Виды и особенности стропильных конструкций

Чтобы отстроенный дом прослужил много лет, будучи крепким и надежным, ему нужен не только хороший фундамент. Не менее значимым элементом является стропильная система крыши, которая принимает на себя все превратности непогоды. И она с честью должна выдержать нагрузки в виде порывов ветра, обильных снегопадов и сильных ливней. Поговорим о том, как устроена и как правильно построить эту систему.

Виды крыш

В настоящее время для жилых домов и хозяйственных построек используется около десяти различных видов крыш. Некоторые из них более привычны для нас, другие встречаются очень редко. Основными вариантами конструкций являются.

Скатные крыши, изготавливаемые с использованием прямых стропильных систем:

  • односкатные;
  • двухскатные;
  • четырехскатные – вальмовые и полувальмовые (с коньком) и шатровые (без конька);
  • многощипцовые:
  • конические.

Скатные крыши с криволинейными стропилами:

  • полукруглые;
  • полусферические.

Практически все виды крыш имеют в своей основе специальные детали, обеспечивающие кровле необходимую прочность и придающие ей желаемую форму. Речь идет о стропилах.

Устройство двускатной крыши своими руками

Постройка загородного дома сопряжена с немалыми расходами. Поэтому многие люди ищут варианты удешевления этого процесса за счёт использования современных материалов и технологий. В настоящее время очень популярными стали каркасные здания с двускатными кровлями. Это происходит во многом по той причине, что выполнить такую конструкцию по силам даже человеку с минимальными знаниями строительного дела при соответствующей предварительной подготовке.

Устройство двускатной крыши своими руками

Двускатная крыша образуется стропильными фермами треугольной формы, соединёнными между собой продольным верхним брусом (коньковым прогоном) и обрешёткой

Устройство двускатной крыши своими руками

Однако сооружение крыши — ответственный момент, требующий серьёзного отношения. Нужно рассчитать:

Устройство двускатной крыши своими руками
  • правильный угол наклона;
  • длину стропил;
  • расстояние между ними;
  • способы соединения различных деталей между собой.
Устройство двускатной крыши своими руками

Без опыта производства таких работ не стоит браться за сложные конструкции, но построить небольшой дом с простой двускатной крышей вполне по силам своими руками.

Устройство двускатной крыши своими руками

Устройство двускатной крыши своими руками

Требования предъявляемые к стропильной системе

Жесткость

Прежде всего, каждая деталь системы, а также места соединений обязаны быть жесткими, не деформируясь ни при усилии сдвига, ни при усилии распора. Основа всей конструкции – треугольник. Именно такую форму имеют рамы (фермы), которые закрепляются параллельно друг другу. Их жесткая фиксация обеспечивает крыше необходимую устойчивость. А вот если фермы получились подвижными, недалеко и до беды. Такая неполноценная крыша и сама может разрушиться, и стены обвалить.

Небольшой вес

Крыша не должна быть тяжелой, поэтому систему стропил, как правило, делают из дерева. Если же вес кровли солидный, то несущую основу делают из металла. Или берут хвойное дерево, не ниже первого сорта, с влажностью ниже 18 процентов. Использование антисептической обработки и применение антипиренов для защиты от огня – два обязательных условия. Тогда узлы крепления стропильной системы кровли будут прочными и крепкими.

Высокое качество материала

Дерево для стропил должно быть следующим:

  • Древесина берется 1 — 3 сорта. Трещин и сучков должно быть по минимуму. На метр может быть 3 сучка высотой не более 3 см. Трещины допустимы не по всей глубине, длиной до половины длины доски.
  • Несущие элементы делают из деревянных деталей толщиной от 5 см, площадью от 40 см2.
  • Хвойные доски могут быть длиной до 6,5 м, а лиственные – до 4,5 м.
  • Прогоны, подушки и мауэрлат делают из твердых лиственных пород дерева. Их обрабатывают антисептиком.

Крепеж верхней части стропил

Соединение стропил в коньке может быть выполняться различными способами в зависимости от типа системы и других особенностей конструкции.

При наличии конькового прогона верхняя автовеломоточасть ноги обрезается лещадь углом, соответствующем углу наклона ската кровли, далее устанавливается срезом к коньковому брусу и крепится гвоздями неужели саморезами. Для усиления конструкции дозволено использовать дополнительные металлические накладки. В некоторых случаях выполняется врубка шипа стропила в паз в коньке.

