воспринимает всю ветровую и снеговую нагрузку
Лучшим материалом для изготовления стропил (ферм) считается брус или толстая доска из древесины хвойных пород . И этому есть своё объяснение - сосновый или еловый пиломатериал обладает относительно небольшим весом, а наличие природных смол делает его довольно долговечным. Даже если брус будет иметь небольшую остаточную влажность, его не поведёт при высыхании, что является не менее важным фактором, чем удобство в работе и длительный срок службы.
В зависимости от размера крыши опорные элементы конструкции могут иметь сечение от 50х100 мм до 200х200 мм и более. Кроме того, протяжённость кровли прямо влияет на количество стропил, ведь они устанавливаются с небольшим шагом - от 60 см до 1,2 м.
Конструктивные элементы стропильной системы
Основное требование, которое выдвигается к деревянному остову, - это способность противостоять изгибу и кручению. По этой причине для ферм деревянного каркаса лучше всего подходит форма треугольника. При этом они могут состоять из нескольких частей:
- стропильные ноги - основание кровельного каркаса, которое оказывает наибольшее влияние на размер и геометрию скатов;
- ригели (затяжки) - доски, которыми стягивают пару стропильных ног;
- прогоны - поперечно устанавливаемые брусья, за счёт которых стропила соединяются в единую конструкцию;
- стойки - вертикальные опоры, которые служат для поддержки стропильных ног или предотвращают прогиб прогонов;
- подкосы - те же стойки, только поставленные под углом к вертикали;
- лежни - прикреплённые к полу чердака доски, на которые устанавливаются опоры;
- мауэрлат - установленный на несущих стенах опорный брус, к которому крепятся нижние части стропильных ног;
- кобылки - отрезки бруса или досок, которые прибиваются к нижним концам ферм и служат для обустройства свесов крыши.
Дополнительные элементы стропильной системы делают кровельный каркас более прочным, жёстким и устойчивым
Выбирая конструкцию кровельного каркаса, важно найти ту самую золотую середину, которая позволит получить прочную и надёжную конструкцию при минимальных затратах. По этой причине можно немного отступать от устоявшихся канонов, если дело не касается жёсткости всего сооружения. Например, вполне можно обойтись без кобылок, а карнизный свес сформировать за счёт более длинных стропильных ног. Или же использовать не сплошной мауэрлат, а отрезки бруса, уложенные только в местах крепления стропильных ног - всё зависит от инженерной смекалки и опыта кровельщика.
Классификация стропил
В зависимости от конструкции крыши и назначения чердачного помещения деревянный каркас может состоять из стропил нескольких типов:
Особенности и разновидности стропильных систем
Чтобы сделать взвешенный выбор, необходимо разбираться в особенностях стропильных систем различных типов и знать сильные и слабые стороны каждой конструкции.
Кровельный каркас с висячими стропилами
Поскольку принцип крепления висячих стропил не предполагает дополнительных точек поддержки, такая конструкция используется для строений шириной не более 6 м. Монтаж безопорных ферм предусматривает крепление каждой пары ног к противоположным капитальным стенам, в то время как их верхние части фиксируются непосредственно к коньковому прогону.
Кровельный каркас с висячими стропилами передаёт на стены лишь вертикальные усилия, поэтому имеет более простые узлы крепления к несущим стенам
В процессе эксплуатации на висячие стропила действует сила, стремящаяся раздвинуть конструкцию. Чтобы скомпенсировать распирающее усилие, между стропильными ногами устанавливают ригель из деревянного бруса или металлической профильной трубы. Если чердачное помещение будет использоваться в хозяйственно-бытовых целях, то верхнюю перемычку крепят как можно ближе к коньку, а нижние края пар стропильных ног соединяют затяжками. Подобная схема позволяет увеличить полезную высоту чердака, абсолютно не снижая прочности каркаса. К слову, если нижние перемычки сделать из бруса сечением более 100х100 мм, то их можно будет использовать ещё и в роли несущих балок. Необходимо обеспечить надёжное соединение затяжек и стропильных ног, поскольку на место их крепления также действуют значительные распирающие усилия.
Крыша с наслонными стропилами
Наслонные стропила предполагают установку как минимум одной опоры, поэтому их используют для зданий с внутренними несущими стенами . Максимальная длина единичного пролёта не должна превышать 6,5 м, в противном случае пострадает прочность и жёсткость кровельного каркаса. Чтобы увеличить ширину крыши, стропильную систему укрепляют промежуточными опорами. Даже одна дополнительная стойка позволяет увеличить ширину кровли до 12 м, а две - более чем на 15 м.
Система с наслонными стропилами является идеальным вариантом, когда требуется соорудить кровлю большой ширины
Устойчивость наслонных ферм можно увеличить за счёт подстропильной рамы с прогонами, стойками и подкосами. Кроме того, эта стропильная система требует гораздо меньших затрат на пиломатериалы. Универсальность, прочность и экономичность давно уже оценили как строительные компании, так и индивидуальные застройщики, чаще всего используя в своих проектах кровельные конструкции с наслонными балками.
