Устройство и изготовление стропильной системы крыши

Наслонные стропила

Существуют две общепринятых схемы организации стропильной системы скатной кровли. Первая из них – это наслонная стропильная конструкция.

Она применяется при организации кровель для сравнительно небольших зданий, с размерами пролета (расстоянием между несущими конструкциями):

• до 6 м– без установки внутренних опор (стоек)
• до 12 м– с установкой одной стойки на несущие конструкции (причем стойка не обязательно устанавливается точно по центру стропильной системы – она может быть смещена ассиметрично к одной из стен)
• до 15 м– с установкой двух опор

Наслонными этот вид стропил называют, поскольку они накладываются сверху на мауэрлат, а также, если есть коньковый брус (прогон) – продольный элемент, связывающий между собой вершины всех стропильных ферм.

Ферма – единичный элемент системы, состоящий из пары стропил и опорных/связующих элементов между ними. Эта система монтируется в зданиях малой ширины, либо имеющих несущие конструкции внутри.

Характерная особенность наслонных стропил – малый вес конструкции и небольшой расход пиломатериалов.

Также они (особенно при отсутствии стоек) удобны для организации мансардного этажа, так как не имеют элементов, идущих параллельно перекрытию на небольшой высоте.

Советы от профессионалов

Если вы решили возводить кровлю самостоятельно, то вам наверняка пригодятся некоторые советы, которые не только облегчат ваш труд, но и увеличат эксплуатационный период вашей крыши в целом.

• Рассчитать конструкцию правильно – задача не легкая, но даже если она выполнена верно, нарушить ее можно при неверном креплении. Поэтому монтируя стропильные ноги на свои места выполните работу со всей ответственностью. Для повышения навыков вы можете прочитать информацию в сети, либо пригласить на объект знающего человека;
• Шаг стропильных ног никак не должен влиять на теплоизоляцию. Стоит помнить, что плиты способны немного изменяться в своих размерах. Воспользуйтесь этим и впихните их максимально плотно. В строительном магазине существуют стандартные размеры плит утеплителя в 60, 80, 100 и 120 сантиметров;
• Для большинства крыш, уклон которых менее 45 градусов, есть необходимость включения веса рабочего в расчет. Что касается более острых кровель, то в этом нет необходимости, следовательно, можно уменьшить шаг стропильных ног на 20%;
• Воспользуйтесь современными технологиями и рассчитайте вашу крышу при помощи онлайн-калькуляторов. Все что вам нужно – это ввести точные параметры;
• Нормативные документы касательно ветровой и снеговой нагрузки вы можете найти в сети или у мастеров на стройке;
• Любая древесина, используемая в целях строительства должна быть максимально высушена. Это позволит избежать ее деформации в последующем.

Крыша здания – один из самых важных элементов всего здания. Если вы начнете экономит на кровельном пироге, то вскоре вам грозит дорогостоящий ремонт, который затронет не только данный участок, но и все здание в целом. Поэтому если вы хотите получить максимальный эксплуатационный период от вашего уюта, то не стоит использовать некачественные материалы.

Виды крыш каркасного дома

Крыша каркасного дома своими руками может быть: плоская, односкатная, двухскатная, ломаная.

Выбирают крышу не только по внешнему виду, но и основываясь на ее особенностях и функциональных возможностях. Кровля каркасного дома имеет свои преимущества и недостатки, и у каждого вида они свои.

Плоская крыша

Каркасный дом с плоской крышей имеет необычный внешний вид, в основном такая технология не используется в частном строительстве. В отличие от других разновидностей кровли, требует минимальных усилий для возведения.

Плоская крыша.

Главный недостаток – необходимость тщательного ухода. Так, если со скатной крыши снег и дождь будет уходить самостоятельно, то на плоской конструкции он будет застаиваться и требовать постоянного ухода. Несвоевременная уборка мокрого снега может спровоцировать обвал конструкции, к тому же, в помещениях с такими крышами наблюдается повышенная влажность.

Односкатная крыша

Каркасный дом с односкатной крышей отличается простотой, конструкция не боится сильных ветровых нагрузок. В отличие от крыши с двумя скатами, требует минимум строительных материалов, не требует особых навыков и знаний для возведения. Как таковых недостатков у конструкции нет, при этом не забывайте, что при слишком большой площади ската будет увеличено давление снега зимой на односкатную крышу.

Двухскатная крыша

Двухскатная крыша каркасного дома – самый популярный вариант в каркасном строительстве. При использовании такой конструкции появляется дополнительное чердачное помещение, в котором при правильном утеплении, можно организовать дополнительную комнату. Нагрузка от конструкции равномерно распределяется по всему периметру каркасного дома. Не нужно убирать снег и воду, за счет углов скатов осадки скатываются самостоятельно.

С двухскатной крышей.

Ломаная крыша

Каркасный дом с ломаной крышей – вариант, который выбирается при организации мансардного помещения. К преимуществам такой конструкции относят: дополнительное место под крышей, необычный вешний вид, низкая нагрузка на дом в зимнее время. Есть у мансардной крыши и свои недостатки: необходимо много строительных материалов для возведения, плохая вентиляция приводит к быстрому разрушению стропил, требует особой теплоизоляции, в ином случае все тепло из дома будет уходить именно через крышу.

На заметку

Мы советуем сделать выбор в пользу двухскатной крыши. Она имеет привлекательный внешний вид, при этом на возведение не нужно много строительных материалов. Вы всегда можете купить готовые проекты крыш каркасных домов, это значительно облегчит процесс строительства.

Монтаж

В качестве примера ниже описан наиболее простой процесс монтажа стропильных конструкций при возведении односкатной кровли.

Сначала в соответствии с приведенной формулой рассчитывается величина перепада стен: Ш х tgL

Буквой Ш обозначено расстояние между двумя опорными стенами, а tgL– это тангенс угла уклона кровли.

• После этого заготавливается необходимое количество деревянных стропил, предварительно обработанных антисептическими составами.
• Следующим шагом является установка мауэрлата. Балка по толщине должна соответствовать величине толщины стен. Ее необходимо прикрепить по возможности более жестко и провести качественную гидроизоляцию. В процессе монтажа опорной балки надо следить за соблюдением строго горизонтального расположения.
• После окончания монтажа мауэрлата на нем должны быть обозначены точки установки стропильных ног и вырезаны выемки для них.
• Заранее подготовленные фермы укладываются таким образом, чтобы они выступали на поверхность опорной балки на 30 см. Закрепление осуществляется с помощью болтов и скоб.
• Процесс завершается установкой подпорок и монтажом обрешетки. В тех случаях, когда стропильные ноги имеют длину более 4,5 м, подпоры являются обязательным элементом. Поверх смонтированных стропил устраиваются планки обрешетки.

Теплоизоляция металлической стропильной системы ↑

Конденсат представляет опасность не только для стропильной системы, но и для утеплителя. При намокании большинство теплоизоляционных материалов теряют свои полезные свойства, поэтому утеплитель кладут не между стропилами, а под металлическими элементами или же над ними.

Правильный монтаж теплоизоляции поможет избежать образования мостиков холода.

Если утеплитель размещают под стропилами, следует все элементы кровельного пирога размещать выше утеплителя, чтобы избежать образования мостиков холода.

Качественно провести работы с металлом может только специалист. При создании металлической кровельной конструкции следует обратиться к профессиональным кровельщикам, имеющим соответствующий опыт.

Виды стропильных систем разных типов крыш

Все варианты конструкций определяются двумя основными видами устройства стропильных систем: висячими и наслонными.

Висячие

Идеально подходят для двускатных типов крыш, с небольшими пролетами – до 5 м., без внутренних перегородок. Нижняя опора – мауэрлат. В такой системе применяется затяжка, которая уменьшает распор конструкции на главные опоры здания.

Конструкция крыши висячего типа

Балки висячих стропил расположены внизу – они также играют роль балок перекрытия. В случае, когда перекрытие были изготовлены из железобетонных конструкций, они также могут быть затяжками системы.

Важные дополнения:

• Не стоит использовать ноги в качестве основного опорного элемента для свеса крыши. Более оптимальный вариант – кобылка (при условии, что свес имеет ширину не более 1 м.). Нога, при таком решении, передает нагрузку по всей своей плоскости мауэрлату.
• Когда древесина имеет влажность более 20%, стоит заранее приготовиться к тому, что после высыхания система начнет «ходить». Решение – использовать в качестве крепежей болты, которые всегда можно подтянуть. Но, еще более «продвинутый» вариант – «мощные» крепежные винты.
• На верху крыши обязательно нужно закрепить ветровую доску (должна идти от самого мауэрлата до верха конька). Угол организовывается от мансарды. Нужно это для создания максимально прочной крыши, стойкой к ветровым нагрузкам.

Наслонные

Применяются для крыш с пролетами 9-15 м. Вверху такие стропила крепятся на коньковый прогон, внизу – на мауэрлат.

Наслонная стропильная система

Если пролет более 15 м., то вместо конькового прогона монтируется два боковых, которые дополнительно крепятся на стойки.  В случае, когда будет создаваться чердак, в качестве опоры наслонных балок используют стену.

Особенности:

• Любая конструкционная часть такой системы не должна быть толще 5 см.
• Поверхности элементов должны быть максимально гладкими и обработанными.
• Очень тщательно нужно отнестись к расчету нагрузок на каждый конструкционный элемент.
• Мауэрлат должен располагаться строго в горизонтальном положении относительно вертикальных опор.
• Симметрии нужно придерживаться и при монтаже подкосов со стойками.
• Качественная вентиляция – залог того, что ваша система стропил не сгниет в будущем.
• В точках соединения элементов с камнем или кирпичем нужна хорошая гидроизоляция.

В зависимости от выбранной застройщиком формы крыши, ее каркас также будет различным. Предлагаем изучить различные варианты для наиболее популярных верхних конструкций дома.

Односкатные крыши

Изготавливаются под углом 13-25 градусов, такие крыши имеют наиболее простые (в плане изготовления и монтажа) стропила. В случае небольшого здания с пролетами до 5 м. применяется наслонная система. В случае, когда пролеты больше 5 м – дополнительно применяют фермы.

Двускатные

Тоже довольно простой вариант. Особенно, когда под такой крышей оборудуется чердак или мансардный этаж. Углы наклона – 15-63 градуса. Если капитальные перегородки расположены на расстоянии до 6 м. (относительно друг друга) – монтируют висячие стропила. Для ходовых размеров дома 6х6 или 9х9 метров рекомендуем использовать следующие схемы устройства крыши.

Рекомендуемая схема монтажа стропильной системы висячего типа для двускатной крыши

Увеличивая размеры дома, необходимо видоизменять (усиливать) конструкцию. В таких случаях необходимо использовать наслонную технологию.

Варианты двускатной крыши для пролетов более 10 метров: применение наслонной стропильной системы

Вальмовые или четырехскатные

Правила устройства стропильной системы вальмовой крыши

С углами наклона 20-60 градусов, и пролетами не более 13 м. Обязательное условие – внутренние усиливающие элементы. Для крыш такого типа используются фермы, или же монтируются стропила для крыш наслонного вида.

Ломанная крыша

Монтаж стропил ломанной крыши

В нижней своей части может обладать наклоном до 60 градусов, в верхней – пологая. Ввиду этой особенности мансардная площадь становится несколько больше. Используются такие же типы стропил, как и в варианте с четырехскатными крышами. Но, рекомендуется применять фермы.

Ошибки при монтаже прогонов и стоек крыши

Во многих случаях в несущих деревянных элементах крыши применяют древесину естественной или повышенной влажности. Это приводит к появлению в брёвнах, брусьях и досках продольных трещин от неравномерного высыхания древесины, вызывает коробление пиломатериалов и способствует появлению гнили.

ВНИМАНИЕ! Продольные трещины в деревянных элементах часто совпадают с отверстиями для нагелей и местами забивки гвоздей в стыковых соединениях элементов, с площадками скалывания во врубках. Это приводит к значительным деформациям стыков и, иногда, к полному разрушению конструкции

Поэтому использование древесины естественной и повышенной влажности НЕДОПУСТИМО.

