Что сначала стропила или каркас. Стропильная конструкция вальмовых крыш

При строительстве любого здания окончанием основных работ считается возведение такого элемента, как крыша. Её важность исключительна в целом для всего строения, ведь основой служит специальная стропильная система. Именно стропила для крыши в будущем должны будут выдерживать любые нагрузки со стороны внешних неблагоприятных факторов.

В этой статье

Начало работ

Строительство кровли любого здания проводится с использованием деревянных или металлических стропил. Она представляет собой специально разработанную систему последовательно соединённых элементов, обеспечивающих несущую способность всей крыши в целом.

При подготовке к сборке стропил для крыши обязательно надо составить чертёж с указанием всех размеров. Это понадобится при расчёте нужного количества строительных материалов.

Для деревянных стропил стоит использовать просушенную древесину, которая не имеет поражения грибком и гнилью. А также нельзя использовать дерево при наличии на нём крупных трещин и расколов.

Металлические стропила для крыши не должны иметь видимых и скрытых деформаций. Не допускается наличие участков коррозии. А главное, ни в коем случае нельзя устанавливать стропила для крыши без обработки антикоррозийными составами.

Деревянные стропила

Деревянные стропила для крыши своими руками возвести не представляет особых проблем даже для людей, не имеющих специального архитектурного образования.

Но надо помнить, что существуют определённые основы, от которых не стоит отходить. В первую очередь - это существующие виды стропильных систем.

Размеры стропильных элементов

Для деревянных стропил наиболее распространённым является использование бруса и доски.

Для опорных элементов берут сечение бруса 100*100 мм. Если же используется доска, то минимум - 100*50 мм. Допускается также и размер доски 200*50, но не более. Если же в целях экономии денежных средств было решено использовать бревна, их минимальный диаметр должен составлять от 100 мм. И при этом они должны быть обязательно обработаны и очищены.

Перед тем как ставить стропила на крышу, можно воспользоваться специальным интернет-сервисом для точного определения требуемых размеров всех элементов, где понадобится внести основные параметры кровли. Или же можно произвести все расчёты вручную, взяв данные с учётом снеговой и ветровой нагрузки в требуемом регионе страны.

Надо помнить, что минимальное расстояние между стропилами должно быть от 60 до 100 см. В противном случае крыша может оказаться ненадёжной и не выдержать последующей эксплуатационной нагрузки.

Порядок очередности монтажа элементов деревянной стропильной системы

Чтобы возвести надёжную крышу своими руками, надо следовать определённой последовательности действий.

Противопожарный состав повышает степень огнестойкости деревянных материалов при возникновении очага возгорания в случае чрезвычайной ситуации.

Крепление стропильных элементов

Для крепления всех элементов деревянных стропил должны использоваться саморезы длиной более 70 мм. Они обязательно должны быть из нержавеющего металла или с антикоррозийной обработкой. Это способствует недопущению возникновения точечной гнили, которая может в последующем распространиться на все элементы.

Специальные монтажные пластины, держатели балок и соединители бруса с крепёжными уголками также должны быть из противокоррозионных материалов.

Для стыковки каждого элемента стоит обязательно делать геометрические запилы. С их помощью будет обеспечиваться дополнительное сцепление между элементами конструкции.

Чтобы установить металлические стропила, может потребоваться использование специального сварочного оборудования, так как, помимо болтового гаечного соединения, некоторые элементы требуют именно сваривания между собой.

Что в итоге?

Следуя таким несложным правилам и условиям, можно будет самостоятельно возвести стропильную систему практически любой сложности и необходимого типа, в зависимости от потребностей владельца дома.

Стоит помнить, что ни в коем случае нельзя допускать экономии на качестве строительных материалов. А при сомнениях в правильности выполняемых действий и неуверенности в собственных силах стоит обязательно обратиться за помощью к профессионалам.

Если вы решили построить дом или дачу, а может, какое-то подсобное помещение, то возникнет вопрос, как уберечь ваше сооружение от атмосферных осадков. Ответ очевиден, необходимо сделать крышу.

Кровля может быть различный, но ее монтаж осуществляется на обрешетку, которая набивается на стропильную конструкцию. Поэтому необходимо иметь представление о том, как ставить стропила на крышу. При строительстве дома это, наверное, самая сложная конструкция, но независимо от разнообразия форм крыши, основные принципы ее сооружения идентичны.

Некоторые особенности

По своей форме крыши могут быть:

односкатными;
двухскатными;
шпилеобразными;
шатровыми;
вальмовыми;
мансардными;
купольными;
коническими;
плоскими.

Односкатные крыши обычно применяются на хозяйственных постройках.

Установка стропил на двускатную крышу особого труда не составит, потому что они опираются на несущие стены.

Значительно сложнее установить стропила на мансардные и вальмовые крыши, а на монтаж купольных и конических крыш лучше пригласить специалистов.

Самым популярным материалом для стропил является деревянный брус. Обычно используется дерево хвойных пород. Его смолянистая структура, сравнительно небольшой вес и относительная долговечность отлично подходят для этих целей. Выбирать доски желательно без сучков и трещин. Нежелательно выполнять строительство стропильного каркаса из свежих досок и брусьев. Дерево необходимо просушить.