Комбинированные варианты
Сегодня крыши загородных домов удивляют изяществом дизайна, причудливостью форм и разнообразием конфигураций. Соорудить столь сложные конструкции можно лишь одним способом - сочетая в одном каркасе стропильные системы обоих типов.
Сочетание наслонных и висячих ферм позволяет получить стропильную систему любой конфигурации
Даже для возведения не самой сложной ломаной кровли используются сразу обе стропильные системы. Расположенные с боков прямоугольные треугольники являются наслонными стропильными конструкциями. А соединяются они за счёт верхней стяжки, которая одновременно играет роль затяжки для верхних висячих стропил.
Порядок и правила монтажа кровельных каркасов
Поскольку при сооружении крыш используются два типа кровельных каркасов, рассмотрим технологию монтажа каждой конструкции в отдельности. Однако прежде чем приступить к строительным работам, необходимо изучить способы крепления элементов конструкции между собой.
Сооружение кровли с висячими стропилами
Выше уже упоминалось о том, что висячие стропила чаще всего используются при сооружении небольших или нетребовательных строений. Бревенчатый сруб в этом случае является практически идеальным вариантом, поскольку можно обойтись без мауэрлата. Нижнюю часть стропильных ног крепят к верхнему венцу или выступающим за периметр стен краям потолочных балок (матиц). В последнем случае затяжку необходимо сдвинуть вверх - это позволит напустить брус поверх финишного бревна и сделать чердак более удобным.
Для увеличения высоты чердачного помещения затяжка должна быть установлена как можно ближе к вершине кровли
Подготовительные работы
От того, насколько качественно будет проведена подготовка балок под стропильные ноги, зависит геометрия скатов. Выровнять опорные поверхности поможет шнур, натянутый между вбитыми в крайние балки гвоздями .
- Необходимо стесать горбыль, получив плоские площадки для установки ферм. После этого следует обязательно проверить, насколько точно они лежат в одной плоскости. Сделать это можно при помощи длинной ровной рейки и уровня.
Перед установкой ферм опорные поверхности выравнивают по шнуру
- Убрав излишки древесины, в каждой балке нужно сделать углубление под стропильный шип. Расчертить места будущих гнёзд можно при помощи тех же гвоздей и шнура, что и в предыдущем случае. Хотя углубления под стропила можно сделать как до, так и после изготовления ферм, специалисты советуют выполнить их в первую очередь - это позволит провести примерку с более высокой точностью и удобством.
Способ крепления стропил зависит от множества факторов - типа опорных балок, их сечения, особенностей кровельного свеса и т. д
- Профессиональные кровельщики рекомендуют установить по центру пролёта каждого щипца дополнительный ориентир - вертикальную рейку. Одну из её боковых сторон используют как ось симметрии, которая даст возможность следить за строгим соблюдением геометрии сооружения.
Для того чтобы упростить процесс разметки и монтажа кровельного каркаса, используют вертикальные рейки, установленные по осевой линии кровли
Изготовление стропил
Для того чтобы стропила имели одинаковые размеры и конфигурацию, их делают по предварительно изготовленному шаблону. Для его изготовления предлагаем воспользоваться следующей инструкцией:
- Возьмите две доски-шалёвки и соедините их болтом, чтобы получить конструкцию наподобие раскрывающегося циркуля. Сильно затягивать резьбовое соединение не следует - конструкция должна поворачиваться вокруг вершины. Обязательно проконтролируйте, чтобы рейки были на 10–15 см длиннее стропил - это понадобится для учёта высоты упорного зуба.
Простейший шаблон позволяет получить кровельные фермы одинакового размера и конфигурации
- На установленной в качестве ориентира рейке нанесите две метки. Нижняя должна соответствовать высоте стропильной системы, а верхняя - отстоять от неё на высоту монтажного выступа.
- Установите шаблон на матицу таким образом, чтобы углы досок упирались в углубления под стропильные зубья.
Для того чтобы конструкция успешно справлялась с распирающими нагрузками, упорный зуб на конце стропильной ноги заводят в углубление на балке перекрытия
- Совместите ось вращения «циркуля» с верхней отметиной на рейке и отложите высоту шипа от нижних углов кондуктора.
- Опустите шаблон вниз и вырежьте зубья по начерченной линии. После этого поднимите приспособление на крышу и заведите шипы в гнёзда на матице. Проконтролируйте совпадение оси образца с нижней меткой на вертикальной рейке. При необходимости сместите болт в нужную сторону и зафиксируйте угол между досками поперечиной.
Для крепления ферм используется несколько способов - всё зависит от типа опорных балок, конструкции кровельного каркаса и сечения его элементов
- Подогнав шаблон по высоте, нанесите на каждую доску линии вертикального примыкания. В заключение измерьте длину ригеля и соорудите из обрезков досок шаблон для изготовления накладок на вершины ферм.
