Стропильная система

Крепление

Если нужно стропила крепить на односкатной крыше, обычно ведут установку на несущие стены. Этот путь сокращает расход пиломатериалов.

Более традиционный подход — оформление фермы в виде треугольника, содержащего стойки и балки; все фермы могут быть заранее собраны на земле по шаблону.

Крепеж стропильных комплексов производится по различным схемам:

• с мауэрлатами;
• по балкам (как еще говорят, по перекрытию — или, более профессионально, с опиранием на балки перекрытия);
• с использованием затяжек;
• путем соединения с верхним венцом (если сооружаются срубы из брусьев);
• верхней обвязкой (при использовании каркасных технологий).

Нельзя считать, что правильно ставить можно только каким-то одним или двумя вариантами. На деле надо приспосабливаться к конкретной ситуации. Выемки в мауэрлате приходится делать не всегда. Надрез целесообразно делать на твердой древесине. А вот хвойное дерево позволяет отказаться от такого шага.

Чтобы правильно установить конструкцию, требуется вырезать разъемы в ножках стропил:

• за счет зуба с упором (если монтажный угол больше 35 градусов);
• с 2 зубами (если обустраивается пологая крыша);
• в упоры — с шипами или без них.

Опора на балки перекрытия означает мощные точные нагрузки. Подобное решение наиболее типично для деревянных домов. Рассредоточение давления производится с помощью мауэрлата, который делают на основе толстого (ориентировочно 15х15 см) бруса. Балки надо выложить на тот самый мауэрлат и основательно закрепить их.

Проще всего монтаж со специальными крепежами. Ногу зарезают с торца под углом. Значение угла — то же самое, что и у наклона ската. Подобное решение даст существенное увеличение площади опоры под ногой. Зубчатые пластины заколачивают на стыковых участках, а пластины с перфорацией накладывают на те же места сверху.

Иногда присоединение к стене производится с помощью подкосов. Их добавление меняет тип: была балка с одним пролетом, а после введения подкоса она делится на два пролета. Перекрытие одной балкой становится возможно на расстояние до 14 м. Одновременно сокращается диаметр стропил

Внимание: подкосы требуется стыковать со стропилинами строго так, чтобы исключить сдвиг

Составляя план работ по монтажу стропил для четырехскатной кровли, надо учитывать, что понадобятся сложные и долгие работы. Вальмовый вариант подразумевает оформление центрального сегмента по той же системе, что и для двускатной крыши. Поднятие собранной фермы возможно либо крупной бригадой (3-4 человека как минимум), либо с помощью крана. На участках, где оборудуются вальмы, нужны диагональные стропила, которые обязательно требуют усиления, ведь нагрузка на них выше на 50%, чем на соседние элементы.

Основные узлы как наслонных, так и висячих стропил должны иметь максимально надежные соединения. С технической точки зрения эти соединения также являются узлами. На длинных проходах обязательно используют расположенные под стропилами несущие части. Особенно важны они в наслонном формате.

При установке стропильных комплексов для беседки необходимо также тщательно выдерживать расстояние между отдельными частями конструкции по проекту, как и при обустройстве жилых домов. Даже самые простые визуально способы требуют следования чертежам. Чаще всего обустройство ведут по односкатной методике, которая многократно оправдала себя. Отверстия для крепления в древесине желательно высверливать заранее, чтобы исключить растрескивание при вколачивании гвоздей в торцы стоек. Если крыша перголы горизонтальна, стропила должны иметь большой вылет либо ставиться попарно.

Модели с выносом расширяют мансарду. Опирание будет по балкам верхнего перекрытия. При строительстве крыши с кукушкой надо убирать тем больше стропил на скате, чем она крупнее. Проще всего сделать это на двускатном варианте. И, конечно же, следует все выставить строго по уровню; полезно примерять конструкции в процессе монтажа, прежде чем прикрепить их окончательно — во избежание ошибок.

Порядок монтажных работ

Сборка стропильной системы производится сразу после укладки верхнего (чердачного) перекрытия. Монтаж стропил требует соблюдения определённой последовательности действий. Независимо от вида крыши, работы ведутся поэтапно:

Установка мауэрлата. Брус укладывают на гидроизолированные торцы стен и закрепляют анкерами. Углы брусьев соединяют вполдерева и фиксируют болтовыми соединениями.