Стропила собираются в треугольную ферму. Такая конструкция обеспечивает максимальную жесткость, что напрямую влияет на несущую способность всей конструкции в целом.

Элементы стропильной конструкции

Мауэрлат — квадратный брус, который жестко крепится вдоль несущих стен. Основная функция мауэрлата — равномерное распределение нагрузки на стены самой конструкции крыши. К нему крепятся стропильные ноги. Для мауэрлата используется брус сечением от 10 до 15 см.
Стропильные ноги — основные несущие конструкции, из которых собираются треугольные фермы. Они устанавливаются с шагом 0,6-1,2 м в зависимости от предполагаемой нагрузки.
Прогон — дополнительный брус, на который опираются стропила.
Лежень предназначен для установки на него стоек и для равномерного распределения нагрузки от них. Он представляет собой квадратный брус такого же сечения, как и мауэрлат.
Затяжка — поперечная балка, которая соединяет между собой пары стропильных ног, обеспечивая жесткость конструкции треугольной фермы.
Ригель — деревянный брус, который, как и затяжка, связывает стропильные ноги. В отличие от затяжки, он имеет меньшее сечение, устанавливается примерно на 50 см ниже верхней точки соединения стропильных ног методом врубки.
Стойки. При большой ширине дома возникает необходимость в усилении конструкции стропильной системы. Для этого устанавливаются стойки, на которые распределяется нагрузка конька.
Подкосы — дополнительные диагональные элементы крепления, усиливающие конструкцию фермы. Применяются при монтаже больших пролетов.
Конек — верхняя часть соединения стропильных ног.
Свес крыши — часть стропильных ног, которые выступают за пределы стен примерно на 40 см. основная их задача — обеспечить защиту стен от дождевой воды, которая будет скатываться с крыши.
Кобылки — применяются в том случае, если длина стропильных ног недостаточная для свеса.

Стропильные системы бывают 2-х видов:

Висячие. Применяются при ширине стен по фронту до 10 м и между ними отсутствуют несущие стены. Стропила в этом случае опираются на боковые стены. Для компенсации распирающей нагрузки их соединяют затяжкой. Если планируется сделать мансардное помещение, можно использовать вместо затяжки балки перекрытия.
Наслонные. Применяются при ширине стен по фронту более 10 м. Между ними есть несущие стены. Для усиления стропильной конструкции в средней части устанавливается вертикальная балка, через которую нагрузка от конька распределяется на лежень и несущие стены.

Работы по установке стропильного каркаса, начинаются с установки мауэрлата. Место для его установки обычно предусматривается в процессе возведения стен. Для этого с внешней стороны стены выкладывается небольшой выступ. А сам мауэрлат укладывается ближе к внутреннему краю. Способов его крепления множество:

с помощью обвязной проволоки;
анкерными болтами;
с помощью закладки деревянных пробок;
с помощью закладки кусков арматуры.

Место установки мауэрлата в обязательном порядке гидроизолируется, а сам брус обрабатывается антисептиком. Необходимо обратить внимание, что брус выбирается максимальной длины, чтобы сократить количество стыков. Если же длины балки не хватает, соединение производится с помощью косого запила и последующего соединения 2-х частей с помощью гвоздей, саморезов, скоб. При этом запил желательно делать на протяжении 1 м.

Изготовление стропильных ног начинается с нарезки заготовок необходимой длины. Необходимо учитывать, что для стропил лучше брать доски сечением 50х20, чем 10х10. При одинаковой площади сечения несущая способность первых будет выше.

Если длина стропильной доски недостаточная, их можно сращивать внахлест или с помощью накладок.

Важно: соединение должно располагаться не посередине стропильной ноги, а быть смещено на 1/3 от общей длины. Это лучший вариант для обеспечения жесткости.

Для небольшой постройки стропильные фермы лучше все собрать на земле и затем поднять наверх.

Ставить стропила необходимо с крайних фронтонных ферм. С помощью строительного уровня контролируется вертикальность их установки. По низу и верху желательно натянуть строительный шнур для точной установки промежуточных ферм.

Установка стропильных ног выполняется с шагом 0,6-1,2 м. Фермы фиксируются между собой временными укосинами.

Когда все фермы будут установлены в верхнем поясе, они скрепляются доской. После этого можно убрать временные фиксаторы.

Если длина пролета больше 6 м и в доме по центру есть несущая стена, то ставить стропила нужно несколько иначе. Для этого по центру устанавливаются опоры, на которые монтируется коньковый брус. К нему по отдельности крепятся стропила. Установка, как и в предыдущем случае, начинается с крайних опор. Между ними натягивается строительный шнур для размещения остальных стропил в одной плоскости.

Опор может быть несколько. Между внутренними опорами можно установить еще один брус, который усилит коньковый.

Когда вы определитесь с высотой крыши, углом наклона ската, то для облегчения работы по разметке лучше подготовить шаблон. Все стропильные ноги одинаковые, поэтому можно на земле выполнить необходимые запилы, т.е. сразу выполнить все подготовительные мероприятия, а потом собрать конструкцию наверху.

