Устройство стропильной системы крыши

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.

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 см 2 .
• 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.

Основные части конструкции стропильной системы

Продумывая устройство стропильной системы крыши, необходимо знать, из каких деталей эта самая система состоит.

#1. Мауэрлат – это как бы фундамент всей системы. