Малоэтажное строительство очень часто затевается людьми, которые до этого не имели ничего общего с возведением домов. Чтобы здание получилось качественное и долговечное, приходится уделять внимание каждой мелочи. Когда с фундаментом и стенами покончено, наступает черед крыши, которая не может существовать без специальной опорной конструкции – стропильной системы. Здесь важно понять, какие элементы должны быть применены, как выбирать строительный материал – деревянные стропила или металлические, и как грамотно подойти к их установке. Однако чтобы разобраться в этом вопросе, стоит начать с азов.
Определение и критерии выбора материала ↑
Стропильная система представляет собой несущую конструкцию, на которую осуществляется монтаж кровли. Задача стропил выдержать и перераспределить вес всех нагрузок, которым подвергается крыша: снежный покров, сильный ветер, дождь и иные природные аномалии.
Каждый элемент стропильной системы имеет собственную функцию, и этот фактор стоит учитывать при создании конструкции:
- Стропильные ноги – должны обладать высоким запасом прочности, чтобы выдерживать нагрузку всей кровли.
- Мауэрлат – это брус, уложенный поверх возведенных стен, который равномерно перераспределяет вес от стропил.
- Стойки – деревянные балки, имеющие вертикальное расположение.
- Стяжки – на них ложится вся нагрузка от растягивающих усилий крыши.
- Обрешетка – основа, на которую в дальнейшем укладывают кровлю. Брусья конструкции монтируют перпендикулярно расположению стропильных ног.
Стропильная система – это та основа, на которой базируется крыша всего дома
Классическим решением для стропильной системы является древесина, однако это не единственный возможный вариант. Можно встретить предложения на изготовление стропил из следующих материалов:
- Древесина, как уже говорилось, наиболее востребованный материал.
- Железобетон. Возможны три конфигурации: стропильные системы, фермы или панели.
- Металл.
Выбор материала осуществляется обычно при помощи трех факторов:
- его стоимость;
- сложность монтажа;
- соответствие конструкции возводимого здания.
Кроме того, немаловажную роль играют и параметры кровли. Не зная их, невозможно принять окончательное решение. Из чего будут сделаны стропила зависит от:
- огнестойкости;
- срока службы;
- требуемого размера пролетов;
- угла наклона;
- теплотехнических показателей.
Конструктивные элементы стропильной системы двускатной крыши
И все-таки лидер в возведении данного элемента здания – деревянные стропильные конструкции, которые, благодаря разнообразию технологии, могут соответствовать практически любым проектным требованиям.
Монтаж стропил своими руками
Расчёт угла наклона нагрузок
В принципе любой владелец может сам рассчитать необходимые параметры двускатной крыши, однако желательно поручить эту работу профессионалам. Тогда вы будете уверены в точности результатов, а это даст гарантию, что конструкция получится надежной.
Когда вы будете определять угол наклона, вам необходимо обратить внимание на следующие моменты:
- Для некоторых кровельных материалов угол 15 градусов может оказаться неподходящим. Поэтому прежде чем приступать к расчету стропильной системы, вы должны решить, какой тип покрытия будете использовать.
- Если вы выбрали угол наклона более 45 градусов, то имейте в виду, что это приведет к увеличению затрат на приобретение элементов кровельного пирога.
Рассчитывая конструкцию, необходимо закладывать максимальную нагрузку от воздействия снега на уровне 80-320 кг/м2. Если для крыши был выбран угол наклона до 25 градусов, то расчётный коэффициент будет равен 1, а для конструкции с уклоном от 25 до 60 градусов — 0,7. На практике это будет означать, что, если 1 квадратный метр покрытия рассчитан на нагрузку 140 кг снежного покрова, то для крыши, у которой угол наклона ската составляет 40 градусов, нагрузка будет равна 140*0,7=98 кг/м2.
Определить ветровую нагрузку можно при помощи коэффициента аэродинамического влияния и колебания ветрового давления. Расчёт показателя постоянной нагрузки производится путем сложения веса всех элементов кровельного пирога, который в среднем не превышает 40-50 кг/м2.