К снижению прочности конструкций крыши приводит:

• уменьшение сечения элементов несущих конструкций стропильной системы,
• увеличение шага стропильных ног,
• увеличение пролётов между стойками и подкосами.

Одна из возможных ошибок решения крыши в том, что конструкция крыши, совмещённая с чердачным перекрытием, предусматривает нагружение не только пояса жёсткости мауэрлаты — прогоны, но и через промежуточные стойки передаёт нагрузку непосредственно на перекрытие чердака.

Для распределения нагрузки под стойки помещают подкладки, чтобы стойки «не проткнули» перекрытие чердака. Эти вертикальные дополнительные стойки передают нагрузку, действующую на промежуточный прогон несущей конструкции (например, в стойках диагональных стропильных ног).

Ошибка при этом заключается нередко в том, что не выдерживают минимальной (1,8 м) длины подкладок, вследствие чего эти чересчур короткие «башмаки» нагружают не балки перекрытия, а элементы настила, которые не рассчитаны на такие нагрузки и разрушаются (рис.12).

Соединительные элементы

Чтобы крыша получилась надежной, узлы стропильной системы должны правильно соединяться. Нужно при этом учесть направление и силу нагрузок (как статических, так и динамических)

А еще важно предусмотреть возможное растрескивание дерева от усушки, сделав так, чтобы узлы системы стропил при этом не перестали исправно работать.

Ранее все детали стропильной системы скрепляли между собой врубками. Это надежно, но не слишком экономно. Ведь для этого нужно, чтобы деревянные конструкции имели большие сечения, которые позволяли бы делать врубки безопасно ослабляя деревянные элементы.

Поэтому в нынешнее время узлы стропил скрепляют не врубками, а нагелями и болтами.

Способы крепления стропильных ног.

Популярно применение перфорированных стальных накладок, имеющих покрытие от коррозии. Закрепляют накладки гвоздями или пластинами с зубцами, утопленными в дерево. Такой крепеж для стропильной системы удобен тем, что:

• Накладки уменьшают расход дерева на одну пятую, так как требуются элементы меньшего сечения, чем при врубке;
• они могут монтироваться мастером с не очень большим опытом;
• они закрепляются весьма быстро.

Перфорированные пластины использующиеся для крепления стропил.

На последок можете посмотреть полезное видео в котором рассказывается о всех самых важных моментах конструирования стропильной системы крыши.

Этапы возведения каркаса крыши

Основные этапы возведения каркаса крыши для дома заключаются в следующем:

Схема крепления укороченных стропил к коньковому стропилу.