Если ставить стропила без центрального прогона, то между собой их можно крепить внахлест или встык. Крепление в верхней точки нужно выполнить жестко и ниже желательно установить перетяжку (ригель).

Если планируется установка центрального прогона, то стропила лучше не просто уложить на него, а выполнить запил в стропильной ноге таким образом, чтобы образовался зацеп. С его помощью стропильная нога цепляется за прогон, предотвращая соскальзывание. Второй запил выполняется при стыковке с мауэрлатом.

Важно: запил выполняется именно на стропильной ноге.

Со временем это может привести к его разрушению в месте запила, увеличению нагрузки в этой точки на стену и ее разрушению.

Нагрузка на крышу распределяется сверху вниз, поэтому стропила будут пытаться расползтись в стороны. В предыдущем пункте мы рассмотрели несколько вариантов, как воспрепятствовать этому с помощью запилов. Усилить конструкцию стропильных ног от расползания можно еще жесткой установкой на них брусков, которые будут упираться в мауэрлат. Еще придаст дополнительную жесткость укрепление стропил металлическими скобами. При этом скобы необходимо устанавливать так, чтобы компенсировать нагрузку на растяжение.

Подведем итоги: для крыши — сложное и ответственное мероприятие. Вы познакомились с основными принципами, как поставить стропила. Если у вас маленькое или среднее сооружение, то сможете выполнить эту работу самостоятельно.

Обустройство двускатной крыши считается весьма практичным и верным решением при строительстве здания жилого или коммерческого назначения. Такой вариант сочетает в себе относительную простоту исполнения и надежность, легкость в обслуживании и долгий срок службы. В данном материале мы расскажем о том, как выполнить монтаж стропильной системы двухскатной крыши своими руками, каковы ее разновидности, и как вычислить размеры отдельных ее элементов. Наша пошаговая инструкция позволит разобраться с любыми осложнениями, которые могут возникнуть в процессе работы.

Кровля с двумя скатами отличается целым перечнем достоинств:

легкость в расчетах;
различные варианты исполнения;
экономия материалов;
возможность естественного оттока воды;
низкая вероятность подтекания воды благодаря цельности конструкции;
возможность обустройства чердачного помещения или мансарды;
надежность и долгий срок эксплуатации;
удобство профилактического ремонта.

Разновидности двухскатных крыш

Рассмотрим основные типы кровель с двумя скатами, стропильная система в которых будет несколько отличаться по исполнению.

Симметричная двускатная крыша

Это самая простая двускатная крыша, однако, наиболее надежная и востребованная. Симметричные скаты позволяют распределять нагрузку на мауэрлат и несущие стены равномерно. В данном случае тип и толщина утепляющего слоя не влияют на выбор кровельного материала. Толстые брусья стропил имеют достаточный запас прочности, поэтому не будут прогибаться. Кроме того, распорки можно устанавливать по своему усмотрению.

Среди недостатков данного варианта можно отметить лишь слишком острый угол скатов, который затрудняет использование чердачного этажа и создает «глухие» зоны, не имеющие применения.

Крыша с двумя ассиметричными скатами

Если угол наклона скатов сделать более 45º, можно задействовать некоторые неиспользуемые участки пространства. Появится возможность даже обустроить жилое помещение на чердаке. Однако потребуются некоторые дополнительные расчеты, поскольку нагрузка на стены станет неравномерной.

Крыша ломаная с внешним или внутренним изломом

Подобная конфигурация дает возможность разместить под крышей просторную мансарду или чердак. Вместе с тем, в данном случае потребуются более сложные инженерные расчеты.

Конструкция стропил для обустройства крыши с двумя скатами

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши предполагает наличие таких составных деталей:

Мауэрлат . Он представляет собой прочный брус из дуба, сосны, лиственницы или другой крепкой породы древесиной, который укладывается по периметру на несущие стены строения. Назначение мауэрлата – равномерно распределять нагрузку. Сечение брусков выбирают, исходя из их строения – цельные или клееные, а также от возраста постройки. Чаще всего используются балки 100×100 или 150×150 мм.
Стропила . Из таких элементов создается вся конструкция (прочитайте также: " "). Соединяясь в верхней точке два стропила образуют ферму. Изготавливают их из бревен или прочных брусков.
Затяжка . Данная деталь служит для сцепления стропил и обеспечения их жесткости.
Прогоны . В тех местах, где стыкуются стропильные ноги, крепят коньковый прогон, на который впоследствии будет монтироваться конек. А с помощью боковых прогонов каркасу из стропил придают дополнительную крепость. Предполагаемая нагрузка определяет размеры и количество таких элементов.
Стойка для стропил . Это вертикальная балка, которая частично перенимает на себя вес крыши. Если схема двухскатной крыши простая, то по центру размещают одну такую балку. Для длинного пролета может потребоваться три бруска – один по центру и два по бокам. Если возводится несимметричная кровля, то расположение такой балки определяется длиной стропильных ног. Под стропила для ломаной крыши стойки ставят по бокам, чтобы освободить место для передвижения. По центру и бокам балки размещают, если комнат будет две.
Подкосы . Это опоры для стойки. Если предполагаются значительные ветры и осадки в зимний период, устанавливают продольные, а также диагональные стойки.
Лежень . На него опирается стойка для стропил, а также крепятся подкосы.

