Личный опыт строительства стропильной системы: воплощение теории на практике

Практические советы

Уже упоминалось, что прочность стропилины на изгиб в месте сращивания всегда меньше, чем у целого элемента. По возможности старайтесь располагать этот узел как можно ближе к коньку, мауэрлату или различным распоркам

Такие предосторожности минимизируют риски механического разрушения стропильной ноги. Если такая возможность по тем или иным причинам отсутствует, то не рекомендуется размещать место упора под сращиванием на расстоянии больше 15% длины ноги от любого конца

Узел располагается на мауэрлате

Никогда не используйте для соединения черные саморезы. Этот металл имеет два существенных недостатка. Первый – он быстро окисляется и теряет первоначальную прочность. Второй – технология изготовления таких саморезов предполагает закаливание. Каленые саморезы при превышении допустимой нагрузки не вытягиваются, а лопаются. Во время эксплуатации кровли относительная влажность деревянных конструкций меняется, соответственно, колеблется и толщина досок. А это может существенно увеличивать усилие растягивания самореза, он не выдержит и треснет.

Черные саморезы использовать не стоит

Не переусердствуйте с количеством метизов. Если их слишком много, то отверстия значительно уменьшат прочность соединяемых деталей, в результате вы получите обратный эффект, наращивание не усилится, а ослабнет.

Опирание стропильных ног — основные правила

Для крыш деревянных домов необходимо использование так называемых салазок. Это специальные крепежные элементы, обеспечивающие скользящее соединение. С помощью «салазок» получится сделать крепление стропил к мауэрлату с возможностью движения конструкций. Тогда в случае усадки дома не произойдет деформации кровли.

Для способа выполнения задачи с вырезкой «седла» необходимо придерживаться следующей инструкции:

1. Первый шаг — вырез в стропильной ноге. Его нужно сделать таким образом, чтобы получилось поставить стропилину на брус. Нельзя забывать, что угол ее наклона должен соответствовать наклону крыши.
2. Затем стропилину нужно посадить на гвозди. По одному с каждой боковой стороны, вбивать под углом, чтобы они скрестились в мауэрлате, еще один гвоздь сверху.
3. С помощью скоб и проволоки-катанки укрепляется узел соединения.

Такой подход к монтажу стропил позволяет добиться максимальной надежность узлов крепления. Конструкция прослужит весь свой срок без каких-либо поломок.

Принципы крепления

Чтобы качественно соединить крепление стропил друг другу в коньковом узле, требуются самые обычные инструменты: карандаш, рулетка, пила, строительный уровень, шуруповерт и крепеж. Качество выполнения работ зависит от соблюдения следующих правил:

• Тип используемого крепления для каждого соединительного листа определяется при расчете и проектировании стропильной системы. Чтобы не возникло путаницы, эта информация отражается на чертеже.
• Чтобы все узлы крепления имели одинаковый размер и угол, из изготовляют по одному, предварительно размеченному и изготовленному, шаблону.
• Если в процессе фиксации используются болт или саморезы и необходимо проделать отверстия, то их диаметр должен превышать размеры крепежного элемента. Это предотвращает образование на древесине трещин, коробления и деформации.
• Затягивая болты, саморезы или заколачивая гвозди, из не заглубляют ниже поверхности досок, а наоборот, оставляют небольшой зазор, чтобы древесина не повредилась при изменении влажности.
• Каждый соединение стропильных ног в коньке должно быть плотным, но не тугим. После завершения монтажа, обязательно проводится проверка на плотность прилегания всех узлов.

Коньковый узел крыши – участок, на который ложится самая большая нагрузка. Поэтому от правильности расчета и качества соединения стропил зависит несущая способность всей стропильной системы.

Советы

На сегодняшний день специалисты рекомендуют воспользоваться наиболее эффективным способом установки стропильной системы двускатной крыши.

Для качественной установки применяется комбинированный способ установки висячих и наклонных стропил. При таком сочетании возможно снизить расход материалов и повысить уровень прочности конструкции.

Во избежание протеканий во время дождя по краям стен делают свес около 55 см. Это поможет защитить верхние части стен от сырости. Перед установкой стропил их обязательно обрабатывают антисептиком, антигрибковыми средствами, а также антипиренами от возгорания.