Для крепления ригеля к стропилам используются накладки из отрезков дюймовой доски
После того как шаблон будет опущен на землю, его разбирают и по нанесённой разметке выполняют запилы. Кроме того, сооружают отдельное лекало, по которому будут обрезаться концы стропильных ног. Изготовлением и сборкой висячих стропил чаще всего занимаются внизу, поднимая на крышу готовые конструкции. Если же вес и габариты собранных ферм не позволяют затащить их наверх вручную, то сборку ведут на месте. При этом составные части стропильной системы фиксируют гвоздями размером от 100 до 200 мм.
Как установить стропила на крыше
Для того чтобы поднять и установить фермы, понадобится помощь хотя бы одного человека. Выполнить примерку и выставить стропила по отвесу в одиночку является чрезвычайно трудной задачей - придётся не один раз крепить их к распоркам и многократно спускаться с крыши, чтобы проконтролировать отклонение от вертикальной плоскости.
С помощью стропильного зуба удаётся получить настолько надёжное соединение, что для окончательной фиксации можно использовать всего один гвоздь
Поднимая собранные стропила наверх, сначала монтируйте крайние элементы конструкции, а затем - центральные и промежуточные. Для усиления конструкции под каждую ногу устанавливают опору:
Выставив висячие стропила по уровню, их фиксируют временными распорками. После этого нижние концы балок прибивают к матице или балкам перекрытия.
Различные временные конструкции существенно упрощают процесс установки стропил по уровню
Прибегать к новомодным способам фиксации при помощи разнообразных уголков и перфорированных пластин не стоит. Надёжный «дедовский» метод крепления при помощи гвоздей длиной 200 мм или строительных скоб будет намного лучше как в плане прочности и надёжности, так и по стоимости. На этом этапе не стоит волноваться о том, что конструкция выглядит хлипко . После того как будут установлены остальные элементы стропильной системы и выполнена обрешётка, конструкция приобретёт необходимую жёсткость и устойчивость.
Видео: изготовление и установка висячих стропил своими руками
Особенности монтажа наслонных стропил
Процесс изготовления и установки наслонных стропил в целом очень похож на сооружение висячего кровельного каркаса. Основное отличие находится в верхней точке и связано оно с тем, что вершины наслонных балок опираются на коньковый прогон. При этом соединение с последним выполняется несколькими способами:
- простым примыканием вразбежку (в параллель друг к другу);
- с выполнением вертикального стыка (так же, как и при соединении парных ног висячей фермы);
- методом плотной подгонки балок к верхнему брусу (при помощи вертикального запила или врубки).
Если конструкцией деревянного каркаса предусматривается опора ферм на боковой прогон, то стропила соединяются встык, а в местах примыкания к прогону выполняются углубления .
Для крепления наслонных стропил используют гвозди, строительные скобы или накладки из дерева и металла
Для обеспечения прочности конструкции врубки не должны быть слишком глубокими . Специалисты рекомендуют выполнять углубления не более чем на четверть толщины бруса или треть ширины доски.
Индивидуальные застройщики чаще всего прибегают к установке стропил следующим способом:
- верхняя часть опирается на коньковую балку посредством вертикального среза;
- снизу стропильные ноги удерживает угловая врубка.
Для разметки удобно использовать строительный угольник. После того как будет выбран масштаб, на сторонах прямоугольного треугольника откладывают значения подъёма ската и половины пролёта. Благодаря этому удастся получить угол уклона ската, не прибегая к математическим вычислениям.
Для изготовления стропил предлагаем воспользоваться наиболее удобным методом:
На первый взгляд, этот способ является весьма мудрёным. Однако даже беглого ознакомления с приведённой инструкцией достаточно для того, чтобы овладеть им в совершенстве. Конечно, отложить необходимые расстояния и сделать разметку можно и расчётным способом, однако при вычислении углов и расстояний запутаться будет намного проще.
Следует помнить, что выполненные в стропильных ногах запилы должны быть абсолютно одинаковыми, иначе уклон кровли будет неравномерным. Для этого можно использовать деревянный брусок в качестве шаблона. Важно только, чтобы его толщина не превышала 1/3 толщины заготовки.
Для самых распространённых углов наклона скатов существуют шаблоны, над расчётом конфигурации которых уже поработали профессионалы. Воспользовавшись одним из таких лекал, вы сможете существенно упростить задачу по разметке углов врубок.
Шаблоны с нанесёнными углами врубок позволяют упростить процесс изготовления стропил
Сборка и монтаж наслонной конструкции
Видео: монтаж стропильных ног наслонной кровельной системы
Методы соединения стропильных лаг
При выборе бруса для габаритных кровельных ферм приходится искать разумный компромисс между длиной и толщиной стропил. Причиной этому являются особенности стандартного ряда пиломатериалов, в котором более длинные балки имеют увеличенное сечение. С другой стороны, их применение не всегда оправдано как технологически, так и ввиду увеличения стоимости конструкции. Выходом из сложившейся ситуации является удлинение стропильных ног методом сращивания. От того, насколько правильно будет выполнен стык, зависит жёсткость и механическая прочность бруса, поэтому соединение выполняют строго по определённой методике.