Основываясь на полученных результатах, можно определить показатель общей нагрузки на кровлю, а уже по этим данным можно рассчитать число стропильных ног, их размеры и сечение.
Монтаж мауэрлата и стропил
Первым этапом установки стропил своими руками является монтаж мауэрлата. Он в обязательном порядке должен быть закреплен анкерными болтами к продольным стенам.
После этого переходят к следующим этапам, которые должны быть выполнены в определенной последовательности:
Вначале нужно изготовить шаблон, который потребуется для изготовления стропильной системы. Просто берем две доски и скрепляем их друг с другом гвоздями.
Эти ножницы нужно установить двумя краями там, где вы будете крепить стропильные ноги. Для фиксации угла между балками устанавливают поперечную перекладину.
Теперь нужно изготовить другой шаблон: на этот раз для него нам потребуется фанера, с его помощью мы сможем сделать монтажные запилы на стропилах.
Используя шаблон, нужно вырезать на стропилах монтажные запилы, после чего их скрепляют друг с другом под заранее рассчитанным углом наклона ската. По завершении этих действий у нас должна получиться стропильная ферма.
Готовые фермы переносят на крышу и фиксируют к мауэрлату:
- Сначала нужно закрепить фронтальные фермы;
- Между верхними точками фронтальных ферм придётся натянуть шпагат. По нему мы будем знать место, где должен проходить конек, также он послужит нам подсказкой, когда мы начнем устанавливать остальные стропильные ноги.
Теперь можно установить оставшиеся фермы, помня о том, что стропильные элементы нужно размещать на расстоянии не менее 0,6 м друг от друга.
В некоторых случаях может понадобиться усилить конструкцию ферм. Для этого используют подпоры, ригели или подкосы.
Заключительным этапом является монтаж конькового прогона. Его устанавливают на специальные опоры, после чего к нему крепят короткие, диагональные и промежуточные стропила.
Стропила из дерева: преимущества и недостатки ↑
Обычно для изготовления стропил используется древесина хвойных пород. К ней весьма серьезны требования по сортности, наличию дефектов и ряду иных показателей, основной из которых влажность (не более 18%). Кроме того, согласно СНиП кровельные конструкции обязаны выдерживать совокупную нагрузку порядка 200 кг на один квадратный метр. Это значит, что толщина и прочностные показатели бруса должны быть высоки.
Важно! Оптимальным считается сечение стропил, равное 50×150 мм, при этом величина площади поперечного сечения должна быть не менее 50 кв. см.
Иногда случается, что доски для стропильной системы не соответствуют заявленным требованиям. В таком случае их соединяют вместе, наращивая необходимые величины длины или ширины.
К основным недостаткам древесного материала относятся:
- огнеопасность;
- восприимчивость к вредителям;
- недостаточный выбор брусьев по длине при строительстве больших зданий.
Для производства стропил используется брус сечением 50х150 мм
Первые два фактора нейтрализуются при помощи специальных средств, регулярное нанесение которых и пропитка древесины до начала монтажных работ помогают справиться с природными особенностями дерева. Что касается третьего момента, то здесь возможны два решения: наращивание длины при помощи соединения необходимых элементов или выбор иного материала.
Обычно останавливают на первом варианте, несмотря на трудоемкость данного процесса. Причина в преимуществах деревянных стропил перед другими системами:
- Экологичность материала;
- Небольшой вес;
- Возможность проведения монтажа без участия строительных машин;
- Невысокая стоимость;
- Возможность корректировки размера на рабочем участке;
- Многообразие способов крепления элементов системы между собой и к стенам дома.
Таким образом, получается, что древесина – это не только дань традиции, но и действительно удобное решение при разработке и монтаже стропильной системы.