Для усиления конструкции в целом выполняются затяжки. Усиление стропил с помощью затяжек выполняется по принципу: чем ближе к коньку, тем они массивнее. Затяжки делают деревянным брусом с большим сечением

При этом важно контролировать надежность фиксации и соединения узлов

Стропильные системы скрепляются болтовым способом

При этом важно использовать шайбы и пластины из металла. Так гайки будут меньше утапливаться в поверхность древесины

Прдробнее об установке стропильной системы двускатной крыши вы узнаете в следующем видео.

Сложные крыши

Многощипцовые, вальмовые, полувальмовые или купольные кровли сложнее рассчитывать и строить. Каркас представляет сложную систему, состоящую из деталей:

• мауэрлат;
• основные, накосные (диагональные), укороченные стропила;
• стойки;
• подкосы;
• прогоны;
• шпренгели.

В полувальмовых крышах участок фронтона опирается на горизонтальную усиленную доску. Если скаты соединяются под внутренним углом, присутствуют разжелобки или ендовы. Конструктивные элементы крепятся между собой врубкой и дополнительно метизами. Если опыта недостаточно, браться за монтаж таких крыш не стоит, даже если на руках есть подробный проект.

Превращаем деревянный брус в стропила

Изготавливаем шаблон, с помощью которого будет выполняться дальнейшая работа. Стропила имеют однотипную конструкцию, так что шаблон позволит вам сэкономить силы и время.

Для разметки и подрезания стропил используйте шаблонДля разметки и подрезания стропил используйте шаблон

Соединяем две доски по одному краю гвоздем. В результате вы должны получить конструкцию, напоминающую ножницы.

Изготовление шаблонаСхема шаблона

Ставим свободные края «ножниц» на опоры в точках будущего размещения стропил. Это позволит определить уклон кровельного ската.

Берем дополнительную пару гвоздей и фиксируем угол, установленный между досками. На этом шаблон готов. Дополнительно зафиксируйте его поперечной перекладиной. Чтобы установленный угол уклона кровельного ската не менялся под воздействием нагрузок, перекладину крепите саморезами.

Будьте предельно внимательны при создании шаблона. Даже из-за малейших отклонений вся конструкция может испортиться.

Далее делаем новый шаблон для подготовки монтажных зарезов на элементах системы. Используйте фанеру толщиной 0,5 см. Для укрепления применяйте 2,5-сантиметровую доску. Размеры зарезов подбирайте с учетом сечения используемых стропил.

С помощью готовых шаблонов делаем зарезы и начинаем собирать ферму.

Разметка противоположного конца стропилРазметка противоположного конца стропилПолноразмерный шаблон стропил

Правила установки стропил наслонного типа

Наслонные стропила распорного типа по своей конструкции практически не отличаются от описанных выше трех вариантов, за исключением одного нюанса: вместо жесткого крепления стропил нужно использовать подвижное крепление. Распорные стропила такого типа отличаются тем, что для них не обязательно устанавливать прогон. Для распорной системы нужно очень тщательно закреплять мауэрлат к стенам дома. При этом они должны быть толстыми и крепкими.

Немного о наслонных стропилах с подкосами. Они представляют собой третью подстропильную ногу, которая работает на сжатие, и устанавливается с наклоном в 45 градусов. В итоге можно перекрывать даже 14-метровые пролеты, при этом балки могут быть использованы не самых больших сечений.

В расчете крепления подкосов нет необходимости, можно просто зафиксировать их с двух сторон, расположив под стропилами. Это предотвратит подкос от смещения

Нужно всего лишь ровно срезать угол подкоса, беря во внимание наклон стропил. Чтобы определиться с тем, какого сечения нужны узлы наслонных стропил, вычисляют усилие на нажатие.

К последнему типу наслонных стропильных систем стоит отнести конструкции на подстропильных балках.

Если в вашем доме будет две несущие стены, ты понадобится устанавливать две подстропильные системы. В них входят балки, смонтированные на стороне крыши, которая длиннее. Под балками смонтированы стойки, а в качестве опор служит лежень и расположенные внутри стены дома. В случае отсутствия прогонов, стойки устанавливаются под всеми стропилами. Верхушки стропильных ног соединяются друг с другом, после чего их перевязывают накладками из дерева или стали. В виду отсутствия конькового прогона создается распор.

