Как запилить стропила под нужным углом?

Критерии выбора конструкции

Стропильная система, или просто стропила – это несущая система, служащая опорной конструкцией для кровельного покрытия, теплоизолятора и других слоёв кровельного пирога. Кроме этого, стропила принимают на себя все внешние нагрузки, обусловленные климатическими и погодными факторами. При расчёте конструкции учитываются два основных фактора:

• Ветровая нагрузка. В некоторых регионах случаются настоящие ураганы, когда скорость ветра составляет 20 м/с и более.
• Снеговая нагрузка. Это значительная величина. Достаточно сказать, что для Москвы вес снега на 1 м2 составляет 180 кг (III снеговой регион по картам СНиП). Это означает, что даже для небольшой постройки (например, гаража) с площадью крыши в 20 м2, снеговая нагрузка составит 3600 кг, или 3,6 т.

Вес снега на крыше может достигать несколько тоннИсточник g.nh.ee

Для уменьшения ветровой нагрузки требуется уменьшать угол наклона скатов. В то же время, условия для схода снега возникают при большом уклоне кровли. Поэтому, проектировщикам приходится выбирать некое среднее значение. Учитывается сравнительная редкость сильных ветров и стабильность снеговой нагрузки, её сезонный характер. Если ветра бывают редко, а снега много, уклон увеличивают, и наоборот.

Кроме того, учитывается тип кровельного покрытия. Для каждого материала есть свои ограничения – если на металлочерепице сход снега возможен при достаточно пологих скатах, то для мягкой кровли допускается более высокий наклон. Способность самостоятельного схода снега считается весьма полезным, но и опасным свойством крыши. С одной стороны, снимаются нежелательные нагрузки, с другой – возникает опасность повреждения имущества, получения травм для пешеходов, оказавшихся под массой снега. Проблема в том, что сход всегда непредсказуем и происходит в неизвестный момент. Поэтому, скаты стараются делать либо крутыми, чтобы снег не успевал накапливаться, либо пологими, если количество осадков в регионе не слишком велико.

Мягкая кровля укладывается под сравнительно небольшим угломИсточник goldkryshi.ru

Установка верхнего края стропил

Продумывая конструкцию стропильной системы, нужно обязательно иметь в виду ее общий вес и сложность монтажа. Если каркас в итоге получается не очень тяжелым, то его будет намного проще собрать на земле, а потом поднять на крышу самостоятельно или при помощи специального оборудования. Конструкцию, имеющую большой вес, будет гораздо целесообразнее собирать непосредственно на крыше.

Соединять верхние части стропил можно следующими способами:

1. Крепление встык. Данный метод крепления предполагает наличие надрезов на соединяемых краях стропил. Стропильные ноги соединяются в этих надрезах и фиксируются при помощи двух гвоздей. В дальнейшем соединение необходимо усилить пластиной.
2. Крепление внахлест. Такое соединение осуществляется посредством болтов или шпилек, которые затягиваются гайками и широкими шайбами. Стропила сходятся в одной точке и подводятся друг к другу краями, чтобы можно было выполнить их крепление.
3. Скользящее крепление. Данный способ крепления используется в деревянных домах. Дело в том, что здания из бревен или брусов дают усадку, а скользящий крепеж позволяет компенсировать ее без повреждений и перекосов стропильной системы. Стропила в верхней части устанавливаются с небольшим зазором и соединяются подвижным металлическим крепежом.
4. Крепеж к коньку. Если на здании уже смонтирован коньковый прогон, то собирать цельный каркас не нужно – процесс монтажа стропил в данном случае сводится к их поочередному креплению к коньку. Коньковый брус должен располагаться горизонтально, чтобы имеющиеся нагрузки распределялись равномерно.

Как выбрать: что учесть?

Стропильная система должна быть выбрана максимально правильно и четко.

При поиске подходящего решения нужно обращать внимание на следующие моменты:

• прочность;
• возможность подпереть скаты и кровлю в целом определенного размера и геометрии;
• создание позитивного эстетического образа здания в целом.

Технические параметры имеют приоритетное значение. Даже самые красивые конструкции, соответствующие принципам дизайна, не проявят своих позитивных качеств, если они прослужат слишком мало. Опытные строители всегда анализируют среднегодовые и сезонные температуры, финансовые возможности застройщиков, предельно возможный темп ветра и тяжесть вышележащей кровли

Во внимание также принимают будущее использование подкровельного пространства, необходимый для него масштаб. Недооценивать ветер, снег и дождь нельзя, поскольку эти факторы могут оказать очень сильное воздействие на кровлю, а через нее и на стропила

Избежать ошибок можно, если посмотреть на уже построенные поблизости и длительное время эксплуатируемые дома. Точно воспроизведя конструкцию их кровли и взаимосвязанную с нею стропильную систему, можно наилучшим образом учесть местную специфику. Но не все идут по этому пути, иной раз ставится задача выработать исключительно оригинальный проект. Тогда придется тщательно собирать исходные данные, проводить скрупулезные расчеты. При отсутствии специальных знаний на помощь лучше привлечь квалифицированных исполнителей.

Проанализировав совокупную нагрузку, создаваемую ветром и снегом, можно обнаружить иногда, что те или иные части стропильного комплекса нуждаются в выборочном усилении

При оценке необходимого угла наклона кровли обращают внимание также и на вид используемого покрытия. Тяжелая металлочерепица или профнастил при очень большом уклоне может самопроизвольно сползать вниз, приходится дополнительно их крепить, усложняя себе работу и удорожая монтаж

Кроме того, отдельные материалы имеют склонность задерживать воду или пропитываться ей, бороться с этим можно только делая склон круче. Создание хорошей кровли и стропильной системы, удовлетворяющей столь противоречивым требованиям, не всегда доступно для неспециалистов.

Немного о том, как рассчитываются висячие стропила

Висячие стропила, их конструкция и узлы требуют точного расчёта, потому что представляют собой сложную систему. На этапе проектирования нужно учесть множество факторов и все эксплуатационные особенности здания. Ошибочные данные могут привести к деформациям кровли и даже к её обрушению.

Висячие стропила – достаточно сложная конструкцияИсточник th.decorexpro.com

Расчёт висячей стропильной системы лучше доверить профессионалам. Но можно использовать уже готовый проект постройки. Для того же, чтобы примерно прикинуть расходы на создание такой крыши и сравнить технологии, можно воспользоваться онлайн калькулятором стропильной системы. В интернете таких сервисов достаточно много.

Для расчёта необходимы такие параметры:

• Габариты перекрываемого помещения;

• Наличие мансарды;

• Максимальная нагрузка на кровлю в вашем регионе;

• Угол уклона скатов крыши;

• Материал, из которого состоят стены;

• Предполагаемый тип кровельного покрытия.

Результатом расчёта будут такие параметры, как сечение стропил, величина шага, а также тип и форма ферм.

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров.  Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника

В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

Самостоятельный монтаж стропильной фермы

Перед началом работы требуется провести расчёт стропильной системы, количество стройматериала, теплоизоляции и других дополнительных расходных материалов.

Монтирование производиться по такому алгоритму:

• Делаем модель, по которой будете собирать конструкцию. Для этого требуется наличие двух досок, которые соответствуют длине строп, соединить их нужно гвоздями с одного края.
• Получите конструкцию, которою называют «ножницами».
• Монтируем вторую модель, с помощью которой будут установлены запилы на стропах. Для этого шаблона понадобиться фанера.
• Вырезаем запилы специального назначения на стропилах. Соединяем их под углом уклона ската. Получившийся шаблон треугольной формы крепим к мауэрлату.
• Вначале монтируем две боковые фронтовые стропы.
• Протягиваем кабель меж этих вершин стропил. Обозначим этим конёк, а также точки остальных стропил, которые будут располагаться в промежутках.
• Поднимаем и монтируем оставшиеся стропила
• Для громоздкой конструкции используем дополнительные укрепляющие подкосы и подпоры.
• Устанавливаем коньковые брусья.

Для монтажа правильной и надёжной конструкции в интернете вы найдете огромное количество фото стропильной системы с пошаговым руководством действий.

Стропильный каркас и его функции

Стропильным каркасом крыши называют совокупность деревянных элементов, образующих своеобразный «скелет» конструкции, поддерживающий кровельные скаты, придающий им необходимую форму. При желании стропильную систему можно изготовить своими руками, главное правильно выполнить расчет нагрузок и определить состав конструкции. Функциями каркаса крыши являются:

1. Поддержка кровельных скатов. Стропильные ноги придают поверхности кровельных скатов уклон, необходимый, чтобы с них эффективно отводилась талая или дождевая вода, самостоятельно сходили снежные массы.
2. Распределение веса крыши. Правильно рассчитанная конструкция каркаса равномерно распределяет вес кровельного пирога на несущие стены и фундамент сооружения, предотвращая деформации, проседание опор.
3. Место для фиксации кровельного материала. Те, кто хоть раз своими руками перекрывал крышу, знают, что обрешетка каркаса служит основой для фиксации гидроизоляционного покрытия.

Устройство стропильной системы

Выравнивание выступающих частей матиц.

2. Монтаж стропильных ферм.

Разбираем первую стропильную ферму. Используя её детали в качестве шаблонов, заготавливаем необходимое количество деталей для остальных ферм. Также заготавливаем необходимое количество кобылок — из доски сечением 5см на 10см длинной 1метр.

Особенности монтажа разных типов крыш

Вариантов кровли очень много. Каждый владелец выбирает по своим предпочтениям и вкусам, также учитывается и особенности самого дома. В зависимости от вида крыши монтаж стропильной системы выполняется с некоторыми отличиями, а именно:

• Шатровая кровля. В этом случае крыша будет иметь четыре треугольных ската с одинаковыми размерами. Особенность стропильной системы в этом случае в том, что конструкция не имеет конькового прогона. Все стропила соединяются вверху в одной точке. Здесь требуется наличие центральной опоры. Такая особенность существенно осложняет монтаж, подробнее здесь;
• Вальмовая кровля. Здесь особенность в наличии накосных или диагональных стропил. Именно эти элементы системы будут брать на себя значительную часть нагрузки. Поэтому, при монтаже обязательно используют дополнительные подкосы и упоры. Сами диагональные стропила делают из толстого бруса, с двойным запасом прочности, подробнее тут;
• Ломаная кровля. Это разновидность двухскатной крыши. Ее часто применяют в том случае, если чердачное помещение будет использоваться как жилая мансарда. Монтаж стропильной системы ломаной крыши выполняют в три этапа. В первую очередь создают П-образный каркас. Его прогоны будут расположены на месте изгиба ската. Вторым этапом будет монтаж конькового бруса, который устанавливается по центру дома. Далее крепят сами стропила. При этом их делят на две части. Первая крепится нижним концом к мауэрлату, а верхним к прогону П-образного каркаса. Вторая часть стропил, верхняя, крепится к коньковому брусу.

Двухскатную и односкатную крышу можно возвести самостоятельно. Для монтажа стропильной системы нужны небольшие навыки в плотницком деле и четкий расчет и планирования своих действий. Все расчеты можно легко сделать с помощью специальных программ в интернете. Там же можно  познакомиться и с рекомендациями по проведения монтажа.

Для других вариантов кровли необходим достаточно большой опыт. Именно поэтому их возведение чаще всего доверяют профессионалам. Конечно, в этом случае стоимость крыши значительно возрастет. Но у вас будет гарантия, что все выполнено правильно. А это значит, что  дом будет надежно защищен от внешних воздействий и простоит не одно десятилетие.

Как поставить нижние части стропил своими руками

Нижние края стропильных ног устанавливаются на балки или мауэрлат. Согласно технологии монтажа деревянных зданий, собранный каркас затаскивается на крышу и устанавливается, причем в первую очередь нужно крепить фермы, расположенные по краям здания. Чтобы стропила можно было прикрепить к расположенным на стенах здания балкам, затяжку придется просверлить в нескольких точках.