Видео описание

Установка мауэрлата является ответственной процедурой, поскольку он служит опорой для всей остальной конструкции. Для лучшего понимания методики монтажа мауэрлата рекомендуется посмотреть видео:

• Укладка лежня. Один или два бруса размещают на центральной оси (или по сторонам от неё на расчётном расстоянии).
• По торцам лежня устанавливают крайние стойки. Между ними с шагом 3-6 м устанавливают промежуточные элементы, если длина крыши это позволяет.
• На верхней части ряда стоек укрепляют коньковый прогон. Его фиксируют металлическими скобами или специальными уголками.
• Производится установка стропил. Нижняя часть крепится на мауэрлат, верхняя опирается на конёк с креплением к нему, или соединяется с противоположной стропильной ногой с опорой на коньковый прогон. Шаг установки стропил колеблется в пределах 0,6 -1,2 м. Их равномерно распределяют по всей длине крыши.
• Стропила укрепляют подкосами и ригелями согласно проектной схеме. Если ширина ската достаточно велика, количество элементов может быть увеличено.
• Укладка пароизоляционной мембраны. Её располагают полосами внахлёст, начиная снизу.

Укладка пароизоляцииИсточник stroytvoydom.ru

• Установка кобылок, оформление карнизного свеса. Подшивка снизу досками или сайдингом.
• Поверх стропил устанавливают сплошной дощатый настил или более редкую обрешётку. Обычно, для неё используют обрезную доску толщиной 40 мм.
• Установка кровли. Работы ведутся в соответствии с технологией монтажа данного покрытия.

Приведённый порядок сборки действителен для любого типа крыши. В него вносят незначительные поправки для придания нужной формы или конфигурации.

Видео описание

Для наглядного представления о монтаже стропильной системы, рекомендуется посмотреть видео:

Коротко о главном

Установка стропильной системы является основным этапом строительства крыши. Это опорная конструкция, которая принимает и распределяет снеговую и ветровую нагрузку, удерживает в заданном положении кровельное покрытие, защищает стены и основание дома от воздействия влаги.

В состав стропил входит множество элементов, каждый из которых выполняет собственную задачу. Одни служат обвязкой периметра стен, другие поддерживают стропильные ноги, третьи соединяют их и удерживают в неподвижности. В результате получается прочная уравновешенная конструкция, вес которой невелик. А несущая способность весьма значительна.

Элементы системы могут соединяться несколькими способами, что позволяет получать разные конструкции крыш. Выбор той или иной формы производится на этапе проектирования, но, при необходимости, можно изменить форму и конфигурацию отдельных участков или всей крыши.

Монтаж рекомендуется поручать опытным специалистам, способным грамотно выполнить сборку и не допустить ошибок.

Виды

Конфигурация каркаса крыши зависит от архитектурных особенностей перекрываемого сооружения. Кровля должна учитывать количество несущих опор внутри или снаружи дома, чтобы равномерно распределить ложащуюся на них нагрузку. Различают следующие виды стропил:

1. Наслонные. Наслонными стропилами называют каркас крыши, который опирается как на наружные несущие стены, так и на внутренние. В роли внутренних пор может выступать ряд колонн или капитальная перегородка между комнатами, предусмотренная проектом. Дополнительная внутренняя опора используется в качестве поддержки под коньковый прогон. С помощью наслонных стопил можно перекрывать сооружения большой площади без потери жесткости.

2. Висячие. Стропила висячего имеют опору только в одной точке – в месте стыковки с мауэрлата. Другим концом они опираются друг на друга без поддержки конькового прогона. Такая система подходит для сооружений, в которых не предусматривается внутренняя капитальная стена. Стропильные фермы такого типа имеют устойчивую форму в виде равностороннего треугольника, поэтому не нуждаются в стабилизирующих элементах.

Виды крыш

Зависимость устройства каркаса от уклона

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.

Какие виды используются

Устройство стропильной системы крыши – это довольно сложная конструкция. Порой сделать ее своими руками бывает затруднительно. Трудности ее строительства напрямую зависит от вида крыши самой стропильной системы. Если речь идет о первом, то тут специалисты могут предложить большой выбор вариантов. При строительстве дома можно использовать следующие типы крыш:

• односкатный вариант – это наиболее простая разновидность. Стропильная система односкатной крыши является самой простой, и вы легко ее сможете сделать своими руками. Такой вариант крыши чаще всего используют при строительстве хозяйственных построек или гаражей, но и для небольшого жилого дома он вполне подходит;
• двухскатный вариант – это наиболее часто встречающийся тип крыши. Устройство тут будет посложнее, но построить такую стропильную систему без помощи профессионалов все-таки возможно. Нередко, при желании создать мансардный этаж, используют разновидность двухскатной крыши, ее называют ломанной;
• четырехскатная. Здесь специалисты могут предложить несколько вариантов крыши. Это может быть как шатровая, так и вальмовая конструкция. Строительство такой стропильной системы четырехскатной крыши своими руками будет затруднено, особенно если у вас нет достаточного опыта в подобных работах.

