Устройство стропильной системы крыши

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

• Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
• На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
• Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу — мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

• Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
• Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
• Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
• Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
• Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
• Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
• Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
• Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Виды и схемы

Начинается сооружение наслонной стропильной крыши с определения угла ее наклона: на этот показатель влияют не столько архитектурные требования, сколько климатические особенности данной местности. Также некоторого учета требует и тип используемого кровельного материала. Там, где часто выпадают осадки, кровлю желательно делать с наибольшим возможным наклоном. В регионах с сильными ветрами крышу рекомендуется применять максимально пологую, из-за угрозы срыва конструкции резкими порывами ветра.

Если на чердаке хочется обустроить жилое помещение, потребуется применение ломанной двухскатной крыши. В таких конструкциях верхние части более пологие, а нижние обладают значительной крутизной. В результате достигается расширение площади чердака, что дает возможность обустроить там мансардное жилище. Данный вид крыши обладает более сложной стропильной схемой двускатной крыши.

Типы каркасов щипцовой крыши

Различают 2 типа каркаса для двухскатной крыши: наслонный и висячий. Первый рекомендуют, когда в строении есть несущие внутренние стены. При устройстве такой системы, по центру устанавливают вертикальную балку, через которую вес кровли передается нагруженной стене, находящейся посредине здания. Обычно такое решение принимают, когда между наружными стенами здания больше 10 м.
В домах, ширина которых не превышает 10 м, обычно нет внутренних нагруженных стен. В этом случае устанавливают висячие стропила, которые опираются на несущие наружные стены. При этом возникают, негативно действующие на стены, распирающие усилия. Чтобы свести на нет это явление, между стропильными ногами монтируют нижние и верхние затяжки таким образом, чтобы образовался треугольник. Иногда в качестве нижних затяжек используют балки перекрытия, что дает возможность устроить на крыше мансардное помещение.

Двухскатная крыша: популярное решение при строительстве домов с жилым чердачным помещением

Монтаж двускатной стропильной системы

В настоящее время строительный рынок предлагает услуги по изготовлению стропильных ферм в индивидуальном исполнении для конкретных построек. Нужно отметить, что такая услуга имеет ряд преимуществ:

1. Гарантированное качество изделий, обеспеченное применением специального оборудования и технологий сборки.
2. Безопасность в противопожарном отношении, поскольку все детали ферм подвергаются антипиреновой обработке.
3. Увеличенный срок службы, который достигается антибактериальной обработкой изделий специальными составами.
4. Простота установки готовых ферм.

Единственным недостатком такого способа установки стропильной системы является относительно высокая стоимость изделий.

Для самостоятельного возведения двускатной крыши можно использовать готовые стропильные фермы, заказанные у профессиональных производителей

Сборка стропильных ферм на земле

Сборка стропил на земле используется в тех случаях, когда непосредственно у дома имеется ровная площадка достаточных размеров для изготовления ферм. При этом монтируются не полные фермы, а жёсткие конструкции из трёх-четырёх деталей, которые могут быть подняты к месту установки усилиями двух-трёх человек. Подъём производится при помощи канатов по слегам. Преимущество такого способа сборки состоит в возможности использования единого шаблона, чем обеспечивается высокая точность изготовления каждого элемента конструкции. Возможный вариант частичного монтажа ферм внизу выглядит следующим образом:

1. Изготовить стапель для сборки ферм. Он представляет собой три площадки, расстояние между которыми соответствует длине сопрягаемых деталей. Их можно собрать из нескольких досок или брусьев, располагаемых в одной горизонтальной плоскости.

2. Для сборки первой фермы нужно взять две стропильных ноги и затяжку — нижнюю или верхнюю.
3. Разложив детали на стапеле, разместить их в соответствии с чертежом фермы и скрепить гвоздями. Проверить заготовку фермы на соответствие размерам, указанным в техдокументации. При необходимости поправить расположение компонентов.

4. Выполнить окончательную фиксацию деталей в узлах фермы, используя дополнительные крепёжные пластины. Гвоздевые пластины можно устанавливать с использованием силовой струбцины, применяя дополнительные подкладки из толстолистовой стали под её губки.

5. Уложить детали второй фермы поверх первой и зафиксировать струбцинами, точно повторяя контуры нижней фермы, которая играет роль шаблона. После сборки второй фермы убрать её в сторону.

6. Изготовить необходимое количество ферм, повторяя операции из предыдущего пункта. Таким образом обеспечивается полное соответствие всех изготовленных ферм.

Монтаж стропильной системы по месту установки производится следующим образом:

1. На крышу поднимаются первые две фермы. Для этого можно использовать наклонный настил из нескольких брусьев и довольно прочные верёвки.