Затяжку устанавливают ниже сквозного прогона – таким способом избавляются от распора в безраспорной системе. Снизу стоек для улучшения устойчивости закрепляют схватки. Они выполняют функции ригеля, принимая на себя нагрузки сжатия, а также не дают стойкам упасть. Фиксируются расшивки крест-накрест.

В этой статье мы подробно рассказали о том, как усилить стропила двухскатной крыши, какими бывают такие системы, и как их устанавливать. 

Материалы изготовления

В жилых частных домах преимущественно используются деревянные стропильные системы. Конструкции на основе металлических блоков востребованы главным образом при значительной величине пролетов и при мощных кровельных нагрузках. Это уже скорее черта производственного сооружения. Стоимость металлических конструкций довольно велика, однако по надежности они сильно выигрывают у деревянных аналогов. Чаще всего за основу берут швеллеры.

Причина их популярности — экономичность и легкость производства. В некоторых случаях за основу берут бревна, вырабатываемые из стволов сечением от 10 до 20 см (дерево предварительно зачищают и обрабатывают). По соображениям прочности иногда используют также стропила из клееного бруса, который в плане напоминает прямоугольник либо квадрат — такое строение упрощает выкладку на обрешетку.

Монтаж односкатной стропильной системы над пристройкой

Очень часто возникает необходимость сделать пристройку к основному зданию. Для соответствия дополнительного строения общему экстерьеру рекомендуется делать односкатную крышу. Кроме того, такая конструкция не будет задерживать осадки.

Стропильная система каркасного дома в этом случае должна иметь наклон около 20 градусов. Опорой для стропильных ног станут несущая стена дома и противоположная стена пристройки. Если пристройка имеет длину более 4,5 метров, то необходимо установить подкосы, которые обеспечат жесткость стропильной системе. Подкосы рекомендуется устанавливать под углом не более 45 градусов.

Для изготовления стропильных ног используют доски 5*20 см, которые устанавливаются с шагом 0,7 метра. Подкосы можно сделать из досок размером 5*15 см, а для обрешетки лучше выбрать доски 2,5*10 см.

Сооружение стропильной системы с одним скатом выглядит следующим образом:

• На кирпичную стену пристройки укладывают гидроизоляционный материал, а поверх него вровень с внутренней плоскостью стены устанавливают брус сечением 10*15 см. Фиксацию бруса выполняют болтами, установленными с промежутком 8-10 см.
• В несущей стене дома делают пазы глубиной 12 см и шириной немного больше толщины стропилины. Расстояние между пазами должно составлять около 0,7 метра. Еще одним ответом на вопрос, как закрепить стропила на односкатной крыше, может стать использование П-образных металлических кронштейнов, зафиксированных на стене.
• Из доски размером 5*20 см делают шаблон стропилин.
• По шаблоны изготовляют все стропилины и устанавливают их согласно сделанным пазам или кронштейнам. Верхняя часть крепится металлическими уголками, прикрученными с одной стороны к стене, а другой к стропилине. Внизу фиксацию выполняют скобами или уголками.
• Используя обрезок доски, делают шаблон подкоса. При этом следует помнить, что угол наклона не должен превышать 45 градусов, а упор внизу нужно расположить ниже высоты противоположной стены на 0,2-0,3 метра.
• Чтобы определить расположение пазов под подкосы, нужно визуально провести вертикальную линию от верхнего паза и отступить на 5 см в какую-либо сторону. Пазы также должны располагаться на расстоянии 0,7 метра друг от друга.
• Чтобы установить подкос в паз, нужно сделать спил нижнего угла подкоса. При этом величина спила должна составлять 0,1 м.
• Для определения линии верхнего запила подкос устанавливают в паз, а верх прикладывают к стропилине. Место их пересечения определяет верхний спил.
• По этому шаблону нужно изготовить остальные подкосы и установить их, используя металлические зубчатые пластины.
• Карнизы формируются с помощью кобылок, установленных на наклонных стенках пристройки. Под кобылки обязательно нужно укладывать гидроизоляцию.
• Далее обшивают стропильную систему ветровой доской по всему периметру и наколачивают обрешетку.

По приведенной схеме можно выполнять монтаж односкатной стропильной системы над верандами и хозяйственными блоками.

Из чего состоит?