При обустройстве крыши на каменном доме для крепления стропил потребуются специальные металлические крепления, так называемые «ерши». Эти крепления забиваются в каждый четвертый ряд кирпичной кладки, после чего их можно использовать для монтажа стропильных ног.

Все нюансы того, как правильно крепить стропила крыши, должны быть рассмотрены и учтены еще на этапе проектирования. Например, при наличии дымовой трубы нужно позаботиться о том, чтобы она не проходила в непосредственной близости от стропильного каркаса. Иногда в таком случае используются укороченные стропильные ноги, находящиеся между мауэрлатом и дымоходом. Минимальное расстояние от деревянных элементов конструкции до трубы составляет 13 см.

Заключение

Монтаж стропильной системы – задача вполне посильная, но только в том случае, если будут учтены все нюансы. Именно поэтому перед тем, как ставить крышу дома, нужно тщательно продумать будущую конструкцию, подобрать качественные материалы и изучить технологию монтажа. Грамотное выполнение каждого этапа работы позволит создать надежный и прочный стропильный каркас. 

Элементы входящие в каркас крыши

Мауэрлат как его часто называют (фундамент для крыши) — опорный брус для стропил, установленный на верхнюю часть стен дома, равномерно распределяющий нагрузку на здание. В доме из дерева, мауэрлатом выступает последний ряд сруба.

Установка мауэрлата на кирпичные либо блочные стены производиться с помощью мощных анкеров. Мауэрлат изготавливается из высушенной древесины, обработанной защитным противопожарным и противогрибковым средством, сечением от 100х100мм. до 150х150 мм.

Стропильные ноги — устанавливаются парами, с двух сторон крыши и закрепляются на коньке, тем самым образуя стропильную систему (контур крыши).

Шаг их установки обычно находится в диапазоне 0,6-1,2 м., и зависит от типа используемого кровельного материала. Чем более тяжёлая будет кровля, тем меньший используется шаг. Стропила изготавливаются из обрезной сухой доски хвойных пород, толщиной от 50 мм. Для безопасности и долговечности конструкции так же необходимо использовать специальные пропитки для дерева.

Конек крыши — горизонтальная, верхняя линия соединения стропильных ног между собой. Высота его в начале и в конце по отношению к верхним точкам стен, не должна отличаться. Измерить это можно с помощью гидроуровня.

1. Стойки – вертикально установленные опоры под стропильную систему. В зависимости от ширины, стойки могут устанавливаться, как только под коньковый брус, так и дополнительно в промежутке от конька до карниза крыши. Выполняются опоры из обрезной доски либо бруса.
2. Кобылки — данные элементы стропильной системы требуются для продления стропильных ног, когда те слишком короткие и нет возможности сделать свес необходимой длинны. Присоединяются к нижней части стропил, путём нахлёста доски меньшего сечения и скрепления их друг с другом гвоздём.
3. Прогоны – горизонтальный брус, скрепляющий ноги стропил. Крепится с внутренней стороны у основания конька, либо по центру стропильных ног.
4. Затяжка – закрепленный снизу брус, соединяющий стропильные ноги, не позволяющий им расходиться.
5. Лежень – опорный брус, лежащий горизонтально на несущей стенке внутри сруба, на который устанавливаются стойки, поддерживающие стропильную систему. Материал – брус сечением от 100х100мм. до 150х150 мм..
6. Подкосы и стойки – дополнительные опоры под стропильные ноги, дающие конструкции дополнительную устойчивость, крепятся к затяжке или лежню.
7. Обрешётка – конструкция из брусков или досок, необходимая для укладки кровли, крепятся перпендикулярно стропильным ногам, шаг зависит от типа кровли. Под гибкую черепицу используют фанерные листы, уложенные на стропила сплошным ковром.

Двускатная крыша своими руками — элементы стропильной системыНаличие вышеперечисленных составляющих в конструкции крыши зависит от её типа и размера. Существует два варианта установки стропильной системы на двухскатную крышу: наслонная и висячая. В первом варианте стропила крепятся: внизу к мауэрлату, вверху к коньковому брусу. Конёк должен поддерживаться или внутренней стеной или вертикальными стойками.