Есть еще и комбинированные варианты, но они могут быть еще сложнее. Как правило, при строительстве небольшого частного дома используется двухскатная крыша. Поэтому именно о ней и пойдет речь дальше. Другие варианты (кроме односкатного) имеют более сложное устройство стропильной системы. Поэтому ее возведение лучше доверить профессионалам.

А стропильные системы какого типа применяются при возведении крыши? Тут стоит рассматривать два основных варианта, а именно:

1. Висячая. Этот вариант системы используется в том случае, если длина стропил не будет превышать шести метров. Его часто используют при возведении крыши над небольшими частными домами. Здесь нижний конец стропил упирается в мауэрлат. Сверху опоры нет. Стропила просто соединяются между собой.
2. Наслонная. В этом случае стропила могут иметь длину до 16 метров. Такой вариант используется в том случае, если посередине дома проходит дополнительная несущая стена или установлены колонны. На них упирается стойка, на которой держится коньковый прогон. Здесь стропила снизу упираются на мауэрлат, а сверху на прогон.

Второй вариант считается более устойчивым, хотя и требует больших затрат материалов и времени на возведения. Также иногда применяется комбинированный тип стропильной системы. Но такой вариант рассматривают при возведении сложной по своей геометрии крыше.

Выбор стропильной системы зависит от размера дома, и типа крыши. Если речь идет о стандартном доме с шириной не более десяти метров, то тут лучше выбрать двухскатный висячий вариант. Для строений с большими размерами используют наслонную стропильную систему.

Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки

Для квадратной беседки 4,5*4,5 метра сделали шатровую крышу, покрытую мягкой черепицей. Угол уклона выбран «пол материал», с учетом снеговых и ветровых нагрузок — 30°. Так как сооружение небольшое, решено делать простую систему (на рисунке ниже). Расстояние между стропильными ногами получается 2,25 м. При длине стропил до 3,5 м нужна доска 40*200 мм. На обвязку использовали брус 90*140 мм.

Схема стропильной системы шатровой крыши для беседки

Собирали стропильную систему на земле, закрепили на опорных столбах, затем установили сплошной настил из ОСБ, после — покрыли гибкой черепицей.

Сначала собрали обвязку, которая будет крепиться к опорным столбам. Далее установили стропила, которые опираются на середину обвязки. Порядок действий тут такой: в середине ставим стойку, на вершине которой будут стыковаться стропильные ноги. В данном варианте эта стойка временная, нам нужна она только на время — пока не соединим первые четыре стропила в центе. В других случаях — для больших домов — эта стойка может оставаться.

Порядок сборки шатровой 4-х скатной крыши: собрали обвязку, к ней прикрепили срединные стропильные ноги

Берем доску нужного сечения, прислоняем к стойке в том месте, где будут они соединяться (зависит от нужного угла наклона). Отмечаем, как надо ее подрезать (вверху, в месте стыка и там, где она стыкуется с обвязкой). Отрезаем все лишнее, еще раз примеряем, корректируем при необходимости. Далее по этой заготовке делаем еще три такие же.

Теперь стропильную систему четырехскатной шатровой крыши можно начать собирать. Больше всего вопросов возникает насчет места соединения стропильных ног в центре. Оптимальный способ — надежный и не слишком сложный — взять кусок бруса подходящего сечения, сделать из него восьмиугольник — для стыковки восьми стропильных ног (четыре угловых и четыре центральных).

Размер граней — по сечению среза стропильных ног

Зафиксировав при помощи гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, проделываем те же операции с угловыми стропилами: берем одну, примеряем, вырезаем, по сделанному шаблону делаем три копии, монтируем.

Стропильная система 4 скатной вальмовой крыши собрана

По тому же принципу делаем полуноги (укороченные стропила). При желании все соединения можно дополнительно усилить уголками или металлическими пластинами, тогда стропильная система четырехскатной крыши будет более надежной и можно будет не бояться даже в самые сильные снегопады.

