Строительство домов

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.

Содержание

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:

1. Угол наклона крыши:
   • 2,5-10% — плоская кровля;
   • более 10% — скатная кровля.
2. 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:

1. Мауэрлат – основа конструкции кровли. «Фундамент» крыши крепится по периметру стен и равномерно распределяет нагрузку, защищает постройку от опрокидывания. Мауэрлат изготавливается из бруса, в деревянном доме роль этого составляющего выполняет верхняя обвязка стен.
2. Стропильные ноги – удерживают вес кровельного пирога. Между стропилами укладываются листы утеплителя, а сверху монтируется обрешетка.
3. Прогоны – брусья, горизонтально расположенные вдоль кровли. Выступают как опора для стропильных ног. Различают коньковый прогон (находится на вершине кровли, удерживает стропила) и боковые прогоны (находятся посередине стропильных ног).
4. Стойки – дополнительные упоры для конька и стропил, берут на себя часть веса конструкции.
5. Подкосы – наклонные брусья, подпирающие стропильные ноги. Усиливают прочность и жесткость сооружения.

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:

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

1. Сделать шаблон, по которому собирается стропильная система. Взять две доски (длина одной доски равна длине стропил) и соединить между собой гвоздем.
2. Получившиеся «ножницы» уложить двумя краями в места, где будут крепиться стропильные ноги. Зафиксировать угол между балками поперечной перекладиной.
3. Из фанеры изготовить еще один шаблон – он понадобится для изготовления монтажных запилов на стропилах.
4. С помощью шаблона вырезать на стропилах монтажные запилы и соединить их под выбранным углом наклона ската. В результате получается стропильная ферма.
5. Фермы поднять на крышу и прикрепить к мауэрлату:
   • установить фронтальные (крайние) фермы;
   • между вершинами фронтальных ферм натянуть веревку – она обозначит месторасположение будущего конька и станет ориентиром для крепления остальных стропильных ног;
   • монтаж остальных ферм (расстояние между стропильными элементами – не меньше 0,6 м).
6. При необходимости, укрепить конструкцию подкосами, ригелями и подпорами.
7. Коньковый прогон установить на специальные опоры и прикрепить к нему короткие, диагональные и промежуточные стропила.

Установка стропил: видео

Общие рекомендации по монтажу стропильной системы

1. Затяжки для усиления стропил изготовляются по такому принципу: чем ближе к коньку располагаются затяжки, тем массивнее они должны быть. Их надо делать из деревянного бруса большего сечения и обязательно проконтролировать надежность соединительных узлов.
2. Для того чтоб капли дождя не попадали верхние края стен дома и на стропильную конструкцию, необходимо сделать свес (длина от 55 см).
3. Стропила из древесины перед установкой обязательно надо обработать антисептическим, противогрибковым средством и антипиренами для обеспечения пожаробезопасности.
4. При болтовом соединении стропильных элементов обязательно надо использовать металлические пластины или шайбы – они помогут не допустить «утапливания» гайки в древесину.

Способы соединения элементов стропильной конструкции: видео

Монтаж стропильной системы своими руками

Для хорошей кровли очень важно, чтобы каждый шаг при её создании прошёл идеально. Основа всей конструкции крыши — это стропильная система, от конфигурации которой зависит тип верхней части здания. Существуют разные виды таких систем, среди которых необходимо подобрать наиболее подходящую для себя, ведь от правильности вашего выбора зависит функциональность и качество всей кровли.

Типы стропильной системы

Устройство кровли при возведении здания имеет существенное значение. А чтобы крыша была достаточно прочной, особое внимание уделяется несущим системам, которые делятся на:

Кровля — это довольно сложная конструкция, состоящая из разнообразных деталей. Основное требование, предъявляемое к крыше, — это способность защищать строение от всевозможных погодных условий и выдерживать разные нагрузки.

Главные нагрузки кровли приходятся именно на стропильную систему, поэтому очень важно подобрать нужные материалы, всё правильно рассчитать и сделать монтаж в соответствии с технологией.

Установка висячих стропил

Висячие стропила предназначены для зданий, внутри которых нет капитальных перегородок, а между общими несущими и боковыми стенами расстояние составляет не более 10 метров. Конструкция кровли в данном варианте ложится на основные стены здания, но из-за этого она подвергается действию высоких нагрузок. Чтобы напряжение было немного слабее, применяют дополнительные детали (затяжки или ригели), которые скрепляют ферму в горизонтальном положении.