Читайте также:  Как покрыть крышу профнастилом своими руками пошаговая инструкция

Для крепления висячих стропил посереди собой в коньковой части используются следующие способы

Соединение стропил внахлест. В этом случае в верхних торцах, уложенных внахлест, неизбежно выполнить устье для соединения с помощью болта или резьбовый шпильки. Важно использовать широкие шайбы, чтобы крепь не повредил древесину подле нагрузках. С обрезкой торцов лещадь углом. Верхние концы подрезаются таким образом, чтоб соединение торцов было вертикальным, ага стропила располагались лещадь углом, заданным проектом крыши. Чтобы обеспечить необходимую вибропрочность узла, используются пластины ради соединения стропил. Крепеж «шип-паз». Как и в предыдущем случае, стропила располагаются лещадь заданным углом. В верхней части выполняется пазо-шиповое соединение, которое дополняется металлическим крепежом. Также применяется прикрепление одинарным неужели двойным зубом (если кровелька рассчитана на повышенные нагрузки).

Строительство сооружений из бруса неужели бревна требует особого подхода к возведению стропильной системы. Если особняк имеет фронтоны из стенового материала, усадка постройки очевидно повлияет на конструкцию каркаса – его исключено делать жестким, чтоб избежать деформации

. Соединение стропил болтами в коньковой части в комплексе С скользящим креплением на стенах обеспечивает необходимую живость стропильной системы. Кроме того, дозволено применять специальные подвижные коньковые крепления из металла.

Как рассчитать систему стропил?

Схема стропильной системы.

Чтобы выполнить расчет системы стропил, понадобится учитывать все нагрузки, которые будут передаваться на стропила.

Нагрузки разделяются на следующие виды:

  1. Непрерывные (вес пирога кровли).
  2. Временные (нагрузка от ветра, вес снега, людей, которые поднимаются на крышу для выполнения ремонтных работ).
  3. Особые. К данному виду можно отнести, к примеру, сейсмическую нагрузку.

Определение нагрузки снега нужно выполнять исходя из климатических условий определенного региона. Понадобится использовать такую формулу: S = Sg * u, где u — коэффициент, который зависит от уклона кровли, а Sg — расчетный показатель веса нагрузки снега на 1 м² покрытия. Данный параметр надо определять по таблицам. В процессе определения нагрузки ветра надо учитывать следующие показатели:

  1. Высота конструкции.
  2. Тип местности.
  3. Нормативное значение нагрузки ветра.

Нужные таблицы и расчетные формулы можно найти в строительных нормах. В большинстве случаев данные расчеты производятся проектировщиками. Если планируется рассчитать ферму самостоятельно, то нужно знать, что малейшая ошибка может привести к тому, что система кровли будет ненадежной.

Материал

Из чего собирается стропильная система? Вариантов здесь не очень много:

Материал
  • Профильная труба, двутавр или швеллер. Их применение оправдано при особенно жестких требованиях к прочности — значительные ветровые или снеговые нагрузки. Они обладают прочностью на изгиб, мало уступающей таковой у прутка того же сечения;

Металлическая стропильная система двухскатной крыши.

Материал
  • Брус или доска. В большинстве случаев висячие и наслонные стропила изготавливаются из указанных материалов. Как правило, пиломатериалы монтируются в положении «на ребре»: так обеспечивается максимальная жесткость конструкции при минимальном сечении каркаса.

Требования

Материал

Из каких именно пиломатериалов изготавливаются висячие конструкции? Как правило, в роли сырья выступает древесина хвойных пород (сосна, ель, пихта, реже — кедр или лиственница).

Древесина не должна иметь пороков, влияющих на ее прочность, на сжатие и изгиб:

Материал
Иллюстрация Описание
Косослоя — значительного отклонения направления волокон от продольной оси доски или бруса.
Гнили.
Сучков — кроме сросшихся.
Трещин — значительной длины, прежде всего косых.
Проростей.
Смоляных карманов.

Древесина стропил (как и все остальные элементы стропильной системы) в обязательном порядке обрабатываются антисептиком. Он не только защитит дерево от грибка и насекомых, но и сделает его менее горючим: в состав всех современных антисептических грунтов входят антипиреновые добавки.

Материал

Сечение

Расчет ширины пролета висячих стропил линейно взаимосвязан с их сечением и обратно — с шагом стропил. Вот рекомендуемые значения сечения бруса для разных пролетов при шаге стропил 90 сантиметров:

Материал
Пролет, см Сечение, см
300 15х5
350 17,5х5
400 20х5
450 17,5х7,5
500 17,5х7,5
550 20х7,5
600 25х7,5

В ряде случаев рекомендуется увеличивать сечение, уменьшать шаг или пролет стропил относительно приведенных значений. Когда именно?

Материал
  • На пологих скатах при значительных снеговых нагрузках;
  • На скатах со значительным уклоном в регионах с сильными ветрами;
  • При использовании тяжелых кровельных материалов — керамической черепицы или шифера.
Читайте также:  Какие встречаются виды окон на фасадах зданий

Несущую способность стропил можно увеличить не только увеличением сечения бруса, но и попарным соединением досок фиксированного размера.