Способ косого прируба
Способ сращивания косым прирубом заключается в том, что на сопрягаемых частях брусьев формируются наклонные вырезы (запилы). Выполнять их следует особо тщательно - после совмещения обеих частей бруса не должно оставаться зазоров, иначе в месте соединения появится деформация.
При сращивании косым прирубом между сопрягаемыми поверхностями не должно быть щелей и просветов, которые могут ослабить стропило и вызвать его деформацию
При выполнении запилов оставляют небольшой поперечный участок высотой не менее 15% от толщины стропила - наличие торцевой части сделает соединение более прочным. Для расчёта оптимальной длины косого среза необходимо высоту бруса в месте реза умножить на два. Крепление прируба выполняют гвоздями, хомутами или болтовыми соединениями.
Соединение сплачиванием
Чтобы удлинить стропило методом сплачивания (сшивания), края досок соединяют внахлёст и по центру зоны примыкания устанавливают стойку. Крепление элементов выполняют при помощи гвоздей, которые забиваются по определённой схеме:
- по краям торцов - через каждые 45–90 мм;
- вдоль краёв сшитых досок - зигзагообразно, с шагом 50 см.
Соединение досок сплачиванием позволяет обойтись без дополнительных накладок, однако требует установки дополнительной опоры по центру области примыкания
Для того чтобы после стыковки брус успешно справлялся с эксплуатационными нагрузками, длину участка сплачивания (T) рассчитывают по формуле T = 0.42 × L, где L - протяжённость перекрываемого пролёта.
Лобовым упором
Соединение лобовым наращиванием заключается в том, что края отдельных частей стропила тщательно торцуются и совмещаются встык. Для крепления используются накладки из пиломатериала толщиной не менее 1/3 сечения основного бруса. Длина накладок определяется по формуле L = 3 × h, где h - ширина доски.
При сращивании лобовым упором монолитная конструкция получится только при правильном размещении крепёжных элементов
Фиксацию всех частей выполняют при помощи гвоздевого боя или болтовых соединений. В первом случае гвозди забивают двумя параллельными рядами, стараясь размещать крепёж зигзагом. Резьбовое соединение выполняют в шахматном порядке, определяя число болтов в зависимости от длины накладок.
Составное наращивание длины
Чтобы нарастить стропильную ногу, совсем необязательно использовать обе части одинакового сечения. При составном наращивании одинарный элемент можно удлинить за счёт двух досок, которые пришивают на его боковые плоскости. Возникающий при этом просвет заполняют обрезками пиломатериала длиной l = 2 × h с шагом L = 7 × h, где h, как и прежде, является толщиной удлиняемого элемента.
Составное наращивание стропил позволяет крепить ригели, опоры и другие элементы конструкции наиболее удобным способом
Советы специалистов по изготовлению стропил и сборке кровельного каркаса
Приступая к самостоятельному проектированию и монтажу стропильной системы, обязательно проконсультируйтесь с опытными кровельщиками относительно особенностей возведения крыш в вашей местности. Возможно, их советы уберегут вас от неприятностей и помогут сэкономить время и деньги. В свою очередь, предлагаем несколько рекомендаций, которые помогут сделать конструкцию более надёжной и долговечной:
- Если для изготовления мауэрлата или верхней обвязки используется брус минимального сечения, то запилы могут его ослабить. По этой причине следует делать вырезы только на нижних концах стропильных ног.
- Для того чтобы осадки не попадали на деревянный каркас и стены дома, кровля должна иметь свес. Для его обустройства используют отрезки бруса (кобылки), которыми наращивают длину стропильных ног, или же изготавливают фермы увеличенного размера.
- Соединение при помощи запилов под углом 90 o использовать нельзя - в этом случае значительно уменьшается сопротивляемость элемента нагрузочным усилиям.
- Если элементы стропильной системы соединяются резьбовым крепежом, то под головки болтов и гайки устанавливают широкие шайбы или металлические пластины. Благодаря увеличенной площади крепёж не будет вдавливаться в древесину.
- Все деревянные части конструкции необходимо тщательно пропитать антисептиком и антипиреном.
- При определении сечения затяжек ориентируются на то, как близко они будут находиться к коньку. Чем короче соединительный брус, тем большая на него приходится нагрузка и тем более мощные пиломатериалы и болтовые узлы крепления используются.
- Определяя сечение бруса для изготовления стропил, не забывайте учитывать толщину теплоизоляционного слоя.
Видео: рекомендации специалистов по правильному соединению элементов кровельного каркаса
https://youtube.com/watch?v=GbTAu5-flfsСовременные материалы и технологии позволяют возвести крышу любой конфигурации и назначения. Учитывая подобное разнообразие, детально рассмотреть все варианты в рамках одной статьи попросту невозможно. Тем не менее, основываясь на рассмотренных здесь базовых принципах строительства, вы без труда справитесь с самой сложной конструкцией. Главное - проявить внимание к мелочам, быть внимательным и аккуратным в работе. И тогда кровля будет не только надёжной функциональной надстройкой, но и подлинным украшением вашего дома.