В зависимости от длины пролёта в конструкции висячих стропил применяются различные упрочняющие элементы

Нижние затяжки соединяются в основании стропил и могут быть применены как балки для чердачного перекрытия, при этом их необходимо уложить на мауэрлат. Для изготовления висячих стропил обычно берётся доска с сечением 50х200 мм, однако каждое индивидуальное здание нуждается в своих конкретных расчётах.

Последовательность действий по монтажу висячих стропил:

Вначале на несущие боковые стены устанавливается мауэрлат.

Крепление мауэрлата на боковые несущие стены удобно выполнять при помощи винтовых шпилек, заранее вмурованных в каркас здания

В нижней части кровли висячие стропила врезаются в мауэрлат. Изначально первая стропильная пара делается на земле и используется в качестве шаблона. Остальные пары висячих стропил делаются по нему. Далее все стропильные фермы поднимают на самый верх строения и устанавливают по одной. Чтобы они стояли устойчиво, их нужно закрепить временными подкосами.

Крепление стропильных ног к мауэрлату выполняется стальными пластинами с обеих сторон

Далее устанавливается коньковый прогон с соблюдением правильного расстояния между всеми стропилами.

Коньковый прогон связывает стропильные фермы в верхней части и фиксирует их в вертикальном положении

Каждая стропильная пара укрепляется стягивающими досками. После этого производится окончательная затяжка мест крепления стропил к мауэрлату. При этом могут применяться болтовые соединения.

Если пролёт между стенами превышает 10 метров, система дополнительно укрепляется откосами и стойками.

Монтаж наслонных стропил

Наслонные стропила в основном устанавливаются в тех зданиях, где присутствуют несущие перегородки. Их монтировать намного легче, чем висячую систему, поскольку надёжной опорой для стропил служат прочные несущие стены, расположенные внутри дома. Кроме того, для этой системы необходимо минимальное количество стройматериалов.

Коньковая доска в этом случае служит опорной точкой. Такая кровельная система устанавливается в одном из трёх вариантов:

1. Верхняя сторона кровельной наслонной системы крепится на опоре конька, а нижняя — врубается в мауэрлат. К стене крепится скобами или проволокой.
2. Верхняя часть стропил подрезается под нужным углом, а затем соединяется железными пластинами. Нижняя часть стропил монтируется к мауэрлату специальными подвижными креплениями.
3. Стропила крепятся досками или брусками сверху. Бруски располагаются горизонтально и параллельно друг другу. С двух сторон стропила монтируются под определённым углом, а между ними устанавливается коньковый прогон.

Конфигурация дополнительных рёбер жёсткости в наслонных стропилах также зависит от длины пролёта здания

Чтобы закрепить стропила в нижней части кровли, необходимо использовать скользящие крепления, которые избавляют несущие перегородки от дополнительного напряжения. В этом случае стропила не фиксируются очень плотно, благодаря чему при усадке здания они могут сдвигаться, не перегружая тем самым конструкцию крыши.

Но в некоторых случаях можно использовать распорную систему, которая плотно крепится к мауэрлату внизу. Подкосы и затяжки монтируют в конструкцию для уменьшения нагрузки на стены. Этот способ носит название комплексный, поскольку объединяет элементы двух систем.

Такая кровельная система применяется в основном для возведения частных строений, поэтому стоит упомянуть о монтажных работах, которые производятся в следующей последовательности:

1. На построенные основные стены здания кладётся гидроизоляционный материал, например, рубероид.
2. Мауэрлат крепится к каркасу через гидроизоляцию с помощью металлических анкеров.
3. Стропила устанавливаются на мауэрлат и закрепляются жёсткими или подвижными скользящими креплениями. Можно стропила зафиксировать проволочной скруткой внутри стены. Для этого надо вбить костыль на расстоянии 30 сантиметров от мауэрлата и прикрутить на него проволоку. Потом зафиксировать костыль на стропилах. Подобный крепёж сохраняет кровлю даже во время порывистых ветров.

Наслонные стропила крепятся к мауэрлату металлическими уголками или специальными подвижными элементами

Свес шириной до 60 см формируется следующим образом — стропильные ноги выводятся за границы несущих стен. Эта конструкция надёжно защитит стены от осадков. Если стропильные ноги по длине доходят только до мауэрлата, их удлиняют при помощи деталей, называемых кобылками.