1. Обработка древесины. Так как в будущем у вас не будет возможности обработать пиломатериалы, лучше всего это будет сделать на начальном этапе строительных работ. Обрабатывают материал двумя составами. Первый, антипиретик, способен снизить горючесть дерева. Второй, антисептик, позволяет предотвратить гниение деревянных элементов. Помните, что после обработки пиломатериалы должны хорошенько просушиться.
2. Установка мауэрлата. Мауэрлатом принято называть брус, который выступает опорой для всей конструкции каркаса. Его необходимо укладывать непосредственно на несущие стены дома. А его основная функция – это равномерное распределение нагрузки, связанной с весом кровли.
3. Для укладки опорного бруса необходимо возвести цельную бетонную отмостку по периметру всего здания. После высыхания бетонной стяжки на ее поверхность необходимо уложить в несколько слоев гидроизоляционный материал, рубероид отлично подходит для этих целей. Далее в бетонную отмостку устанавливают специальные металлические шпильки диаметром не менее 10 мм. После чего опорный брус “надевают” на установленные шпильки, для этого в нем необходимо заранее высверлить отверстия. Помните, что концы шпилек должны будут выступать минимум на 10 мм. Последующую фиксацию осуществляют посредством гаек.
4. Устанавливаем стропила. Специалисты советуют: если вы работаете один, то для облегчения работы лучше всего собирать стропила на земле. Если же у вас имеется помощник, то вы можете смело собирать конструкцию непосредственно на крыше дома. Для начала в опорном брусе необходимо проделать пазы для установки стропильных ног. Расстояние между пазами необходимо определить заранее, исходя из габаритов самой конструкции, однако они не должны быть более 1,5 м. Иначе конструкция будет иметь недостаточную жесткость.
5. Устанавливают стропила с фронтовой-торцевой части здания. После чего необходимо натянуть шнур между коньками двух торцевых стропил. Благодаря этому приему вам легко будет сориентироваться во время выставления вертикали оставшихся промежуточных стропил.
6. Далее стропильные ноги необходимо вставить в заранее подготовленные пазы. Крепеж осуществляется благодаря использованию комплексного крепления: поперечного и продольного. Поперечное крепление осуществляется благодаря использованию стальных кронштейнов, а продольное – за счет применения специальных скоб, которые надежно фиксируют стропила к мауэрлату. Во время установки стропил следите за тем, чтобы они выступали за периметр здания примерно на 40 см.
7. Фиксируем нижнюю часть стропильной системы, используя для этих целей обвязку – основание чердачного перекрытия. При необходимости обвязку можно нарастить дополнительными брусьями, укладывая их внахлест.
8. Между собой стропила должны быть соединены двумя парами шпилек. Наличие двух, а не одной шпилек обусловлено тем фактом, что при фиксации одним крепежным элементом стропила будут вращаться вокруг своей оси.
9. Придаем конструкции большую жесткость и устанавливаем дополнительный поперечный брус. Теперь стропила внешне будут напоминать по форме букву А, этот прием актуален в тех случаях, когда расстояние между стенами составляет более 6 м. Размеры поперечного бруса могут иметь следующие значения: 50х150 или 50х100 мм. Фиксацию осуществляют при помощи саморезов.
10. Устанавливаем коньковый брус в верхней части стропил. При необходимости можно усилить верхний узел дополнительным поперечным брусом.
11. После того как все стропила будет возведены, можно смело приступать к обрешетке и контробрешетке. На сегодняшний день существует два варианта: прореженная и сплошная, в зависимости от того, какой кровельный материал вы планируете использовать. Прореженная обрешетка представляет собой горизонтально набитые брусья на стропила с определенным расстоянием. На такую обрешетку можно укладывать любой кровельный материал повышенной жесткости (шифер, профнастил и т.п.) При сплошной обрешетке на поверхность стропил набиваются листы влагостойкой фанеры, такая конструкция отлично подходит для укладки мягкого покрытия (рубероид или любой другой рулонный кровельный материал).

Как видите, процесс возведения и постройки каркаса крыши своими руками довольно емок. Однако при тщательной подготовке и знании всех тонкостей и нюансов обустройства крыш вы легко сможете осуществить эту работу самостоятельно.

Монтаж деревянных наслонных стропил для вальмовых крыш

Схема деревянных наслонных стропил с упором на два прогона, для вальмовой крыши с проходным чердаком, показана на рис.8. Если при наличии двух прогонов у стропильных ног ставят подкосы, то для восприятия создаваемого ими распора между лежнями располагают распорки (рис.8 разрез 2-2 поз.3).

Если стропильные ноги опираются на два прогона, то в коньке прогоны не ставят (рис.8). В этом случае концы стропильных ног опираются друг в друга и покрываются коньковым брусом. Выше прогонов в этом случае возникает распор, который воспринимают с помощью ригелей (рис.8 поз.6).

Схема деревянных наслонных стропил с упором на один прогон для вальмовой крыши показана на рис.9.

Кроме того, за счёт уменьшения крайних пролётов удаётся добиться выравнивания опорных потенциалов или, иначе говоря, нагрузок, передающихся на стойки и подкосы, поддерживающие прогоны, что особенно важно. В противном случае потребовался бы для крайних элементов прогона длинномерный лесоматериал или устройство стыков вблизи крайних опор, что НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ

В противном случае потребовался бы для крайних элементов прогона длинномерный лесоматериал или устройство стыков вблизи крайних опор, что НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ.