Обрешетка . На нее крепится выбранный кровельный материал, а также по ней можно передвигаться в процессе работы. Фиксируют обрешетку перпендикулярно стропилам. Обратите внимание, что обрешетка позволяет равномерно распределять массу кровельного материала по стропильной системе.

Схема установки стропильной системы двухскатной крыши существенно облегчит все строительные работы. Как будет выглядеть такая схема зависит от разновидности кровли.

Обратите внимание, что материал для стропильной системы должен быть максимально качественным, обработанным антипиреновыми и антисептическими средствами. На балках для стропил, мауэрлата и стоек не должно быть сучков или трещин. На обрешетке допускается лишь малое количество сучков, прочно сидящих в древесине.

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли

Стропильная система простой двускатной крыши состоит из совокупности треугольных ферм – такая форма дает конструкции максимальную жесткость. Такие фигуры рассчитать проще всего. Однако если у скатов разная форма, получаются неправильные прямоугольники. В таком случае их разделяют на более простые формы и проводят расчеты для каждого элемента отдельно. В конце все данные суммируются.

Обратите внимание, что чем сложнее форма крыши, тем большее количество стропильных ферм и прочих деталей потребуется для обеспечения ее прочности. Все они увеличивают общую массу крыши, которая при неправильном расчете может повредить несущие стены.

Нагрузка на стропила по схеме

Различают три типа нагрузки:

Постоянная . Это значение, которое не будет изменяться на протяжении всего срока эксплуатации кровли. К этой категории относят массу кровельного материала, утеплителя, гидро- и пароизоляции, обрешетки, доборных деталей кровли, а также внутренней отделки мансарды. То есть, суммированное значение массы элементов и будет ожидаемой нагрузкой. Ее средняя величина составляет 40-45 кг/м 2 , но не более 50 кг/м 2 . Желательно предусмотреть запас прочности, равный 10 % от общей массы.
Переменная . Имеется в виду интенсивность выпадения осадков, нагрузка от снега и ветра, которые могут существенно варьироваться в зависимости от времени года или погодных условий.
Особая . К данной группе относят экстремальные природные явления – землетрясения, торнадо, сильные ветры. В этих случаях запас прочности делают существенно больше обычного.

Определяем уклон скатов перед монтажом

Уклон скатов рассчитывают, исходя из типа кровельного материала:

мягкая кровля – от 5º до 20º;
шифер, ондулин, черепица, профнастил – от 20º до 45º.

Отметим, что чем острее уклон, тем больше материала потребуется для кровельных работ.

Размер шага стропил и их длина

Как правило, данная величина для жилых домов колеблется в пределах 60-100 см. Тут значение имеет тип кровельного материала и общая масса крыши. Количество стропил на один скат высчитывается делением его длины на размер шага плюс единица. Для всей крыши значение удваивается.

Длину стропильной ноги вычисляют по теореме Пифагора. Если максимальной длины бруса в 6 метров недостаточно, ее можно нарастить другими отрезками.

Сечение стропил

Определить сечение стропил можно на основе таких данных:

тип древесины;
разновидность материала – бревна, брусья и так далее;
длина стропила.

Приведем примерные размеры пиломатериалов для стропильной системы под двухскатную крышу:

мауэрлат, сечением 10×10 или 15×15 см;
затяжки и стропильные ноги, толщиной 10×15 или 10×20, в некоторых случаях применяется брус сечением 5×15 или 5×20 см;
для подкосов и прогонов – балки 5×15 или 5×20 см, исходя их ширины стропил;
стойки – сечение 10×10 или 15×15 см;
лежни, сечением 5×10 или 5×15, исходя из толщины стоек;
обрешетка, сечением 2×10 или 2,5×15 см – значение определяется типом кровельных материалов.

Разновидности стропильных систем

Различают два основных типа стропильных систем для крыш с двумя скатами – висячие и наслонные. Опишем каждый из них по отдельности.

Висячие стропила

Устройство двухскатной крыши с висячими стропилами целесообразно лишь при ширине кровли в пределах 6 метров. Такие стропила крепятся на коньковый прогон с одной стороны, и на несущую стену с другой. Они испытывают распирающие усилия, в чем и состоит основная особенность двухскатной крыши с висячими стропилами. Затяжку для них можно изготавливать как из дерева, так и из металла. Если установить затяжки снизу, то они исполняют функцию несущих балок. Крайне важно прочно закрепить затяжку, поскольку она также испытывает распирающее усилие. Затяжка нужна, в первую очередь, чтобы предотвратить повреждение несущих стен – иначе они могут упасть под давлением тяжелых стропильных ног.