Для удлинения стропил на них набивают доски определённой длины — кобылки

Стропильная система закрепляется прогонами, стойками, а также подкосами.

На последнем этапе стропильные фермы связываются коньковыми прогонами и дополнительными подкосами, а также устраиваются фронтонные свесы

Монтажные работы по установке наслонной системы должны начинаться с настила досок на балки перекрытия. Такое приспособление поможет провести работы комфортно и безопасно.

Комбинированная кровельная система

Комбинированные стропила имеют в своей конструкции элементы из наслонных и висячих систем. Используются они при изготовлении мансардной кровли. Стены комнат на втором этаже получаются благодаря вертикальным стойкам, которые для стропильных балок являются точкой опоры.

Горизонтальные брусья, которые были установлены поверх стоек, выполняют две функции: для верхних скатов они являются мауэрлатом, а для боковых — коньковым брусом. Некоторая часть стропильной системы, которая соединяется вверху концов стоек, одновременно становится затяжкой для верхних элементов и ригелем для скатов, расположенных по бокам.

В комбинированной кровле используются фрагменты наслонных и висячих стропильных систем

Чтобы увеличить прочность конструкции, надо произвести монтаж подкосов, которые закрепляют стропила и вертикальные стойки крыши. Изготавливать комбинированные стропила немного тяжелее, чем другие системы, зато трудоёмкость работ возмещается увеличением несущих характеристик крыши и наличием полноценного помещения под кровлей.

Фотогалерея: варианты стропильных систем

Монтаж стропильной системы кровли

Стропильная система изготавливается из хвойных пород дерева. Можно использовать доски или брус, которые до монтажа обрабатываются антисептическими веществами. Крепёж может быть следующим:

• платки из дерева;
• пластины из металла;
• разнообразные врубки;
• гвозди.

Приступая к установке стропил, выводят уровень перекрытий и несущих стен, после чего настилают гидроизоляцию. Подстропильная конструкция необходима для того, чтобы предотвратить деформацию стропил. В качестве опорных элементов, которые дают стропильной системе устойчивость, могут служить:

Утепление кровли необходимо, но для этого следует выбрать материал для гидро-, тепло- и пароизоляции. Монтаж производится послойно и только в той последовательности, в которой необходимо: изначально паро-, потом тепло- и в завершение влагоизоляционный материал.

Перед укладкой кровельного покрытия монтируются необходимые защитные материалы с соблюдением установленных вентиляционных зазоров

Для обеспечения длительной эксплуатации стропильной системы устраивается необходимая циркуляция воздуха с помощью установки отверстий для вентиляции. Чтобы не было протеканий, возле отверстий делают «воротники», не позволяющие проникать воде под крышу.

Видео: монтаж стропильной системы своими руками

Каким образом крепится мауэрлат

Мауэрлат — это фундамент кровли, поэтому стоит относиться к его закреплению ответственно. В противном случае ремонт крыши в будущем будет неизбежным. Последовательность работ:

1. По всему периметру строения производится монтаж гидроизоляционного материала.
2. Брус раскладывается на верхний торец стен. При необходимости части бруса сращивают между собой.

Брус необходимого сечения раскладывается по всему периметру здания на слой гидроизоляции

Проверяется правильность геометрической формы — равенство длин диагоналей. Для проверки можно использовать леску или верёвку. Равенство диагоналей означает, что углы, образованные соседними частями мауэрлата, являются прямыми. При необходимости положение бруса корректируется.

Углы мауэрлата скрепляются между собой.

Крепление мауэрлата в углах производится вполдерева

Мауэрлат плотно закрепляется при помощи шпилек или проволоки. Если вы используете шпильки, то в мауэрлате сверлятся отверстия. Затяжка производится в несколько приёмов.

К каменным, блочным или бетонным стенам мауэрлат крепится при помощи шпилек, укреплённых в них при устройстве верхнего ростверка

Способы крепления кровельного мауэрлата и сращивание стропил

Мауэрлат крепится к стенам здания по всему периметру, при этом крепления должны находиться в непосредственной близости от внутренней части стены. Снаружи дома деревянная деталь защищается незначительным выступом стены. Также изначально определяется место для крепления.

Как закрепить мауэрлат к стене

Мауэрлат к стене можно прикрепить следующими способами:

С помощью проволоки, которая закладывается между двумя кирпичами. Её длина подбирается так, чтобы в итоге проволокой можно было обвязать полностью брус. Количество проволоки должно соответствовать числу стропильных ног.