Материал

Стропила собраны из пары досок размером 150х50 мм.

Максимальный размер двускатной крыши обусловлен не только сечением бруса, но и устройством стропильной системы:

Материал
  • Висячие стропила с затяжкой на уровне верха стены могут использоваться при строительстве крыши шириной до 6 метров;
  • Аналогичную ширину может иметь двускатная крыша с ригелем (затяжкой, поднятой относительно уровня стен);
  • Стропильная система с нижней затяжкой и ригелем может иметь ширину до 9 метров;

Максимальные размеры для разных исполнений стропильной системы.

Материал
  • Такой же ширины может достигать крыша с центральной стойкой, опирающейся на нижнюю затяжку;
  • Наконец, при использовании нескольких стоек или подкосов двускатная кровля может перекрывать здание шириной до 12-14 метров. При этом используется треугольная трехшарнирная арка.

Максимальная ширина — 14 метров.

Материал

Деревянные балки-затяжки длиной более 6 метров будут испытывать огромную нагрузку на изгиб даже без учета веса кровли и лежащего на ней снега. В их качестве обычно используется не брус, а металлический или деревянный двутавр.

Сложные части вальмовой крыши

Вальмовая крыша подходит практически ко всем типам зданий, поэтому все сложности лучше всего разобрать именно на ней. Отличительной чертой вальмовой конструкции очевидно является наличие вальм. Данная стропильная система может похвастаться следующими преимуществами:

  • Долговечность. Из-за правильного распределения нагрузки, стропильные элементы подвержены меньшему давлению, следовательно, они находятся в относительном покое.
  • Низкая парусность. Материал на такой крыше очень трудно поддеть даже самым сильным ветрам.
  • Устойчивы ко всем видам атмосферных осадков.
  • Экономически выгодный вариант для больших сооружений.
  • Оптимальный угол наклона позволяет использовать практически любые кровельные материалы.
  • Вальмовая крыша довольно объемна, поэтому в чердачном помещении можно оборудовать жилую комнату. Для создания дополнительного освещения в скаты можно вставить световые окна, которые одновременно будут являться и слуховыми.

К слабой стороне можно приписать довольно трудное устройство.

Внешний вид крыши включает в себя лишь несколько парных фигур: трапецию и треугольник. Они находятся напротив друг друга, так что стропильную систему можно считать симметричной. В местах соприкосновения данных скатов устраиваются накосные стропила. Присоединить их к остальной системе можно при помощи ферм и наслонной конструкции.

Накосные балки в нижней части присоединяются к мауэрлату, либо брусу, который устраивается на внутренней стене. Сверху опора идет на конек, поэтому ноги обязаны прилегать к коньковому прогону.

Любая крыша должна укладываться по нормам и правилам строительного дела. Только так можно достигнуть качественной и безопасной конструкции. Проводя работы на высоте помните о технике безопасности.

Выполняя крепление любого вида кровли, особенно важно обратить внимание на кровельные узлы. Именно они занимают больше всего времени при монтаже кровли.

Кровля из металлочерепицы будет надежно защищать дом от внешних воздействий если грамотно произвести ее монтаж.

В кровельном деле узлы — это места соединения листов кровельного материала.

К ним нужно относиться максимально ответственно, так как именно от устройства узлов зависит надежность защиты здания от различных внешних воздействий.

Функционально кровельные узлы служат как:

  1. Изолирующие элементы в местах перехода с одной плоскости кровли на другую (например, с горизонтальной на вертикальную).
  2. Соединительные элементы, скрепляющие отдельные части кровли между собой.

Стропильные фермы для широких пролётов

При условии большой величины пролета рекомендуется использовать стропильные фермы. Посредством их применения можно создать крышу любой конфигурации. Величина уклона может варьироваться в зависимости от индивидуальных предпочтений собственника объекта. С их помощью возможен вариант обустройства мансардного этажа. Стропильные фермы можно изготовить непосредственно на строительной площадке или же заказать уже готовые конструкции.

Стропильные фермы для широких пролетов конструктивно включают в себя следующие элементы:

  • затяжки;
  • раскосы;
  • стропильные ноги;
  • стойки;
  • ригели.

Комплектующие элементы системы устанавливаются в пределах верхнего и нижнего пояса. Благодаря этому отпадает необходимость монтажа дополнительных опор. Давление на конструкцию передаётся только по вертикали.