Наслонные стропила

В данном случае размер крыши не имеет значения. Сборка стропильной системы данного типа предполагает наличие лежня и опорных стоек. На лежень, который укладывается параллельно мауэрлату, переносится часть нагрузки. Получается, что стропила прилегают друг к другу в верхней точке и дополнительно поддерживаются стойкой. В такой системе стропильные ноги испытывают усилие только на изгиб. Они монтируются намного проще, чем висячие. Правда, требуются опорные стойки.

Комбинированный тип

Нередко крыше придают довольно сложную форму, что требует сооружения стропильных систем смешанного типа. Профессионалы рекомендуют составлять подробную схему с расчетами на каждый элемент стропильной системы, чтобы в процессе работ данные всегда были под рукой.

Установка стропил для двухскатной крыши своими руками

Укладка мауэрлата на стены

Этот элемент крепится на несущей стене по всей ее протяженности. Если речь идет о бревенчатом доме, то мауэрлатом может служить верхний венец. Для зданий из газобетона или кирпича потребуется мауэрлат, равный длине стены. Иногда эту деталь можно укладывать между стропилами.

При недостатке длины материала для мауэрлата можно срастить несколько кусков. При этом края запиливают под 90º и стыкуют с помощью болтов – проволока, нагели или гвозди не годятся.

Есть два способа укладки мауэрлата поверх несущей стены:

симметрично по центру;
со смещением в нужную сторону.

Монтаж мауэрлата выполняется на предварительно уложенный гидроизоляционный слой из рубероида. Это защитит древесину от гниения.

Стоит ответственно отнестись к процессу крепления мауэрлата, поскольку при сильном ветре он должен выдерживать особенно большую нагрузку.

В качестве креплений для мауэрлата можно использовать такие расходники:

Анкера, которые незаменимы для монолитных материалов.
Деревянные нагели. Эти детали применяются в домах из бруса и бревен, хотя к ним требуются дополнительные крепления.
Скобы.
Арматура или специальные шпильки. Такой вариант предпочтителен для построек из пено- или газобетона.
Вязальная или стальная проволока – это вспомогательный крепежный элемент, применяемый практически всегда.

Сборка ферм или стропильных пар

Сборка ферм может быть выполнена одним из методов:

Брусья для стропил собираются и крепятся прямо на крыше здания. Этот процесс довольно трудоемок, поскольку все замеры, подрезку и сцепку брусьев придется делать на высоте. Однако можно обойтись своими силами, без привлечения техники.
Фермы или стропильные пары можно закрепить на земле, а потом готовые элементы поднять на крышу здания. С одной стороны – это упрощает процесс установки стропил, а с другой – из-за большого веса конструкции ее подъем наверх потребует наличия специального оборудования.

Обратите внимание, что начинать сборку стропильных пар стоит только после нанесения разметки. А если заранее изготовить шаблон, для которого взять две доски, равные длине стропил, и соединить их между собой, то тогда все пары получатся абсолютно одинаковыми.

Монтаж стропил

После сборки и подъема на высоту выполняется установка стропил двухскатной крыши деревянного дома. Чтобы зафиксировать их на мауэрлате, в нижней части стропил делают запилы. Первыми устанавливают две фермы с противоположных концов крыши.

После этого между стартовыми парами натягивают веревку, по которой будут выравнивать все остальные стропильные фермы и устанавливать конек.

Теперь можно монтировать оставшиеся пары с соблюдением расчетного шага между ними. В тех случаях, когда сборку пар производят непосредственно на крыше, между двумя торцевыми фермами крепят коньковый прогон. На него впоследствии и производят установку стропил.

Порядок установки половинок стропил согласно мнениям профессионалов может отличаться. Некоторые предпочитают укладывать брусья в шахматном порядке, чтобы не перегружать фундамент и стены в процессе работы. Другие склоняются к последовательной установке пар стропил. Как бы то ни было, стропильные ноги могут нуждаться в подпорках и стойках – все зависит от размеров крыши и формы ферм.

Крепление конька

Конек – это элемент, который образовывается посредством крепления стропил в верхней точке. Как только все детали стропильной системы для двухскатной кровли будут установлены, следует выполнить капитальное закрепление всех элементов конструкции.

Установка обрешетки

Наличие обрешетки является обязательным при строительстве любой крыши. Она не только поддерживает кровельный материал и позволяет его надежно закрепить, но и дает возможность перемещаться по крыше в процессе работы.

Расстояние между отдельными досками выбирают, исходя из типа кровельного материала:

мягкая кровля укладывается на сплошную обрешетку без зазоров;
для металлочерепицы нужна обрешетка с шагом в 35 см (между двумя нижними рядами – 30 см);
шифер и профнастил можно укладывать на обрешетку с шагом в 44 см.

Итоги

Таким образом, чтобы собрать стропильную систему для крыши с двумя скатами, следует учесть много нюансов и предусмотреть любые возможные осложнения. Надеемся, что наши советы помогут вам справиться с этой нелегкой задачей и создать качественную и долговечную крышу для вашего дома.