Проволока оборачивается вокруг мауэрлата и затягивается в прочный узел

Винтовые шпильки. В кладку внедряют арматуру по высоте минимум за 3 ряда до начала кровли. Размер арматуры — 10 мм. Шпильки, загнутые в Г-образную форму, связывают с арматурным каркасом. Длина шпильки подбирается так, чтобы оставшаяся над поверхностью стенового каркаса часть была на несколько сантиметров больше, чем толщина мауэрлата. Затем конструкцию заливают бетоном. В брусе мауэрлата сверлят ответные отверстия и надевают его на шпильки. Далее мауэрлат фиксируется гайками.

Шпилька свзывается с арматурным каркасом и после заливки бетоном становится его частью

Деревянные пробки. Их закладывают в здание по габаритам в один кирпич и обрабатывают антисептиками. Можно заложить пробки под мауэрлат и закрепить железными скобами.

Как закрепить стропила к мауэрлату

Все варианты крепления кровельной стропильной системы к мауэрлату можно поделить на такие виды:

1. Скользящее крепление. Производится за счёт запила и монтажа ноги стропильной системы на мауэрлат. Установка осуществляется при помощи специальной комбинации металлических пластин, которые при зацеплении друг за друга получают возможность перемещения в заданных пределах. За счёт этого обеспечивается возможность небольшого смещения стропил при усадке и сезонных деформациях здания.

Скользящее крепление оставляет стропильной ноге небольшую свободу перемещения при деформациях здания

Жёсткое крепление. Этот вариант используется для устройства наслонных стропил. В стропильной системе осуществляется врубка по специальному шаблону, а затем каждая нога упирается в мауэрлат и фиксируется гвоздями.

Жёсткое крепление стропильных ног используется в системе наслонных стропил

Как крепятся стропила на уровне конька

Наиболее распространённым вариантом крепления стропил к коньку является стыковое соединение:

• каждое стропило нужно обрезать под определённым углом, расположенным в верхнем крае. Этот угол должен быть точно равен углу наклона скатов;
• стропильные ноги в местах среза нужно скрепить несколькими гвоздями длиной в 150 мм;
• вбивать гвозди надо под углом таким образом, чтобы они проникли в другое стропило на достаточную глубину;

Можно использовать разные варианты крепления стропильных ног под коньком

накладки из дерева и металла помогают укрепить стропильную систему. Они закрепляются болтами или гвоздями.

Металлические накладки используются для упрочнения конструкции стропил в области конька

Варианты сращивания стропил

В строительной сфере повсюду используются разнообразные варианты стропильного сращивания, при этом, подбирая определённую технологию, надо обратить внимание на характеристики конструкции стропильной системы, на которые влияют:

• приобретённые материалы;
• технические данные стройплощадки;
• шаг монтажа стропил.

Стропила могут сращиваться следующим образом:

Встык — наиболее быстрый и надёжный вариант, чтобы удлинить стропила. Для этого сращиваемые детали обрезаются под углом в 90 градусов. Чтобы в месте соединения отсутствовал прогиб, потребуется высокая точность. Стропила закрепляются накладками из металла или дерева, скрепляемых гвоздями в шахматном порядке.

Крепление встык упрочняется металлическими или деревянными накладками

Косой прируб — это места стыков деталей стропил, которые подрезаются под углом в 45°. Крепёжным элементом служит 12 или 14-миллиметровый болт, монтирующийся в середине места стыка.

Внахлёст — это простой вариант, поскольку в нем не нужна особая точность. Нахлест может составлять от 80 до 100 см. Далее стропила фиксируются с помощью гвоздей по всей длине сращиваемых досок. Гвозди вбиваются только в шахматном порядке, чтобы брусья не разомкнулись под большим весом кровельного материала. Можно также использовать шпильки или болты, однако изначально надо проделать для них отверстия. Подобный способ отличается высокой надёжностью сращённых стропил, но он более трудоёмкий.

Стропильные доски можно сращивать любым из трёх описанных способов

Каждая разновидность стропильной системы имеет свои характерные особенности и подходит только для определённого вида конструкции кровли. Именно от правильной установки стропил зависит не только надёжность, но и прочность кровли, поэтому к данному этапу работ необходимо подходить с максимальной ответственностью.