Дерево – материал наиболее часто используемый для стропил
Виды
Стропильные системы бывают двух видов – с висячими и наслонными несущими элементами. Тот или другой тип применяется в различных случаях – в зависимости от размера дома и других факторов.
| Система с висячими стропилами. Висячие стропила подразумевают конструкцию треугольной формы, имеющую на стене две точки опоры. Ноги испытывают значительные нагрузки, во избежание нагрузок используются затяжки. Нижняя затяжка часто выступает в качестве балки перекрытия, а при строительстве мансарды может служить основой её пола. |
|
| Система с наслонными стропилами. От висячих, наслонные стропила отличаются тем, что имеют дополнительную точку опоры – среднюю, обычно для этого используется стойка, расположенная посредине. Подходит для строения больших домов, где пролёты превышают шесть метров. Так достигается большая надёжность и жёсткость конструкции. |
|
Типы стропильных систем ↑
Деревянные стропильные системы представлены тремя типами:
- Наслонные;
- Висячие;
- Стропильные фермы.
Каждая конструкция имеет свои особенности и рекомендации для проведения монтажа.
Наслонные стропила и их характеристики ↑
Считаются самым недорогим и наиболее распространенным решением при строительстве домов. Их основной конструктивной особенностью является то, что упор системы осуществляется не только на периметр внешних стен, но и на внутреннюю несущую стену или заменяющую ее опору. Такой подход позволяет увеличить ширину стропильной системы.
Важно! Наслонные стропила испытывают только один вид нагрузки – на изгиб, что повышает их прочностные показатели и срок службы.
Наслонные стропила получили распространение в домах со следующими параметрами:
- Для односкатных крыш – при ширине дома до 7 метров;
- Для двухскатных крыш – ширина здания до 18 метров при увеличении числа стоек от 1 до 3;
- Для четырех- и двухскатных крыш – при угле наклона до 40 градусов.
Наслонные стропила – недорогое и надежное решение для формирования крыши здания
Удобство наслонных стропил заключается в том, что они отлично устанавливаются практически в любом здании. Удобная схема, несложный монтаж и классическое решение крыши – все это служит стабилизатором спроса на стропильные системы такого рода.
Основной особенностью монтажа этой стропильной системы является то, что после укладки мауэрлата на него стоит постелить гидроизоляционный слой. И только следующим этапом станет установка стропильных ног.
Важно!
Наслонные стропила помогают создать более легкую крышу, чем при использовании иных конструкций.
Но не всякая конфигурация строящегося дома позволяет произвести в нем установку наслонных стропил. Иногда стоит воспользоваться альтернативным вариантом.
Особенности висячих стропил ↑
О монтаже висячих стропил стоит задуматься, если конструкция здания не предусматривает наличие внутренних несущих стен. Рекомендуемая ширина пролета в данном случае может колебаться от 6 до 12 метров. В редких случаях возможно еще большее расстояние, но требования к конструкции стропильной системы ужесточатся.
Особенность висячих стропил в том, что они всем весом ложатся на внешние несущие стены
Висячие стропила давят всем весом крыши на наружные стены здания. Для обеспечения более жесткой конструкции в системе стропил используется стяжка, которая и обеспечивает оптимальную жесткость конструкции.
Крепление стропил осуществляется в распор, а чердачное перекрытие, если оно есть, крепится непосредственно к стропильным фермам. Чаще всего подобные конструкции находят применение в домах с одно-, двух- или четырехскатными крышами.
Для информации! Висячие системы монтируются отдельно, и на крышу устанавливается уже готовая конфигурация стропил
Третье решение для монтажа стропильной деревянной системы – это фермы. К сожалению, они практически не встречаются в малоэтажном строительстве. В тех редких случаях, когда они применимы, можно увидеть сложную решетчатую систему, где распределение нагрузки происходит разными методами.
Из каких элементов состоит конструкция крыши деревянного дома
Существует большое разнообразие типовых стропильных систем, но каждый мастер вносит свои изменения с учетом конкретных особенностей здания и наличия сортамента пиломатериалов.