Благодаря разносторонним увлечениям пишу на разные темы, но самые любимые - техника, технологии и строительство. Возможно потому, что знаю множество нюансов в этих областях не только теоретически, вследствие учебы в техническом университете и аспирантуре, но и с практической стороны, так как стараюсь все делать своими руками.
Установка стропил – один из ключевых этапов возведения крыши. Чтобы стропильная система в процессе эксплуатации не деформировалась и не разрушалась под высокими нагрузками, стропила должны быть правильно закреплены.
Расчет шага стропил
При проектировании стропильной системы этому вопросу уделяется особое внимание. От сечения стропил и шага их установки зависят прочностные характеристики кровельной системы.
Шагом стропил называется расстояние между соседними стропильными ногами. Минимальный шаг стропил составляет 60 см, максимальный – более 1 метра . Упрощенный вариант расчета шага стропил подразумевает использование таблицы:
Длину ската по карнизу необходимо разделить на выбранный в таблице шаг стропил, затем к полученному значению прибавить единицу и округлить до целого числа в большую сторону. Получившийся результат обозначает необходимое количество стропильных ног на один скат. Затем длину ската по карнизу следует разделить на вычисленное количество стропильных ног – итоговое число соответствует значению межосевого расстояния между стропилами.
Данная расчетная методика является общей, она не учитывает специфику кровельных покрытий и тип используемого утеплителя. Если предполагается укладка рулонного или плитного теплоизолятора, шаг стропилин рекомендуется подогнать под размер материала. При этом следует учесть, что ширина ватного утеплителя должна быть на 1-1,5 см больше, чем пролет между стропильными ногами .
Определяя, через какое расстояние ставить стропила, также следует обратить внимание на рекомендации по монтажу выбранного кровельного покрытия.
Подготовка материала
Установка стропил своими руками требует не только знания технологии процесса, но и правильной подготовки деревянных элементов системы к монтажу. Стропила выполняются из обрезной доски или бруса, сечение пиломатериала подбирается на этапе проектирования крыши. Дерево не должно иметь трещин, червоточин и других повреждений.
Стропильные ноги должны изготавливаться из хорошо просушенной древесины хвойных пород, чтобы исключить их деформацию.
Деревянные элементы требуется обработать огнезащитными и биозащитными составами. Перед тем, как приступить к монтажу, необходимо определиться со способом крепления стропил к мауэрлату или балкам, с видом конькового соединения. В соответствии с проектом подбираются металлические и деревянные крепежные элементы, в том числе :
- пластины (из металла или дерева);
- болты или шпильки с гайками и широкими шайбами;
- гвозди, саморезы, скобы и т.д.;
- проволока-катанка.
Виды стропил и особенности их установки
При возведении крыши дома используются висячие или наслонные стропила. В некоторых случаях могут использоваться комбинация из тех и других. Висячие опираются только на стены строения, а наслонные требуют установки дополнительных опорных конструкций, поэтому данный вариант в первую очередь применяется при наличии средней несущей стены либо опорных столбов внутри коробки здания.
Наслонные стропилины нижней частью упираются в мауэрлат, соответственно, стены сооружения должны иметь достаточную ширину для монтажа специальной опорной конструкции из бруса сечением 150×150 мм. Верхняя часть наслонных стропил опирается на коньковый прогон. Таким образом, установка требует монтажа прогона, для чего на средней стене или столбах следует смонтировать стойки.
Висячие стропила опираются только на стены. Данную конструкцию можно монтировать как на мауэрлат, так и на тонких стенах без укладки мауэрлата. В этом случае опорой для нижней части ног служат балки перекрытия, выступающие за плоскость стены с обеих сторон здания. Висячие стропила соединяются перемычкой (затяжкой, ригелем) которая снимает распирающие усилия. При перекрытии больших прогонов стропильные фермы усиливаются дополнительными элементами для усиления жесткости конструкции. При установке висячих стропил на мауэрлат, низко расположенная затяжка может служить балкой перекрытия .
Перед тем, как ставить стропила, необходимо смонтировать леса. Это дает возможность обеспечить необходимую безопасность и удобство работ.
Монтаж верхних концов стропил
Выбирая, как установить стропила, важно оценить сложность работ и вес стропильных конструкций. Если ферма в собранном виде имеет относительно небольшой вес, либо есть возможность использовать подъемное оборудование, то конструкции проще собирать на земле, а затем поднимать и монтировать на крыше. Если элементы системы имеют большой вес и поднимать их приходится вручную, то сборка ферм выполняется на крыше. О технологии монтажа стропильных ферм рассказывается в видео инструкции.
Соединение верхних концов стропилин может выполняться разными способами. В первую очередь, это крепление встык. На встречных стропильных ногах выполняются зарезы под нужным углом. Затем стропилины состыковывают полученными торцами и крепятся на два гвоздя. Соединение дополнительно усиливается деревянной или металлической накладкой.
Крепление стропильных ног внахлест выполняется с использованием болтов или шпилек с широкими шайбами и гайками. В этом случае стропила соприкасаются плоскостями.