Схема деревянных наслонных стропил с упором на два прогона, для вальмовой крыши с фронтоном под коньком для слухового окна, показана на рис.10.

Для уменьшения длины деталей стропильных ног (в том числе и диагональных) применяют подкосы (рис.10 п.6) и ригели (рис.10 п.8), так как в точке опирания на подкос можно выполнить стыковку брусьев стропильной ноги.

Сечения изгибаемых элементов стропильной системы (всех видов стропильных ног, прогонов и шпренгелей) определяются требованиями прочности и жёсткости.

Схема продольных стропильных рам с усилением подкосов в крайних пролётах при повышенных ветровых и снеговых нагрузках показана на рис.11.

Схема продольных рам стропил с фронтоном под коньком для слухового окна показана на рис.12.

Подкосы и ригели ставят у каждой пары стропильных ног (рис.9 п.12). Угол наклона подкосов должен иметь к горизонтальной плоскости не менее 45°.

Схема опирания диагональных стропил с фронтоном под коньком для слухового окна показана на рисунке узел-70.

Прогоны к стойкам крепят стальными стержнями, а подкосы к прогонам и стойкам — с помощью лобовых врубок, закрепляемых скобками или болтами.

Нижние концы подкосов упирают в лежни при наслонной системе стропил или соединяют лобовыми врубками со стойкой в подкосно-балочной системе. Узлы скрепляют скобами или накладками. Стыки прогонов обычно располагают над стойками или в пролете на расстоянии Х (рис.2 и рис.3)

Нередко ошибкой возведения крыши является то, что не выдерживают расчётных размеров поперечных сечений конструкций, в результате чего появляются недопустимые прогибы. Иногда трудно придерживаться расчётов проектировщика, поскольку ассортимент выпускаемой продукции пиломатериалов не позволяет точно подобрать конструкции требуемых сечений. Чаще всего, застройщик сначала выбирает лесоматериалы, а затем советуется с проектировщиком о его применении.

ПРИМЕЧАНИЕ: Сечение элементов наслонных стропил определяется расчётом. При отсутствии таких расчётов следует руководствоваться конструктивными требованиями сечений элементов стропильной системы. Они должны быть не менее размеров указанных в таблицах 2 и 3.

ТАБЛИЦА 2: МИНИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЕ СЕЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СТРОПИЛ

п/п	Наименование элементов	Древесина	Минимальные размеры сечения, мм
из бруса высотой	из досок (поперечное сечение)	из круглого леса (диаметр в отрубе)
1	2	3	4	5	6
1	Стропильные ноги	хвойных пород	≥120	≥50х100	≥120
2	Стойки и подкосы	хвойных пород	≥120	≥50х100	≥160
3	Прогоны	хвойных пород	≥160	≥100х150	≥160
4	Ригели и крестовые связи	хвойных пород	≥100	≥50х100	х
5	Мауэрлаты	хвойных и твёрдых лиственных пород	≥160	≥100х150	≥160

Под стойками устанавливают лежни или подкладки, размеры которых можно принимать по табл.3.

ТАБЛИЦА 3: РАЗМЕРЫ ЛЕЖНЕЙ И ПОДКЛАДОК ПОД СТОЙКАМИ.

п/п	Система стропил	Материалы внутренних стен, служащих опорами для стоек	Тип лежней и подкладок
Наименование	Размеры
1	2	3	4	5
1	Бесподкосная система стропил	Стена из сплошной кладки	Коротыши из пластин длиной не менее 1,8 м	d=150…180 мм
2	Коротыши из бруса длиной не менее 1,8 м	сеч.150х100 мм
3	Бесподкосная система стропил	Стена из облегчённой кладки	Сплошной лежень из пластин	d=160…180 мм
4	Сплошной лежень из бруса	сеч.150х100 мм
5	Подкосная система стропил	Стена из сплошной и облегчённой кладки	Сплошной лежень из пластин	d=160…180 мм
6	Сплошной лежень из бруса	сеч.150х100 мм

Номинальные размеры пиломатериалов хвойных пород приведены в таблице 2 раздела «Древесина и крепёж для крыш».