Стропила служат основой всей кровельной конструкции, а их монтаж - одна из наиболее ответственных задач при строительстве дома. Каркас будущей крыши можно изготовить и установить самостоятельно, соблюдая технологические особенности кровель разных конфигураций. Приведем основные правила по разработке, расчету и выбору стропильной системы, а также опишем поэтапно процесс установки «скелета» крыши.

Стропильная система: правила расчета и разработки

Стропильная система - несущая конструкция, способная оказывать сопротивление порывам ветра, принимать на себя все наружные нагрузки и равномерно распределять их на внутренние опоры дома.

При расчете стропильной конструкции учитывают следующие факторы:

Угол наклона крыши:
- 2,5-10% - плоская кровля;
- более 10% - скатная кровля.
Нагрузки на крышу:
- постоянные - общий вес всех элементов «кровельного пирога»;
- временные - давление ветра, тяжесть снега, вес людей, которые проводят на крыше ремонтные работы;
- форс-мажорные, например, сейсмические.

Величину снеговых нагрузок рассчитывают исходя из особенностей климата региона по формуле: S=Sg*m , где Sg - вес снега на 1 м2, m -расчетный коэффициент (зависит от наклона кровли). Определение ветровой нагрузки базируется на таких показателях: тип местности, нормативы ветровой нагрузки региона, высота здания.

Коэффициенты, необходимые нормативы и расчетные формулы содержаться в инженерно-строительных справочниках

При разработке стропильной системы надо рассчитать параметры всех составляющих конструкции.

Элементы стропильной конструкции

Стропильная система включает в себя множество составляющих, выполняющих конкретную функцию:

Материалы для изготовления стропил

Стропила чаще всего изготавливают из деревьев хвойных пород (ель, лиственница или сосна). Для обустройства кровли применяют хорошо просушенную древесину с уровнем влажности до 25%.

Деревянная конструкция имеет один существенный недостаток - со временем стропила могут деформироваться, поэтому в несущую систему добавляют элементы из металла.

С одной стороны металл добавляет жесткости стропильному сооружению, но с другой - снижает срок эксплуатации деревянных частей. На металлических площадках и опорах оседает конденсат, который приводит к загниванию и порчи древесины.

Совет. При установке стропильной системы из металла и дерева надо позаботиться о том, чтоб материалы не соприкасались друг с другом. Можно использовать влагозащитные средства или применять пленочную изоляцию

В промышленном строительстве используют металлические стропила, выполненные из стального проката (двутавра, тавра, уголков, швеллера и т.д.). Такая конструкция более компактна, чем деревянная, но хуже удерживает тепло, и поэтому требует дополнительной теплоизоляции.

Выбор стропильной системы: висячие и навесные конструкции

Существуют два виды стропильных конструкций: висячие (распорные) и наслонные. Выбор системы определяется типом кровли, материалом перекрытия и природными условиями региона.

Висячие стропила опираются исключительно на внешние стены дома, промежуточные опоры не задействуются. Стропильные ноги висячего типа выполняют работу на сжатие и изгиб. Конструкция создает горизонтальное распирающее усилие, передающееся к стенам. При помощи деревянных и металлических затяжек можно снизить эту нагрузку. Затяжки монтируют у основания стропил.

Висячая стропильная система часто используется для создания мансарды или в тех ситуациях, когда пролеты на крыше составляют 8-12 м, а дополнительные опоры не предусмотрены.

Наслонные стропила монтируются в домах с промежуточной столбчатой опорой или дополнительной несущей стеной. Нижние края стропил фиксируются на внешних стенах, а их средние части - на внутреннем простенке или несущем столбе.

Установка единой кровельной системы над несколькими пролетами должна включать распорные и наслонные стропильные фермы. В местах с промежуточными опорами монтируют наслонные стропила, а где их нет - висячие.

Особенности обустройства стропил на разных крышах

Двускатная крыша

Двускатная крыша, согласно строительным нормам, имеет угол наклона до 90°. Выбор наклона во многом определяется погодными условиями местности. В районах, где преобладают обильные осадки лучше устанавливать крутые скаты, а там, где господствуют сильные ветра - пологие кровли, чтоб максимально снизить давление на сооружение.

Распространенный вариант двускатной крыши - конструкция с углом наклона 35-45°. Такие параметры специалисты называют «золотой серединой» расхода строительных материалов и распределения нагрузки по периметру здания. Однако в таком случае чердачное помещение будет холодным и здесь не получится обустроить жилую комнату.

Для двускатной крыши применяется наслонная и висячая стропильная система.

Шатровая крыша

Все скаты крыши имеют одинаковую площадь и одинаковый угол наклона. Конькового прогона здесь нет, а стропила соединяются в одной точке, поэтому монтаж такой конструкции достаточно сложен.

Шатровую крышу целесообразно устанавливать при выполнении двух условий:

основание постройки квадратной формы;
в центре сооружения имеется несущая опора или стена, на которую можно будет зафиксировать стойку, поддерживающую стык стропильных ног.

Создать шатровую крышу можно и без стойки, но при этом конструкцию надо усилить дополнительными модулями - стойками затяжками.