Если стропильная система монтируется на деревянном доме с фронтонами, выполненными из бруса или бревна, ставить стропила на стены требуется с использованием скользящего крепежа, чтобы избежать деформации крыши при усадке сооружения. Соответственно, в коньковой части стропилины должны быть соединены особым образом: стропильные ноги должны располагаться с зазором, и скрепляются они при помощи специального подвижного соединительного элемента из металла.
При наличии конькового бруса монтаж на земле стропильных ферм не требуется – стропильные ноги устанавливаются по одной, и крепятся к коньковому прогону.
Коньковый прогон должен быть расположен строго горизонтально, чтобы стропильная система равномерно распределяла нагрузку, которую испытывает крыша.
Способы установки стропил на стены
Нижние концы стропилин крепятся к балкам или мауэрлатам. Смонтированные по шаблону фермы висячих стропил поднимаются на крышу. В первую очередь устанавливаются крайние фермы. В затяжке требуется выполнить два-три отверстия, чтобы прикрепить стропилины к балкам, уложенным на верхний венец сруба.
Если висячие стропила монтируются на каменную постройку, требуется использовать специальный крепеж – так называемый «ерш», выполненный из прочной стали. Данный крепеж вбивается в каждый четвертый ряд кирпичной кладки. При помощи петель, отходящих от ерша, можно закрепить балки. Рекомендуется использовать прочный брус в качестве мауэрлата – в этом случае нагрузка будет равномерно передаваться на стены.
На постройках, выполненных из кирпича или другого материала, не склонного к усадке, стропилины следует крепить жестко. Для этого в стропильной ноге выполняется вырез, нижняя часть которого должна прочно лежать на мауэрлате . Стропило фиксируется тремя гвоздями (два вбиваются с обеих сторон под углом, а третий вертикально сверху) и обвязывается проволокой. Также может применяться соединение при помощи уголков и опорного бруска, предотвращающих сдвиг стропилины.
Правильная установка стропил подразумевает выполнение противопожарного разрыва в месте, где через крышу проходит дымовая труба . Если при ее обустройстве предусмотрен монтаж специальной стропильной системы, это следует учитывать при установке укороченной стропильной ноги (от мауэрлата до конструкции дымохода). Между конструктивными элементами и трубой расстояние должно составлять не менее 130 мм.
+10Система стропил – основа крыши. На стропила приходятся и статические нагрузки (вес покрытия, кровельного пирога, снежной массы), и динамические (ветровые). Вид древесины для стропил, сечение и габариты элементов, крепежные узлы должны соответствовать расчетным нагрузкам. Как сделать стропила своими руками?
Как делать стропила
Перед началом изготовления элементов системы предназначенные для этого пиломатериалы (доски, брус) необходимо обработать антисептиками и антипиреновыми составами. Можно выполнить обработку разными составами по отдельности либо использовать комбинированное средство, включающее в себя био- и огнезащиту. Во втором случае подготовка к строительству будет быстрее.
Стропильные деревянные конструкции пропитываются в два захода. Второй слой наносят после полного высыхания первого.
Сечение и габариты элементов системы определяются на этапе проектирования. Отклонения от расчетных данных в ту или другую сторону нежелательны: либо стропильная система окажется неспособной нести проектную нагрузку, либо нагрузка на несущие конструкции стен увеличится.
Строительство стропильных систем зависит от типа конструкции. Например, при устройстве наслонных стропил из бруса или доски все элементы необходимо четко подгонять по месту монтажа при креплении к мауэрлату и коньку. Недопустимо нарушать геометрию крыши.
Лучше делать висячие стропила своими руками в виде ферм на земле с точным соблюдением длины каждого элемента и геометрии фермы. Для изготовления рекомендуется сделать общий шаблон: это ускорит процесс и предотвратит перекосы одних ферм относительно других. Далее проверяют по уровню горизонтальность монтажа мауэрлата и опорных балок перекрытия, поднимают фермы на крышу и фиксируют к мауэрлату.
При устройстве вальмовых крыш кроме рядовых стропильных ног требуются также накосные (диагональные, формирующие вальмы), центральные вальмовые (соединяющие середину торцевых стен дома с коньком), и короткие (они же нарожники, располагаются между рядовыми и накосными стропилами).
Рядовые стропила (боковые) изготавливаются из досок, могут устанавливаться в качестве наслонных или висячих. Способ изготовления тот же, что у стропильных ног двускатных щипцовых крыш. Центральные вальмовые – всегда наслонные. Для изготовления нарожников используют короткие доски или бруски. Их крепят одним концом к мауэрлату, вторым – к накосным стропилам.
Внимание: при изготовлении и монтаже накосных стропил нужно четко соблюсти симметрию, иначе крыша будет деформироваться под нагрузкой.
Для изготовления стропил используют цельный сосновый брус, стропильная доска, отрезки бруса. Может появиться необходимость в наращивании. В этом случае доски соединяют с большим нахлестом и фиксируют гвоздями в шахматном порядке. Чтобы сделать длинную балку, потребуются четыре доски или больше. Их соединяют с надвигом друг на друга в половину длины. Прочность такой конструкции позволяет использовать ее даже в качестве диагональной стропильной ноги.