Мауэрлат
Используется как несущая конструкция пяток стропильных ног, изготавливается из бруса 100×100 мм. Если нет бруса, то для мауэрлата можно использовать двойные доски толщиной 50 мм. В срубах не применяются, функцию мауэрлата выполняет верхний венец. Для увеличения устойчивости фиксируется к нижним венцам металлическими шкантами. В каркасных деревянных домах этот элемент конструкции стропильной системы устанавливается, он позволяет равномерно распределять точечные нагрузки по всему периметру несущих стен и предупреждает прогиб непрочного обвязочного верхнего пояса.
Мауэрлат
Стропила
Главный элемент конструкции крыши, формирует ее геометрию и внешний вид. Стропильные ноги воспринимают на себя все нагрузки, в том числе и вес кровельных покрытий. Чаще всего изготавливаются из досок 50×150 мм, шаг стропильных ног рассчитывается индивидуально или может быть стандартным. Стандартный шаг применяется в тех случаях, когда планируется строить теплую крышу. Делается это для упрощения и ускорения процесса монтажа кровельного пирога. Дело в том, что все утеплители, вне зависимости от материала изготовления, имеют ширину 60 см. Стандартный шаг стропильных ног в пределах 57–58 см, что позволяет сразу устанавливать в ниши утеплители без предварительной подгонки размеров.
Стропила
Для стропил нужно выбирать только качественные доски, если длины недостаточно, то их разрешается наращивать.
Сращивание стропил по длине
В зависимости от длины стропил, типа кровельной системы и климатической зоны расположения здания подбираются варианты и места установок прогонов, упоров и раскосов. Пятки стропильных ног могут фиксироваться к мауэрлату или верхнему венцу жестко или при помощи специальных соединений, позволяющих совершать возвратно/поступательные движения во время усадки и изменения линейных параметров деревянного дома.
Прогоны
Служат точкой упора длинных стропильных ног, не позволяют стропильной системе прогибаться под воздействием различных усилий. Очень часто применяются в мансардных крышах, за счет них удается существенно увеличить высоту жилых помещений.
Прогоны изготавливаются из бруса, вертикальные ноги упираются о несущие конструкции дома. В зависимости от места монтажа могут быть боковыми или коньковыми.
Прогон — деревянный брус, с назначением поддерживать стропила (не дать им прогнуться)
Затяжки
Специальные балки, устанавливается специально для упора стропильных ног в случае отсутствия мауэрлата. Затяжки одновременно служат потолочными балками перекрытия. Изготавливаются из бруса 100×100 мм или досок 50×100 мм. Снимают распирающие нагрузки со стен деревянного дома, рекомендуются к использованию во время капитального ремонта старых строений. Затяжки значительно повышают устойчивость конструкции крыши, к ним могут дополнительно фиксироваться нижние части вертикальных опор.
Затяжка стропилы
Жесткое защемление коньковой балки между двумя стропильными затяжками. Такой узел соединения стропил обеспечивает высокую жесткость стропильной системы
Стойки
Монтируются в вертикальном положении, принимают на себя изгибающие нагрузки на стропила. Количество и расстояние между стойками рассчитывается индивидуально для каждой конструкции крыши. Элементы изготавливаются из бруса 100×100 мм, в верхней части делается косой запил с таким расчетом, чтобы упор был по всей поверхности. Для исключения скольжения применяются специальные методы фиксации или набиваются упорные доски.
Стойки
Подкосы
Могут работать самостоятельно или в паре со стойками, упираются о стропильные ноги под прямым углом. Целесообразность установки подкосов определяет опытный кровельщик. Если планируется использовать чердачные помещения под мансарду, то подкосы не делаются – они значительно уменьшают свободное пространство. Удерживают относительно небольшие нагрузки, могут изготавливаться из таких же досок, как и стропильные ноги.
Подкосы
Растяжки
Соединяют две стропильные ноги в единую ферму, противодействуют распирающим усилиям. Растяжки работают на растяжение, что позволяет применять для них тонкие доски. Дело в том, что доски на растяжение работают значительно лучше, чем на сжатие.