Висячие же стропила вверху опираются друг на друга, а внизу к затяжке либо балкам перекрытия. В домах построенных из дерева крепление стропил к мауэрлату делают скользящим, это позволит избежать нарушение каркаса крыши, когда дом будет давать усадку.

Стропильная система односкатной крыши

Такие крыши особенно популярны при строительстве дворовых построек — сараев, гаражей. Просто размеры строений позволяют использовать не очень мощные балки, причем балки требуются в небольшом количестве. При ширине строения до 6 метров, стропильная система односкатной крыши почти не содержит дополнительных усиливающих элементов (подпорок и прогонов), что выгодно. Также привлекает отсутствие сложных узлов.

Для Средней полосы России для пролета до 5,5 метров берут балки 50-150 мм, до 4 метров достаточно 50-100 мм, хотя по-хорошему, надо считать снеговую и ветровую нагрузку конкретно в вашем регионе, и, исходя из этого, определяться с параметрами балок.

Стропильная система односкатной кровли с малой величиной пролета (до 6 метров)

При расстоянии между стенами до 4,5 метров, односкатная крыша состоит из двух брусков мауэрлата, закрепленных на стенах, и стропильных ног, которые на мауэрлат опираются. Действительно очень простая конструкция.

При ширине пролета от 4,5 метров до 6 метров, требуется еще лежень, закрепленный на более высокой стене на уровне перекрытия и подстропильная нога, которая упирается в балку почти в середине. Угол уклона этой балки зависит от расстояния между стенами и уровня установки лежня.

Более сложные стропильные системы в односкатной крыше при ширине зданий более 6 метров. В этом случае оптимально, если дом спроектирован так, что внутри имеется еще она несущая стена, на которую опираются стойки. При ширине дома до 12 метров, фермы все еще простые, расходы на устройство кровли минимальные.

Устройство ферм односкатных крыш при ширине зданий более 6 метров

Для зданий шириной более 12 метров система становится сложнее — подстропильных ног становится больше. Кроме того, изготовление балок длиной более 6 метров — дорогое удовольствие. Если требуется увеличение только на ширину свесов кровли, балки доращиваются по краям кобылками. Это куски балок такого же сечения, соединенные с балкой и закрепленные по бокам двумя деревянными накладками длиной не менее 60 см, скрепленных болтами или гвоздями, допускают использование монтажных пластин.

Вариант сращивания стропил

Если общая длина балки получается более 8 метров, их обычно сращивают. Места стыка дополнительно усиливают, прибив доски или монтажные пластины.

Варианты крепления стропил к мауэрлату: скользящее слава вверху и жесткое вверху справа. Внизу справа вариант врезки без свесов (применяется очень редко)

Еще могут быть вопросы по способам крепления стропил односкатных крыш к мауэрлату. Принципиальных отличий нет. Все также в стропильной ноге делают вырез, которым брус упирается в мауэрлат. Чтобы не мучатся с каждой стропильной ногой, выравнивая ее посадку, выпилив первую, из куска доски, толстой фанеры или бруса делают шаблон, точно повторяющий полученный «выпил». Все последующие стропила запиливаются перед установкой. К ним в нужном месте прикладывается шаблон, обводится и выпиливается выемка требуемой формы и размера.

Это речь шла о жестком креплении стропильных ног к мауэрлату. Оно используется на всех зданиях, которые дают малую усадку. На деревянных домах такой способ крепления использовать нельзя — дом все время оседает или немного приподнимается, из-за чего может появиться перекос. Если кровля будет закреплена жестко, ее может порвать. Потому при устройстве односкатной или любой другой кровли на деревянных домах используют скользящее соединение стропил и мауэрлата. Для этого есть так называемые «скользячки». Это пластины, состояние из уголков, которые крепятся к мауэрлату и подвижно связанных с ними металлических полос, которые крепятся к стропильной ноге. Таких скользячек ставится по две на каждую стропилу.