Второй вариант наращивания – метод вкладыша. Между двух досок укладывают третью, выступающую на некоторое расстояние. Фиксируют вкладыши так же: гвоздями в шахматном порядке. Толщина вкладышей должна быть та же, что и у центральной доски. Таким способом наращивают рядовые стропила щипцовых крыш, для вальмовых он не подходит.
Как сделать стропильную систему
Теперь разберемся, как собирать конструкцию на месте монтажа. Точки крепления стропильных ног к мауэлату и коньку должны быть уже обозначены на схеме крыши. Само крепление может быть разным: жестким либо с использованием скользящих опор.
Видео «Стропила своими руками. Мастер-класс»:
Скользящий вариант позволяет предотвратить изменение конфигурации крыши в процессе усадки дома. Наверху стропила соединяют друг с другом шарнирными пластинами либо гайками с болтами, внизу устанавливают специальный элемент – скользящую опору.
Видео «Как установить стропила своими руками»:
Висячие фермы у конька крепят жестко: гвоздями, накладными металлическими пластинами, с использованием технологии врубки. При наслонной системе противоположные ноги не соединяются друг с другом вообще, их крепят только к коньковому прогону.
Видео «Как правильно сделать стропила»:
К мауэрлату стропильные ноги крепят способом врубки. Врубки можно делать только в самих стропилах. В мауэрлате нельзя, чтобы не понижать его несущую способность. Если стропильные фермы крепятся к балкам перекрытия, врубки делают и в стропилах, и в балках.
Видео «Стропильная система своими руками»:
Изготовление стропильной системы производится в следующей последовательности (на примере двухскатной щипцовой крыши, система наслонная):
Монтаж мауэрлата и балок перекрытия;
Монтаж крайних рядовых стропил, образующих плоскость фронтона;
Установка вертикальных опор на перекрытии;
Укладка конькового бруса;
Монтаж остальных рядовых стропил;
Монтаж вспомогательных усиливающих элементов (подкосов, раскосов и т.д.)
При монтаже висячей системы на балки перекрытия устанавливают готовые фермы, а уже потом конек. Делая стропила своими руками – считается, что такая система и без конькового бруса обладает достаточной прочностью.
Изготовление жилого дома – процесс сложный и длительный. Он содержит множество подводных камней, ожидающих начинающего строителя на каждом этапе. Важной частью любого дома является крыша. На видах кровель и кровельных материалов остановимся отдельно в другой статье. Сегодня поговорим о том, как сделать стропила на двускатную (щипцовую) крышу, затронем тему расчета и подбора материала.
Особенности конструкции
Традиционный для Руси вариант – двускатная крыша. Скатами называют плоские части кровли, имеющие постоянный уклон к уровню горизонта. Угол наклона необходимо точно рассчитать, он может варьироваться от 10-15 до 60-80 градусов. Несоблюдение заданных параметров приводит к негативным последствиям:
- С увеличением угла наклона в большую сторону изменяется длина стропил и, соответственно, высота крыши. Это, в свою очередь, ведет к росту нагрузки на каркас дома и крепления. К тому же из-за высокой парусности острая кровля сильно подвержена воздействию ветра. В регионах, где преобладают мощные ветровые порывы, такая конструкция может обрушиться и нанести вред здоровью людей.
- Устройство кровли с уклоном менее 10 градусов также не рекомендуется: крыша не выдержит давления снега, скапливающегося на ее поверхности. В местах с обильными осадками оптимальный угол ската составляет 45-60 градусов.
Таким образом, правильный уклон обеспечит двускатной крыше долговечность и безопасность. Основанием для расчета этого показателя служат соответствующие таблицы ветровой и снеговой нагрузки для того или иного региона.
В последние годы популярность для частного домостроения приобретает устройство , получившей название мансардной. Такая двускатная конструкция позволяет организовать в подкровельном пространстве полноценное жилое помещение большой площади и высоты, а также обустроить просторный балкон со стороны одного из фасадов дома.
При этом стропильные фермы для мансардной конструкции более сложные и массивные, требуют тщательного расчета и крепления.
Устройство крыши: знакомимся с главными элементами
Конструктивно двускатная кровля представлена жестким деревянным каркасом, который в основном изготавливают из хвойных пиломатериалов определенного сечения. Конкретный размер элементов каркаса и шаг крепления рассчитывают исходя из габаритов дома и нагрузки, приходящейся на кровлю.
К основным составляющим двускатной крыши относятся:
Виды стропильных систем: выбираем подходящую
Двускатные крыши по типу стропильной системы подразделяются на наслонные и висячие. Первые предполагают монтаж стоек и общего лежня, крепящегося к мауэрлату, вторые характеризуются наличием затяжки между основанием стропил.