2. Первыми устанавливаются фронтонные фермы по концам крыши. Их нужно выставить строго вертикально и закрепить к мауэрлату временными укосинами.

3. Между фронтонными фермами натягивается строительный шнур перпендикулярно расположению стропильных ног.

4. Каждая последующая ферма устанавливается с соблюдением ранее рассчитанного шага стропил.

5. После установки последней фермы вся конструкция стропильной системы укрепляется прогонами, после чего временные крепления демонтируются.
6. Далее монтируются остальные элементы конструкции — укосины, коньковый брус, лежни, стойки и прочее, предусмотренное в проекте стропильной системы.

Дополнительную прочность крыше придаёт обрешётка, набиваемая в последнюю очередь.

Сборка стропильных ног непосредственно по месту установки

Сборка стропил по месту применяется на крышах небольшого размера. При этом наверх подаются бруски-заготовки, из которых выпиливаются необходимые детали. Монтаж выполняется снизу вверх, начиная с установки стропильных ног. Горизонтальный уровень стропильной системы контролируется по натянутым шнурам, а вертикальность сборки ферм — строительным отвесом. Порядок монтажа такой же: сначала монтируются фронтонные фермы, затем остальные в любом удобном порядке.

Сборка стропильной системы непосредственно на крыше начинается с установки стоек и конькового прогона, на который укладываются стропила

В точности выполняя требования чертежей, можно смонтировать стропильную систему самостоятельно. В одиночку это сделать практически невозможно, поэтому участие одного или двух помощников обязательно.

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.

Материал подготовлен авторами проекта SRBU.RU

Элементы каркаса

Все детали стропильных систем условно можно поделить на два типа:

• Основные. Эти детали формируют каркас кровли, именуемый стропильной системой. Без них не обходится ни одна кровля;
• Дополнительные. К этой группе относятся элементы, которые у одних типов крыш могут присутствовать, а другие обходятся без них. Задачей дополнительных элементов является повышение жесткости и прочность каркаса.

Далее ознакомимся с обоими видами узлов.

Мауэрлат позволяет равномерно распределить нагрузку от кровли на стены

Основные узлы

Итак, к основным узлам и деталям стропильной системы относятся следующие элементы:

Мауэрлат. Это, можно сказать, основа всех кровельных систем, так как на мауэрлат опираются стропильные ноги. Конструкция его предельно простая, по сути, это обычный брус (бревно в бревенчатых домах), уложенный по периметру стен. Его задача заключается в том, чтобы равномерно распределить нагрузку от крыши на стены строения.

Надо сказать, что у двускатной крыши мауэрлат может располагаться не по периметру, а только на боковых стенах, так как на торцевых стенах располагаются фронтоны, представляющие собой продолжение стены;

Стропильные ноги (далее СН), или просто стропила. Эти детали являются несущим элементом, образующим скат и его угол наклона. Они воспринимают на себя ветровую и снеговую нагрузку, а также вес кровельного материала, и передают на стены через мауэрлат и другие элементы.

Стропила бывают боковыми (основными), диагональными (устанавливаются на стыке скатов вальмовых крыш) и укороченными (опираются на мауэрлат диагональные стропила);

Фермой называется конструкция, образованная двумя СН

• Стропильные фермы. Их образуют парные (ответные) стропильные ноги. Надо сказать, что стропильные фермы присутствуют у всех скатных крыш кроме односкатных, так как они не имеют ответных стропил;
• Коньковый узел. Является вершиной стропильной фермы, т.е. образован стыком двух СН. Коньковый узел, как и сами фермы, отсутствует только у односкатных крыш.

Вершина фермы называется коньковым узлом

Вот и все основные узлы деревянных конструкций кровли, которые их формируют.

Дополнительные

К дополнительным деталям можно отнести:

• Прогон. Это горизонтальная балка, которая связывает все СН в пределах одного ската;
• Коньковый прогон. Представляет собой такую же горизонтальную балку, как и обычный прогон, но которая проходит в коньковом узле, т.е. соединяет одновременно две ноги каждой фермы.

Надо сказать, что коньковый прогон может быть установлен несколькими способами – над стыком стропил, по центру стыка, т.е. ноги опираются на прогон, или под стропилами;

Затяжка (ригель, схватка). Представляет собой балку, которая соединяет две ответные ноги, не давая им разъезжаться. Можно сказать, что затяжка снимает распорную нагрузку с несущих стен;

Основные элементы каркаса крыши

• Опоры. Могут подпирать стропила, все виды прогонов или затяжки. Опоры передают нагрузку на внутренние стены здания, колонны либо перекрытия;
• Подкосы (подстропильные ноги). Представляют собой наклонные опоры, на которые возлагается та же функция, что и на вертикальные стойки. Единственное, подпирают они только ноги, т.е. являются одним из элементов деревянных ферм. Подстропильные ноги передают нагрузку на несущие элементы здания, либо на перекрытие;
• Кобылки. Эти элементы образуют свес ската в том случае, если СН не выходят за пределы стен. По сути, они удлиняют СН, т.е. являются их продолжением.