Вальмовая крыша

Традиционная конструкция вальмовой кровли предполагает наличие накосных стропил (диагональных), направленных к углам постройки. Угол наклона ската такой крыше не превышает 40°. Диагональные прогоны обычно делают с усилением, так как именно на них приходится существенная часть нагрузки. Изготовляют такие элементы из сдвоенной доски и прочного бруса.

Места стыковки элементов обязательно подпираются стойкой, которая повышает надежность сооружения. Опора располагается на расстоянии ¼ длины больших стропил от конька. На месте фронтонов двускатной крыши устанавливаются укороченные стропила.

Стропильная конструкция четырехскатной кровли может включать очень длинные диагональные элементы (более 7 м). В этом случае под стропила надо монтировать вертикальную стойку, которая будет опираться на балку перекрытия. В качестве опоры можно использовать шпренгель - балка располагается в углу крыши и фиксируется на смежных стенах. Шпренгельную ферму усиливают подкосами.

Ломаная крыша

Ломаные крыши обычно создаются для обустройства большей мансарды. Установку стропил при таком варианте кровли можно разбить на три этапа:

Монтаж П-образной конструкции - опоры для прогонов, которые удерживают стропильные ноги. Основание конструкции - балки перекрытия.
Устанавливается не менее 3-х прогонов: два элемента проходят по углам П-образного каркаса, а один (коньковый прогон) монтируется по центру мансардного перекрытия.
Монтаж стропильных ног.

Двухскатная крыша: установка стропил своими руками

Расчет угла наклона и нагрузок

Расчет двухскатной крыши конечно можно произвести самостоятельно, но все же лучше это доверить профессионалам, чтоб исключить погрешности и быть уверенным в надежности конструкции.

При выборе угла наклона надо учесть, что:

угол 5-15° подходит не для всех кровельных материалов, поэтому сначала выбирают тип покрытия, а потом делают расчет стропильной системы;
при угле наклона свыше 45° - возрастают материальные расходы на закупку составляющих «кровельного пирога».

Пределы нагрузки от воздействия снега колеблются от 80 до 320 кг/м2. Расчетный коэффициент для крыш с углом наклона меньше 25° составляет 1, для кровли с уклоном от 25° до 60° - 0,7. Это значит, что если на 1 м2 приходится 140 кг снежного покрова, то нагрузка на крышу со скатом под углом 40° составит: 140*0,7=98 кг/м2.

Для подсчета ветровой нагрузки берется коэффициент аэродинамического влияния и колебания ветрового давления. Значение постоянной нагрузки определяется суммированием веса всех составляющих «кровельного пирога» на м2 (в среднем - 40-50 кг/м2).

Исходя из полученных результатов, узнаем общую нагрузку на кровлю и определяем количество стропильных ног, их размер и сечение.

Монтаж мауэрлата и стропил

Установку стропил своими руками начинают с монтажа мауэрлата, который фиксируется анкерными болтами к продольным стенам.

Дальнейшее возведение конструкции выполняется в такой последовательности:

Установка стропил: видео

Способы соединения элементов стропильной конструкции: видео

Стропильная система – основа крыши, от нее зависит надежность и прочность кровли, ее способность противостоять осадкам и ветру. Конструкция стропильной системы определяется формой крыши и особенностями планировки дома, а также применяемыми материалами. Стропильная система, возводимая своими руками, обычно выполняется из дерева, но возможно применение и других материалов, например, металлического профиля.

Виды стропил и их применение

Выбор стропильной системы – ответственный шаг, требующий знания конструкции каждого из видов кровли. Стропила могут быть:

Наслонные стропила, опирающиеся на коньковый прогон и мауэрлат. Применяются при возведении односкатной, простой двускатной крыши, а также как один из элементов вальмовой и ломаной мансардной крыши.
Скользящие стропила – разновидность наслонных стропил, применяемая для деревянных строений, дающих большую усадку. Их отличием является скользящее крепление стропил к мауэрлату, что позволяет компенсировать усадку стен без деформации кровли.
Висячие стропила – система из стропил, стянутых ригелями или затяжками, обычно применяется при строительстве простой двускатной крыши, а также в качестве верхних стропил мансардной крыши. В висячей стропильной системе коньковый прогон отсутствует, и в верхней части симметричные стропильные ноги опираются непосредственно друг на друга.
Накосные стропила, иначе называемые угловыми или диагональными. Применяются для выполнения трехскатной или четырехскатной крыши, а также для кровли со сложной геометрией.

Элементы стропильной системы

Любые стропила предназначены для распределения и передачи нагрузки кровли на стены дома. Основными элементами, на которые опираются стропила, являются:

Мауэрлат – брус, закрепленный на верхней плоскости стен по периметру всего дома;
Лежни – опорные брусья, уложенные на внутренние несущие перегородки или колонны;
Балки перекрытия верхнего этажа;
Стойки и опоры;
Прогоны – горизонтальные опорные элементы, уложенные вдоль оси крыши на стойки.