Растяжки и другие элементы на схеме
Лежень
Продольная балка посредине коробки деревянного дома. Рекомендуется устанавливать в тех случаях, когда конструкция стропильной системы требует прогона под коньком. Элемент может быть цельным или наращенным, материал изготовления – брус 100×100 мм. Лежень обязательно должен располагаться над несущими перегородками деревянного дома, об него упираются нижние части вертикальных стоек конькового прогона.
Лежень на схеме
Обрешетка
Цены на OSB (ориентированно-стружечные плиты)
OSB (ориентированно-стружечные плиты)
Тип зависит от кровельных материалов. Под мягкие покрытия деревянных домов делается только сплошная обрешетка из плит ОСП или клееной фанеры, есть варианты изготовления сплошной обрешетки их обрезных досок. Но они применяются очень редко – дорого, долго и сложно.
Под металлические или штучные кровельные материалы обрешетка делается из необрезных или обрезных досок и реек. Шаг обрешетки подбирается с учетом технических параметров покрытий.
Стыковать элементы обрешетки по длине следует на стропиле, закрепляя каждый из концов гвоздями или скобами
Контробрешетка
Этот элемент конструкции стропильной системы устанавливается только для теплых крыш с утеплителем из минеральной ваты. Задача контробрешетки – обеспечивать эффективную естественную вентиляцию подкровельного пространства.
Схема устройства кровли
Минеральная вата очень негативно относится к увеличению показателей относительной влажности, показатели ее теплопроводности увеличиваются в разы, эффективность утепления существенно понижается. Кроме того, длительный контакт влажной минваты с деревянными конструкциями стропильной системы становится причиной появления гнилостных процессов со всеми негативными последствиями. Никакие самые современные парозащитные барьеры не могут полностью исключить проникновение пара в вату. Для удаления требуется вентиляция, но не накрывать утеплитель нельзя, холодный ветер выдувает теплый воздух, что также понижает показатели теплосбережения. Для решения проблемы используется специальная ветрозащита, позволяющая испаряться влаге и защищать минвату от ветра. Влага должна постоянно удаляться, для этого и делается контробрешетка. Между ветрозащитой и кровельными материалами есть продухи, процесс естественной вентиляции эффективно удаляет испарившуюся из минеральной ваты влагу.
Ветрозащитная пленка
Цены на ветрозащитные мембраны
Ветрозащитная мембрана
Кобылки
Применяются для экономного увеличения длины стропильных ног. К толстым доскам прибиваются тонкие, они не несут значительных нагрузок. За счет удлинения стропилин удается увеличить защиту фасадных стен деревянного дома, отрегулировать параметры карнизного свеса.
Кобылки
Изготовление и монтаж деревянных стропильных систем ↑
Если раньше деревянные конструкции стропил собирали по факту на территории строящегося объекта, то теперь в этом нет необходимости. Имея на руках проект дома, очень легко заказать необходимую конфигурацию на предприятиях, занимающихся подобным типом работ.
Стропильные системы для крыш сложной конфигурации должны рассчитываться и монтироваться специалистами
Такое решение позволит получить стропила с точно выполненными размерами и надежным креплением. От строителей потребуется только собрать из заготовок необходимую конструкцию и поднять ее для установки на несущие стены дома.
Если же все-таки есть желание выполнить самостоятельно все работы, то стоит придерживаться строгой последовательности и соблюдения ряда условий. В инструкции по монтажу можно встретить следующие требования:
- Обработка всех деревянных элементов антисептиком и противопожарными составами. В первую очередь это касается мауэрлатов и опор внутренних несущих стен.
- Стропильные ноги одним концом упираются в мауэрлат, лежащий на наружных стенах здания. В качестве крепления используется врубка и гвозди.