Испытания прошли успешно

Собранную систему водружаем на стойки беседки, крепим гвоздями, уголками, закрепляем укосами. После этого можно монтировать обрешетку (в данном случае — сплошную) и настилать кровельный материал.

Расчет снеговой нагрузки

Одной из самых больших опасностей для крыши является выпадение большого количества снега, поскольку это приведет к созданию настоящего сугроба, если наклон скатов недостаточно большой. Слабыми местами являются ендовы, выходы слуховых окон и т.д. Под ними шаг стропил выбирается минимальным, чтобы повысить прочность конструкции в том случае, когда снег все же начнет скапливаться. Для проведения расчетов вес сугроба рассчитывается с коэффициентом 0.7. Для компенсации давления снежной массы в ендовах и вблизи каких-либо выступающих над поверхностью крыши конструкций используется сплошная обрешетка, а гидроизоляционный слой делается усиленным.

Вторая сложность заключается в том, что снежный мешок постепенно будет перемещаться по скату и доберется до карнизного свеса. Если вы сделаете данный элемент слишком большим, то вполне ожидаемым явлением будет повреждение карниза или его частичное разрушение.

Давление снега на крышу дома

Рассчитывать снеговую нагрузку нужно с учетом направлений преобладающих ветров и уклона крыши. Здесь используют специальный коэффициент. Например, если угол наклона крыши 20 градусов, а количество скатов – два, то для наветренной стороны выбирают m=0.75, а с подветренной m=1.25. Таблица значений данного параметра приведена в СНиП 2.01.07. Если угол наклона крыши более 60 градусов, то этот коэффициент учитывать не требуется. Таким образом, для обеспечения надежности конструкции крыш, стропильные системы которых создаются своими руками, нужно учесть полную снеговую нагрузку. Она вычисляется по формуле Q1 = Q*m, где Q – это ожидаемая нагрузка от снега, а m – табличное значение. Существует еще такое понятие, как нормативная снеговая нагрузка. Она рассчитывается следующим образом: Q2 = 0.7*Q1. Если снег сносится ветром, то это тоже требуется учитывать.

Разновидности конструкций двускатных крыш

Для начала необходимо разобраться, какие конструкции двускатных крыш бывают, так как придется выбирать наиболее подходящую для конкретного строения.

Простая равносторонняя двускатная конструкция

Простейший вариант двускатной крыши – симметричные скаты

Этот вариант двускатной конструкции можно назвать традиционным и самым применяемым, так как он прост в монтаже и обслуживании, а также отличается долговечностью и надежностью.

Симметрия в этой системе помогает достичь равномерности нагрузки на мауэрлат и несущие стены. При правильном выборе сечения бруса для обустройства стропильной системы и мауэрлата, эти детали обеспечат необходимый для длительной эксплуатации крыши запас прочности. Дополнительной надежности конструкции придадут правильно установленные стойки, подкосы и затяжки.

Недостатком этой системы для обустройства внутри чердачного пространства помещений является то, что после установки стен и потолка большую площадь занимают глухие зоны в угловых областях конструкции, которые остаются незадействованными.

Простая асимметричная двускатная конструкция

Очень интересно смотрятся дома с асимметричной двускатной крышей

Асимметричная двускатная конструкция отличается от традиционной системы тем, что ее скаты располагаются под разным углом. Так, один из них обычно составляет больше 45 градусов, что позволяет увеличить полезную площадь чердачного пространства, в котором вполне можно обустроить жилое помещение, естественно, при должном утеплении.

Еще одним важным достоинством подобной конструкции может стать меньший по площади скат, который рекомендовано спланировать с подветренной стороны строения, где на крыше всегда собирается большое количество снега. Небольшой же по размеру, но с большой крутизной скат не будет задерживать на своей поверхности больших сугробов.

К недостатку асимметричной конструкции можно отнести более сложный ее расчет для достижения равномерного распределения нагрузки на стены дома.

Один скат «изломан» чтобы перекрыть пристройку сбоку дома

Эту двускатную стропильную систему можно назвать редкостью, хотя благодаря такому расположению скатов в чердачном пространстве формируется достаточно большая комната, которая может быть использована под жилое или хозяйственное помещение.

Кроме такой стропильной системы к ломаной двускатной конструкции можно отнести и мансардный вариант установки стропил.