Стропильная ферма состоит из следующих элементов:

Стропильные ноги – доски или брус, образующие контур крыши и уложенные с определенным шагом;
Затяжки или ригели – горизонтальные элементы, стягивающие парные стропильные ноги между собой;
Подкосы – опоры, поставленные под углом и поддерживающие стропильные ноги;
Кобылки – доски, закрепленные на нижнем конце стропил и образующие свесы крыши;

Нарожники – короткие стропила, опирающиеся на диагональные стропила в вальмовой крыше.

Все эти элементы в частном строительстве обычно выполняют из дерева – бруса или доски хвойных пород, высушенного естественным образом. Дерево пропитывают антисептиком, что позволяет продлить срок его службы. Толщина и сечение элементов определяется расчетом.

Технология выполнения наслонных стропил

До начала строительства необходимо выполнить эскиз крыши и рассчитать ее размеры. Сечение и шаг стропил, а также необходимость установки дополнительных опор и подкосов также определяются расчетом.
Укладывают и выставляют опорные элементы: мауэрлат, лежни и балки перекрытий, стойки, коньковый и промежуточные прогоны. Подробно эти операции описаны в статьях, посвященных различным типам крыши:
Изготовляют шаблон стропил. Для этого берут доску с шириной, соответствующей расчетной длине стропил, с такой же шириной, но с меньшей толщиной – она легче и ее проще точно подогнать по месту. Доску прикладывают к месту установки крайнего стропила одним концом к коньковому прогону, другим – к мауэрлату.
В верхней части шаблона размечают верхний запил. Форма запила должна быть такой, чтобы доска ложилась на коньковый прогон и при этом плотно прилегала к противоположному стропилу. Глубина запила должна составлять не более 1/3 ширины доски.
После выпиливания верхнего запила шаблон еще раз прикладывают по месту и размечают нижний запил – он должен опираться на мауэрлат, не оставляя больших зазоров. Конец шаблона опиливают под углом так, чтобы срез находился в вертикальной плоскости.
Полученный шаблон прикладывают в месте установки всех стропильных ног, проверяя, нужна ли будет подгонка по месту. Если шаблон подходит идеально (что случается редко) можно сразу изготовить необходимое количество стропильных ног. Если же нужна корректировка нижнего запила, то по шаблоны вырезают только верхнюю часть каждого стропила, а нижний запил каждый раз делают по месту.
Стропила ставят с установленным расчетом шагом. Обычно он составляет от 50 до 120 см и зависит от типа кровельного покрытия, а именно от его тяжести, и от ожидаемой снеговой нагрузки. Наиболее тяжелыми покрытиями являются шифер и керамическая черепица, но они в настоящее время применяются редко. Чаще выбор делается в пользу более современных, легких и надежных материалов: металлочерепицы, ондулина, мягкой кровли. Для них шаг стропил можно выбрать около 100 см, не выполняя сложных расчетов.
Сначала устанавливают стропила со стороны фронтонов. Стропильную ногу опирают на коньковый прогон и мауэрлат и закрепляют на два гвоздя 100-150 мм в каждом узле крепления. Установив стропильную пару, дополнительно скрепляют ее: в верхней части с помощью накладок из металла и саморезов с одной стороны и уголков с ребром жесткости с другой, в нижней части – скобами или также на уголки.
После установки стропил с обоих фронтонов крыши между ними натягивают бечевку и выравнивают остальные стропила по ней. Крепление стропил производят аналогично.
Устанавливают подкосы, если того требуют результаты расчета. Подкосы выполняют из того же материала, что и стропила. Прикладывают доску подходящей длины под нужным углом к стропилу и размечают нижний запил. Важно учесть, на что будет опираться подкос: на балку перекрытия или на лежень, от этого зависит форма нижнего запила. После выполнения нижнего запила подкос ставят по месту и отмечают линию отреза по стропилам. Подготовленный подкос ставят враспор между балками и стропилами и закрепляют с помощью металлических накладок или уголков.

Установка подкосов на крыше

Технология выполнения вальмовых диагональных стропил

Поскольку стропила для вальмовой крыши устанавливают диагонально, обычные способы их крепления не подходят. К тому же нагрузка на диагональные стропила значительно выше, чем на наслонные или висячие, поэтому материал для их выполнения должен иметь большее сечение. Можно использовать брус толщиной от 100 мм, однако практика показывает, что удобнее выполнить эти стропила из двух сложенных и скрепленных досок стандартной толщины.
Диагональные стропила верхним концом опирают на стойки, нижним – на сходящиеся под прямым углом брусья мауэрлата. Их размечают по месту, и основной их особенностью является то, что запилы выполняют не перпендикулярно к плоскости доски, а под углом в 45 градусов. При выполнении стропил из срощенных досок выполняют сначала одну сторону с косыми запилами, потом вторую, в зеркальном отображении.
Доски стягивают между собой на саморезы, гвозди или шпильки. Закрепляют вальмовые стропила с помощью накладок и саморезов.

Лучше понять основные приемы возведения стропильной системы своими руками поможет видео.

При выполнении любой стропильной системы своими руками важно тщательно закреплять все узлы и соединения и помнить, что крыша – это основная защита вашего дома от ненастья. Поэтому важно не только сделать качественный каркас, но и выбрать подходящий , например, профнастил, и правильно уложить его.