- Для наслонных стропил стоит учитывать ширину здания, так как если ее величина менее 6,5 метров, то использовать опору на внутреннюю стену нет необходимости. Если ширина колеблется до 12 метров, то требуется одна промежуточная опора, если более 12 метров – две.
- Монтаж ведется снизу вверх.
- К высоте мауэрлата выдвинуто особое требование – над высотой чердачного перекрытия он должен возвышаться не менее чем на 400 мм.
- Крепеж вертикальных стоек осуществляется при помощи двух альтернативных методов: врубка потайным шпоном в лежни и дополнительное укрепление гвоздями.
- Стойки выверяются по отвесу и оснащаются парой раскреплений. Это помогает сохранить целостность конструкции при сильном ветре или иных плохих погодных условиях.
- Параллельно коньку укладывается прогон, который допустимо изготавливать путем наращивания досок до необходимого сечения.
- Прогон служит опорой верхних концов стропильных ног.
Традиционно стропила монтируют сразу на строительной площадке, однако можно заказать готовую конструкцию на производстве
Важно! Некоторые проекты допускают упор стропил сразу в стойки, без участия прогона.
- В коньке стропила соединяются накладками.
Если говорить о последовательности работ, то сначала монтируются согласно проекту две крайние пары, а потом уже и остальные элементы.
Важно! Верхняя часть первых пар должна иметь строго горизонтальное расположение.
После установки стропильных ног, можно начинать работы по установке обрешетки, а затем продолжить и остальные кровельные работы.
Способы соединения стропил
Основные способы, которыми соединяются стропила, показаны на Рис. 3, они зависят от воздействия различных сил. Стропильная нога должна быть врублена в затяжку на расстоянии 250-300 мм от ее конца, чтобы не вызвать скола (заштрихованная область на Рис. 3,а). Для улучшения соединения, в ноге бруса можно сделать шип или зуб, размером в четверть от высоты затяжки.
Чтобы площадь опоры для бруса стропил была больше, его врубают двойным зубом (Рис. 3,б), где высота первого – пятая часть от высоты затяжки, а высота второго – третья часть. Для первого на затяжке обустраивается и упор и шип, а для второго зуба вырубается только один упор.
Рисунок 3. Основные способы соединения стропил (описание в тексте).
Скрепление стропильной ноги и горизонтального бруса можно осуществить с помощью болтов или хомутов (Рис. 3,в). При соединении болтами происходит небольшое ослабление сечений и бруса ноги и затяжки, поэтому чаще всего используют все же хомуты.
На Рис.5,г наглядно показано, как соединяются бабка в коньке и с подкосами фермы. Для надежного соединения в бабке выдалбливается гнездо, а в подкосе нужно вырубить шип. Вся конструкция закрепляется для придания большей жесткости скобами и хомутами. Если затяжка составная, то ее сращивают с помощью зуба, болтов и металлических накладок.
Стропильные ноги и затяжки могут иметь свес для стока воды не меньше 55 см от линии несущей деревянной стены (Рис. 3,д). Мауэрлат по периметру кирпичных или бетонных стен размещают на 100-150 мм выше верха перекрытия чердака и изолируют от камня прокладкой (Рис. 3,е). На последнем рисунке просматривается, что на стропила надет хомут из проволоки толщиной около 5 мм, который прикреплен к штырю, вбитому в стену. Это скрепление необходимо для того, чтобы крышу не сорвало сильным ветром.
Выводы ↑
Без стропильной конструкции построить уютный деревянный дом невозможно. Также не будет комфорта в новом здании, если монтаж проведен с ошибками и недочетами. Поэтому стоит выбирать: заказать готовую стропильную систему или же пригласить профессиональных мастеров, чтобы они согласно проекту собрали необходимую конфигурацию.
Важен точный расчет стропильной системы под нагрузки кровли
Самостоятельно браться за такие работы лучше не стоит – слишком уж много нюансов надо учесть при работе с деревянным материалом. Чтобы стропила радовали качеством, как и весь дом, стоит ответственно решать вопросы по их монтажу.