Оба ската «изломаны» — явный выигрыш в полезной площади чердачного помещения

Мансардная ломаная стропильная система способна обеспечить для строения полноценный второй этаж с просторными комнатами, а при усиленном утеплении они могут использоваться в любое время года.

Определение надежности стропильной системы

При устройстве крыши застройщики особое внимание уделяют стропильной системе. Ее необходимо сделать надежной, ведь только от этой системы зависит срок службы кровельной конструкции. 

На надежность стропильной системы обычно влияют следующие моменты:

1. Тип строительной системы должен быть выбран правильно;
2. Узлы стропильной системы должны быть прочно соединены (прочтите: «Узлы деревянных крыш: особенности крепления»);
3. Инженерные расчеты должны производиться точно согласно будущим нагрузкам крыши;
4. Все работы должны выполнять профессиональные плотники и монтажники с определенным опытом работы.

Что из себя представляет шатровая стропильная система?

По сути, шатровая крыша геометрически представляет собой «классическую» пирамиду, то есть фигуру с многоугольником в основании и гранями, являющиеся равнобедренными треугольниками, сходящимися в единой вершине.

В частном строительстве чаще всего применяется пирамида с основанием в виде четырехугольника, хотя для пристроек (башенки, эркеры и т.п.) или легких садовых построек (беседок) практикуется возведение более сложных конструкций, у которых в основании может лежать и правильный шести- или восьмиугольник (иногда даже и больше).

Шатровая крыша не всегда прямоугольная в плане – она может опираться на шесть, восемь и даже больше углов

В данной публикации акцент будет сделан все же на четырёхскатную шатровую крышу. Здесь тоже возможны вариации. «Классикой» считается пирамидальная конструкция, опирающаяся на основание-квадрат, с вершиной, находящейся на перпендикуляре, проходящем через точку пересечения диагоналей основания. В этом случае все четыре ската будут представлять собой абсолютно конгруэнтные треугольники, расположенные под одинаковым углом наклона.

Пирамида с квадратом в основании.

На рисунке-схеме показана пирамида с квадратом в основании – именно ее и будем рассматривать в дальнейшем. К этому чертежу придётся не раз возвращаться по ходу изложения.

Вполне возможно использовать шатровую схему и на прямоугольном здании, у которого длина превышает ширину. Однако, на практике такое применяется нечасто – ввиду ненужного усложнения и расчетов, и монтажа. При подобном варианте скаты, опирающиеся на более короткую стену, становятся длиннее и имеют меньший угол наклона к горизонту, то есть и внешние нагрузки для них уже приходится рассчитывать индивидуально. Для прямоугольных оснований куда больше подойдет вальмовая крыша – она во многом схожа с шатровой, но лучше адаптирована именно к таким условиям.

Для прямоугольного здания лучше подойдет вальмовая стропильная система, которая сродни шатровой, но все же имеет коньковый горизонтальный прогон

Шатровая форма крыши дает немало значимых преимуществ:

Шатровая крыша – это не только внешняя оригинальность здания, но и масса других важных достоинств

• Дом с такой крышей очень выигрышно выделяется на фоне стандартных двухскатных кровель, обладая своеобразной привлекательностью.
• По своим аэродинамическим качествам, то есть по способности противостоять ветровой нагрузке, особенно при шквалистых или даже ураганных порывах, она среди скатных крыш, пожалуй, не имеет равных. Причем сведена к минимуму подъемная составляющая ветровой нагрузки – усилия, пытающегося сорвать кровлю вверх.
• Уникальная пирамидальная форма способствует равномерному распределению всех внешних и внутренних нагрузок на систему крыши и здания в целом.
• При правильном утеплении скатов кровли, такая крыша – оптимальное решение с точки зрения энергосбережения.
• При оптимальном выборе крутизны скатов кровли не будет особых проблем и со снежными наносами.

Желание совместить шатровую систему и мансарду – выполнимо, но серьезно усложняет всю конструкцию крыши.

Недостатком, помимо определенной сложности конструкции, можно назвать то, что четыре одинаковых ската серьезно «съедают» объем чердачного помещения, что осложняет организацию в нем «обитаемой» площади. Чтобы создать жилую мансарду, приходится резко увеличивать крутизну кровли и прибегать к «врезке» дополнительных окон и надстроек. Понятно, что браться самостоятельно за расчет и возведение столь сложной конструкции – просто бессмысленно, так как здесь требуется высокопрофессиональное архитектурное проектирование и монтаж.