Вот и все элементы, из которых состоят каркасы скатных крыш.

Схема соединения стропильных ног

Узел опирания скользящим вариантом

При существенных пролетах крыши нужно удлинение систем стропильных ног такими вариантами соединения:

1. косым прирубом: торцы стропильных дощечек соединяются сверху болтом с диаметром 12-14 мм под угол 45%,
2. встык: торцы стропильных дощечек обрезаются под угол 90%, накладками дощечек соединения как в шахматах с двух сторон прибиваются гвоздками (ввинчиваются саморезами),
3. внахлест: торцы дощечек обрезаются под любым углом, и дощечки ложатся друг на друга внахлест.

Соединительная система наслонных стропилин с другими конструкционными элементами

Коньковый вариант соединения сверху:

1. Дощечки под угол обрезаются так, чтобы устройство их соединения между собой было крепким, и прибиваются гвоздками с 2-ух сторон.
2. Ноги крепятся прямиком к коньку при помощи запила нужной формы на срезе стропилин.
3. Ноги между собой соединяются внахлест в коньковый верх гвоздками или металлическими саморезами.
4. Применяя любой вид крепежи, следует дополнительно подстраховаться — выполнить укрепление всех систем соединения пластинами из металла или дощечками.
5. Висячие стропилины при больших нагрузках соединяют между собой одинарным или двойным зубом или «в шип» (см. сноску-примечание).

Примечания:

Важные узлы висячих стропилин

1. Соединительная система в шип весьма крепкая, и поэтому часто используется в работе с деревом. Шип — выступающая часть на конце бревна, входящая в гнездо, шпунт или проушину другого бревна. Размер и форма шипа обязана совмещаться с формой и размером гнезда или проушины.
2. соединение зубом: в конце одного бревна вырубается ступенька, в конце другого — углубление; ступенька и выемка должны отвечать друг другу по форме и размеру, тогда соединение бревен будет крепким.

Все узлы соединения ног с другими компонентами кровли для хорошей надежности настаивают добавочных систем крепежа: болтов, дюбелей, скобок или шурупов, при этом в дощечках отверстие изготавливается на 1 мм поменьше диаметра самореза, а скобки забиваются с 2-ух сторон объединяемых компонентов.

Коньковый вариант соединения наслонных стропильных ног между собой вверху при помощи ригеля выполняют вполдерева, когда у объединяемых меж собой бревен вырубают паз в полтолщины бревна и пазы бревен прекрасно входят один в иной. Потом узел крепят болтами и добавочными скобками.

Чтоб крыша была идеальной, стропильные ноги обязаны быть похожими. Для этого заблаговременно нужно сделать шаблон для врезок и запилов других стропилин. Так поступают специалисты.

Кажется, все не тяжело, если есть голова и руки. Но, как в каждом деле, требуется навык: кровля — солидная система, ни один любитель не изготовит конструкции узлов соединения древесной фермы лучше, чем специалист.

Какие бывают двухскатные крыши

В состав двухскатной (или щипцовой) крыши входят два плоских наклонных прямоугольника, которые называются кровельными скатами. При их монтаже соблюдается определенный угол по отношению к внешним стенами постройки. Скатный наклон позволяет природным осадкам стекать вниз естественным путем. Желание сделать свою крышу более интересной и оригинальной выражается в обустройстве неравных наклонов скатов, когда конек располагается не по центру здания. В таком случае длинна скатов будет отличаться друг от друга, что сказывается на рациональности использования подкровельного пространства.

Рекомендации по самостоятельной установке стропильной системы

Монтажные работы можно начинать только после тщательно проведенных расчетов и составления подробного чертежа. При отсутствии должного опыта для расчетов лучше прибегнуть к специальным онлайн-программам. Вообще же работа своими руками требует большой ответственности.

Крепление мауэрлата

Местом установки бруса выступает вся протяженность стен, служащих опорой для стропил. Функция мауэрлата в бревенчатых срубах выполняется верхним венцом. В домах, где в качестве материала для возведения использовался пористый материал (газобетон, пенобетон), мауэрлатом необходимо оформить все несущие стены (это же касается и кирпичных зданий). Другие случаи допускают его монтаж только в промежутках между стропилами.