Преимущества использования кобылок

Использование кобылок в процессе изготовления стропильной системы позволяет:

  • Применять древесину меньшей длины при ее сооружении;
  • подъем стропил и их монтаж на мауэрлат упрощается за счет снижения веса стропильной системы;
  • Выводить линию карнизного свеса намного легче при применении коротких легких кобылок, чем с помощью стропильных ног;
  • При повреждении или гниении кобылки ее можно легко заменить, не разбирая всю кровлю.

Кобылки иметь декоративную резьбу, что дает возможность украсить дом и придать ему неповторимый внешний вид.

Изготовление своими руками

Чтобы правильно изготовить, необходимо обратить особое внимание на разметку стропил. Все без исключения детали будущей кровельной конструкции изготавливаются на земле, для удобства формирования фермы целесообразно использовать специальные козлы.

Стропильные фермы рекомендуется предварительно собирать «наживую» . Это правило в первую очередь касается торцевых ферм. Готовая конструкция должна устанавливаться параллельно устанавливаемой стене и иметь строго вертикальное положение. Правильность сборки и установки проверяется временным креплением и натягиванием шнура от нижнего угла каждой фермы к вершине противоположной конструкции.

Технология сборки

Перед тем, как монтировать каркас крыши, необходимо выполнить расчет параметров ее элементов, основанный на вычислении совокупной нагрузки на конструкцию, а также создать подробный чертеж, отражающий его результаты.

Имея перед собой схему каркаса, качественно осуществить монтаж стропильной системы двухскатной крыши намного проще. Технология сборки конструкции подразумевает следующую очередность:

Технология сборки
  1. Сначала на верхний пояс наружных стен, на которые будут опираться скаты укладывают мауэрлат, а на внутренние перегородки, если система наслонная, монтируют лежень. Эти элементы должны прочно фиксироваться с помощью анкерных болтов или шпилек.
  2. Затем выполняют крепление стропил. Они фиксируются с помощью гвоздей к мауэрлату, а также соединяются между собой с помощью металлической накладки. Стоит напомнить, что в стропилах изготавливают выпил под мауэрлатный брус, а не наоборот. Сначала выполняется установка стропил, располагающихся с краю, чтобы по ним выставить уровень, по которому будут выравниваться остальные пары.
  3. После установки стропил следует поставить вспомогательные опорные элементы, которые буду их поддерживать – подкосы, затяжки, схватки. Чтобы надежнее зафиксировать ригель, его конец делают с выступом в половину толщины бруса и подрубают его к стропилу, фиксируя гвоздями в нескольких местах.
  4. Поверх стропильных ног приколачивают обрешетку, на которую фиксируется кровельный материал. Материал и шаг обрешетки выбирают в соответствии с характеристиками кровельного материала и уклоном крыши.

Помните, что грамотно сконструированная и качественно собранная стропильная система – залог прочности, надежности и долговечности двухскатной кровли. Поэтому не пренебрегайте помощью профессиональных кровельщиков и проектировщиков при создании проекта кровельной конструкции для вашего дома.

Схема сборки стропильного каркаса

Технология сборки

Схематичный алгоритм сборки стропильной системы

Монтаж стропильной системы для односкатной крыши

Как правило, монтаж стропильных систем поручают специалистам, так как дело это очень ответственное, требующее наличия специальных знаний. От надежности стропильной системы будет зависеть устойчивость всей кровли и строения, поэтому приступать к этому делу самостоятельно не советуется.

Рассмотрим монтаж простейшей схемы устройства стропильных ферм для простой односкатной крыши. На первом этапе необходимо правильно рассчитать имеющуюся величину перепада стен, что можно сделать по формуле:

H = Ш * tg L.

Варианты обрешетки кровли.

Монтаж стропильной системы для односкатной крыши

Тут Н принимается за перепад стен, Ш – это расстояние между отдельными опорными стенами, tg L – это тангенс угла наклона односкатной крыши.

При изготовлении стропил из дерева необходимо предварительно обработать их при помощи специальных антисептиков и антипиренов, что поможет максимально защитить дерево от влияния насекомых, плесени, высоких температур.

На следующем этапе монтируется мауэрлат, то есть опорные балки, толщина которых должна полностью соответствовать толщине стены, так как необходима жесткая привязка, отличная гидроизоляция конструкции. При установке надо следить, чтобы балка шла строго горизонтально, после монтажа на поверхности надо разметить места, где будут крепиться стропильные ноги, вырезать специальные выемки под них.

Установка стропил осуществляется таким образом, чтобы подготовленные фермы на тридцать сантиметров выступали за опорные балки, крепеж при этом осуществляется болтами и скобами. Подпорки ставятся только в том случае, когда длина стропильных ног больше, чем четыре с половиной метра. Планки обрешетки набиваются поверх поставленных стропил.