Устройство стропильной системы, как нетрудно заметить, довольно сложное и даже противоречивое. Каждая часть этой конструкции имеет строго определенную роль. Так, мауэрлат представляет собой длинные бруски из хвойной древесины, причем для работы используется строго смолистое дерево. Такие элементы раскладывают вдоль внешних несущих стенок, присоединяя к основанию анкерами либо стержнями особой конструкции (с резьбой). Эта деталь передает нагрузку от кровли на стену.

Определенное значение для опоры кровли имеет и лежень – это деревянный брусок, заменяющий мауэрлат в отдельных случаях. Лежни кладут на внутренние опорные стены. Они превращаются в основу кровельного треугольника. Благодаря им скаты не расползаются под собственной тяжестью. А также стоит сказать и про стойки – это поставленные по вертикали бруски с квадратным сечением. Они воспринимают давление, которое оказывает вниз коньковый узел, и транслируют его механически на внутреннюю несущую плоскость. Иногда стойки оказываются под стропильными ногами.

Подкосы призваны укрепить всю конструкцию крыши, они связывают в одно целое ноги и лежни. Эта деталь по форме напоминает ромб. Общность, образуемая затяжкой и подкосами, получила название фермы. Кроме них, нужна еще и обрешетка, которая представляет собой тонкие доски, набиваемые под прямым углом к ногам стропил. Она помогает удержать стропильные ноги как единую систему. К обрешетке прикрепляется абсолютно любое покрытие крыши.

Под мягкие материалы обрешетка должна делаться неразрывной, причем наилучшим средством считается фанера. На самом верху располагается конек, который логически и физически завершает кровельный треугольник. Соединение пары противопоставленных ног стропил обеспечивается квадратным деревянным брусом, который предотвращает разрушение крыши в целом. А в самом низу скатной кровли располагается свес, который выводится приблизительно на 0,5 м от периметра. Благодаря ему потоки дождя, уходящие с крыши, не заливают наружные несущие плоскости и не вредят им.

Кобылки используют лишь в той ситуации, когда стропильные ноги не удается выполнить по той длине, которая позволила бы организовать свес. Соединение с досками пониженного сечения эффективно решает эту проблему. Для крепления деревянных элементов стропил чаще всего рекомендуется использовать хомуты, скобы. Применять гвозди нежелательно, потому что проколотое ими дерево через несколько лет становится слабым и непрочным. Поэтому профессионалы если и используют соединения, делаемые непосредственно на стройплощадке, то пускают в ход болты.

Но даже болтовая связка ослабляет строительные конструкции, пусть и сравнительно немного. Крепче всего оказываются соединения при помощи хомутов либо скоб из металла. Максимально повысить качество изделий может только их промышленное получение, поскольку лишь в строго стандартизированных и полностью контролируемых условиях исключены отклонения от норм, ухудшение качества. Собрать стропильную конструкцию из полностью готовых ферм можно очень быстро, никакого риска в ее использовании нет. Другое дело, что требуется как можно точнее собрать информацию о необходимых характеристиках и без искажений передать ее производителю.

Карнизный брус служит для упирания в него распорки, другой конец которой упирается в лобовую доску, при этом капельник не деформируется и его конфигурация не искажается. Ветровые связи – это те элементы стропильной системы, которые переводят нагрузку, создаваемую ветром, с кровли на фундамент. Они не только увеличивают суммарную устойчивость конструкции, но и помогают избежать ее опрокидывания при нестабильности единичных деталей. Крыша сохранит пространственную жесткость даже при весьма сильных ветрах.

Горизонтальными ветровыми связями оказываются такие элементы, как:

• раскосы;
• параболические затяжки;
• комплексы обычных затяжек;
• фермы, дополненные крестовидной решеткой.

Предварительные расчеты

Стропильная система крыши

Рассчитываем оптимальную длину стропил. Стандартная длина изделий фабричного изготовления составляет 450 или 600 см. При необходимости длину стропил можно изменять.

Для определения оптимального сечения бруса нужно знать следующее:

• длину стропил;
• шаг монтажа элементов;
• расчетные показатели будущих нагрузок.

Необходимая информация приведена в следующей таблице.

Таблица 1. Выбор шага установки стропил в зависимости от их длины и сечения

Остальные элементы кровельной системы должны иметь такие сечения:

• мауэрлат – 10х10 либо 15х15 см. Также допускается монтаж мауэрлата из бруса сечением 10х15 см;
• диагональные стропильные ноги и ендовы – 10х20 см;
• затяжки – 5х15 см;
• прогоны – 10х10, 10х20 см;
• подкосы – 10х10 или 15х15 см;
• подшивочные доски – 2,5х10 см;
• ригели – 10х15 или 10х20 см.