Висячие стропила применяются для небольших строений без внутренних несущих стен, наслонные – для зданий с несущей средней перегородкой. Выбор стропильной системы зависит от размеров дома, предполагаемого угла наклона ската и кровельных материалов, что вкупе определяет величину нагрузки на всю конструкцию. Правильно выбрать вид системы и сделать точный расчет может только профессиональный строитель.
Параметры крыши
Непосредственно до начала строительных работ, на этапе проектирования, выполняют расчет оптимальных параметров кровли: величины угла наклона скатов, размеров сечения, частоты шага установки и схемы расположения стропил.
Ветровые и снеговые нагрузки в различных регионах нашей страны неравномерны. Рассчитать их для конкретной местности поможет СНиП 2.01.07-85. При этом специалисты рекомендуют сделать определенный запас прочности для каркаса крыши с учетом возможных пиковых нагрузок.
Кроме того, существует еще постоянная сила воздействия на стропильную систему – давление кровельного материала. В таблице приведен вес популярных покрытий, приходящийся на 1 м 2 поверхности.
Различные виды материалов предъявляют и разные требования к оптимальному углу уклона скатов. Этот аспект также необходимо учитывать при проектировании крыши.
Угол наклона крыши в зависимости от материала
Не менее важен расчет шага установки и крепления стропил к мауэрлату, то есть расстояния между соседними фермами. Обычно эта величина составляет 0,6-1 м. Изменение данного показателя в большую сторону ведет к росту нагрузки на стропила и, как следствие, увеличению площади их сечения. Необходимо ставить опоры так, чтобы шаг крепления был одинаков для всех пар.
От указанных выше показателей напрямую зависит сечение стропил. К слову, прочностные характеристики древесины разных пород отличаются (наибольшей прочностью обладает клееный брус). Приведем таблицу расчета размеров сечения для стропил из хвойных сортов в зависимости от шага установки и длины опоры.
Подготовка и обработка пиломатериала для каркаса
Монтаж стропильной системы выполнить несложно, имея под рукой чертеж крыши, необходимые материалы и обладая опытом работы со столярными и плотницкими инструментами.
При выборе древесины для каркаса кровли предпочтение следует отдать предварительно высушенным доскам без гнили и с минимальным количеством сучков.
При желании стропила, стойки, мауэрлат и другие элементы можно предварительно прострогать. Обработка антисептическими составами и антипиренами в два слоя обязательна.
Наносить протравы жидкой консистенции кистью или валиком сложно и занимает много времени. Гораздо эффективнее использовать окунание. Для этого из обрезных досок сечением 200х25 и длиной 6 метров изготавливают корыто, внутри которого одним куском расстилают полиэтиленовую пленку и фиксируют ее по краям строительным степлером.
В полученную емкость выливают несколько канистр антисептика, погружают в раствор пиломатериалы и, таким образом, проводят обработку за один раз. По инструкции запрещено смешивать составы с различным действием для ускорения пропитки.
Сборка стропильных ферм
У строителей нет единого мнения о том, где собирать фермы из стропил. Одни делают их на земле и уже готовые конструкции поднимают наверх для установки, другие предпочитают выполнять все работы на месте будущей крыши. Оба способа допустимы. Более безопасным является первый вариант, менее затратным – второй, так как для подъема крупногабаритных ферм потребуется кран-манипулятор, что сопряжено с дополнительными расходами.
Независимо от места выполнения работ первый шаг заключается в подготовке шаблонов для запиливания торцов деталей под определенным углом или необходимой формы. С учетом заданных параметров отмеряют нужную длину пиломатериалов и отрезают столярной ножовкой или циркулярной пилой.
Схема стропильной системы
Следующая стропильная пара крепится с учетом шага установки. Чтобы не измерять каждый раз необходимую величину, заранее заготавливают куски досок заданной длины и фиксируют их к мауэрлату между фермами. После установки всех стропил верхнюю часть опор соединяют коньковым прогоном. Для повышения прочности конструкции по бокам монтируют продольные бруски.
На этом установка стропил завершена. Остается только обшить фермы снаружи обрешеткой из необрезных досок, брусков или листов фанеры и ОСП, уложив утеплитель и пароизоляцию. Подробнее об этом читайте в других статьях.
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:
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:
- На построенные основные стены здания кладётся гидроизоляционный материал, например, рубероид.
- Мауэрлат крепится к каркасу через гидроизоляцию с помощью металлических анкеров.
- 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
В конструкции вальмовой крыши используются наслонные стропила Для крыши-конверта возводится стропильная система, аналогичная мансардной В конструкциях ломаных крыш в местах стыков присутствуют специальные стропила, поддерживающие ендовы Многощипцовые крыши состоят из нескольких разных стропильных систем, объединённых в одно целое В стропильной системе мансардной кровли один и тот же элемент может являться одновременно мауэрлатом и коньком
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:
- По всему периметру строения производится монтаж гидроизоляционного материала.
- 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:
Как закрепить стропила к мауэрлату
Все варианты крепления кровельной стропильной системы к мауэрлату можно поделить на такие виды:
Как крепятся стропила на уровне конька
Наиболее распространённым вариантом крепления стропил к коньку является стыковое соединение:
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:
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.