Так как длины стандартных пиломатериалов не хватает на всю протяженность укладки, проводится их сращивание. Для этого необходимо запилить брус под прямым углом в 90°, используя для скрепления двух частей болты.

Местом укладки мауэрлата обычно выступает центр стены. Также допускается некоторое смещение бруса в сторону, главное, чтобы его срез не находился ближе чем 50 мм от края. Чтобы защитить брус от воздействий влаги, под него рекомендуется уложить гидроизоляционную прослойку из обычного рубероида. Мауэрлат должен быть закреплен максимально надежно, поскольку на кровельные скаты оказывается серьезная ветровая нагрузка.

На способ крепления влияет материал стен:

• монолитные дома. Лучший вариант – фиксация анкерными болтами;
• деревянные или бревенчатые срубы – крепление деревянными нагелями или скобами;
• газобетон, пенобетон. Обычно используются шпильки или арматура;
• если дом дает усадку, рекомендуется применить скользящие крепежи.

В качестве дополнительных мер место крепления можно усилить отожженной проволокой.

Сборка ферм

Есть два варианта реализации этой процедуры. В первом варианте брус монтируется непосредственно по месту установки. Подходит для небольших построек, когда работа на высоте по выполнению замеров и подрезок не вызывает затруднений из-за габаритов стропильных ног.

Второй вариант – сборка внизу. В этом случае раскладки и скрепление составляющих элементов стропильной системы происходят на земле, а потом готовые конструкции поднимаются наверх. Как следствие, высотные работы сводятся к минимуму и выполняются намного быстрее. Чтобы подать и выставить стропильные пары, обычно требуются специальные механизмы из-за значительного веса конструкций.

Для удобства сборки однотипных элементов практикуется использование шаблонов, изготовленных из досок. Это дает возможность получить на выходе абсолютно одинаковые фермы.

Крепление к мауэрлату

Готовые пары необходимо поднять на поверхность крыши и присоединить к мауэрлату. Чтобы облегчить процедуру, ноги еще на земле оснащаются специальными запилами в нижней части. Первыми монтируются торцевые конструкции: их располагают друг напротив друга со стороны фронтона. Чтобы правильно поставить две первые пары, используются временные стяжки. Между установленными фермами протягивают бечевку, которая служит ориентиром для промежуточных пар, обозначая по ходу дела уровень конька. В завершении этого этапа монтируют специальную коньковую опору. В случае необходимости длину стропильных ног можно по месту нарастить.

Установка конька

Для его создания необходимо правильно скрепить все стропильные ноги. Методик сращивания несколько – как с применением опорного бруса, так и без него. Более современное решение – использование специальных промежуточных фиксаторов из стали с возможностью регулировки.

Обустройство обрешетки

Назначением обрешетки является облегчение перемещения по крыше и обеспечение надежного основания для финишного покрытия. Именно характеристики кровельного материала оказывают решающее влияние на параметры каркаса. Сплошную обрешетку применяют в случае обустройства мягкой кровли. Шаг каркаса под металлочерепицу составляет примерно 35 см, а под профнастил или шифер – 44 см.

Для монтажа стропильной системы двухскатной крыши лучше всего выбирать погожий осенний или весенний день, предварительно заручившись поддержкой 2-3 помощников.

Окончательный успех работы во многом зависит от правильно составленного чертежа.

Конденсат водяных паров и другие проблемы ↑

В жилом помещении стропильная система испытывает переменное воздействие горячего и холодного воздуха. Поэтому появление конденсата водяных паров на поверхности металлической стропильной системы практически неизбежно. В результате начинаются коррозионные процессы и металл ржавеет. Без правильной обработки и надлежащего ухода уже через несколько лет понадобится серьезный ремонт кровли, поэтому при монтаже стропильных систем из металла следует строго придерживаться технологического процесса. Все металлические части нужно обработать антикоррозийной грунтовкой и покрасить.

Кроме того, металлическая стропильная система — удовольствие достаточно дорогое. Помимо стоимости собственно конструкции следует учесть расходы на ее доставку к месту строительства, подъем довольно тяжелых элементов к месту монтажа, расходы на обработку металла защитными составами, покраску и т. п. Наконец, необходимо просчитать, выдержит ли основание дома нагрузку в виде металлических стропил.

Тяжелый вес металлических ферм, из которых делают стропила, может сыграть злую шутку с владельцами строения в случае пожара. Уже через четверть часа после возгорания в здании тяжелые кровельные балки могут обрушиться, после чего понадобятся масштабные восстановительные работы.

Крепление металлических стропил между собой