Зная длину и сечение стропил, а также шаг их монтажа, вы с легкостью рассчитаете нужное количество элементов, ориентируясь на длину стены строения.

Расчет стропильной системы

Дополнительно должен быть выполнен расчет стропил на прогиб. То есть нужно узнать, насколько стропила смогут прогнуться, пока не сломаются. К примеру, при конструировании мансардной кровельной конструкции расчет фермы надо сделать так, чтобы прогиб составлял не более 1/250 от протяженности участка, который подвергается давлению.

Расчет стропильной системы

Исходя из вышесказанного, если длина стропил равна 500 см, максимально допустимое значение прогиба составит 0,2 см. Показатель кажется несущественным, но в случае его превышения прогиб кровли будет зрительно заметен, да и на надежности конструкции это отразится не лучшим образом.

Стропила односкатной крышиПо возможности, проектируя дом, желательно сделать так, чтобы длина стропил не превышала 6 метровДля определения длины стропила воспользуйтесь теоремой ПифагораРасчет сечения стропил зависит от материала кровли

Как выбрать: что учесть?

Стропильная система должна быть выбрана максимально правильно и четко.

При поиске подходящего решения нужно обращать внимание на следующие моменты:

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

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

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

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

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

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

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

Крепим к коньковому прогону и между собой

Крепление стропил нужно делать не только в нижней части, но и наверху. Тут многое будет зависеть от типа самой системы. Если используется наслонный вариант, то сверху крепление стропил будет производиться к коньковому брусу или прогону. В случае применения висячей системы, дела обстоят немного иначе. В этом случае крепить стропила нужно друг к другу.

А как правильно крепить стропила в верхней части? Какие методы тут можно использовать? На эти вопросы специалисты ответят следующим образом:

• • крепление можно провести путем врубки в полдерева. Такой способ применяют и в случае висячей, и при наслонной системе. Чтобы крепить этим способом, необходимо сделать на краях стропил выемку на половину их толщины. Далее, эти участки соединяют друг с другом и производят крепление с помощью гвоздей или других приспособлений;
  • крепление стропил между собой можно произвести и внахлест. Как правило, такой способ используется в случаях висячей системы. При этом в качестве стропил должны использоваться толстые доски. Они просто накладываются друг на друга и закрепляются;
  • привязать стропила к коньковому прогону можно подрезав их торцы. Именно такой способ используется чаще всего. Для его исполнения стропила складываются внахлест. Затем делается ровный спил. В результате концы стропил будут идеально стыковаться друг с другом.

Видео по теме:

Существуют и другие варианты подобного крепления. Например, некоторые специалисты рекомендуют применять систему «шип-паз». Но такой способ требует серьезных навыков в столярных работах. Поэтому его применяют не так часто.

Кровельные крепежные материалы ↑

Наличие многочисленных точек крепления требует соответствующих объемов и разнообразия номенклатуры крепежных материалов.

Выполнить различные виды фиксации можно с использованием следующих метизов.

• Гвозди. Наиболее старый и простой способ соединить две детали стропильной системы. Обычно вбиванием гвоздей можно прикрепить стропилины к мауэрлату, соединить их между собой, осуществить монтаж дополнительных элементов: прогонов подкосов и прочих. Наиболее ходовые метизы 150 и 200 мм, более мелкими осуществляют крепеж с помощью дополнительных крепежных материалов.
• Скобы. Применяются для соединений стропил с мауэрлатом, между собой в коньке и другие варианты фиксации. Изготавливаются обычно из обожженной проволоки диаметром 6 мм и заточенными концами.
• Гвоздевые полосы. Пластинки стали, с цинковым покрытием имеющие несколько рядов зубов длинной до 8 мм. Вбитые в древесину обеспечивают надежную фиксацию деталей.

Кроме того в креплениях могут использоваться нагели (в деревянных строениях), металлические шпильки для наращивания длинны стропил и прочие варианты крепежей.

Важно
При выборе крепежей важно подобрать их соответствующего качества, и с требуемыми размерами. К примеру, гвозди обеспечивают надежное соединение при вбивании их в детали минимум на 50 мм!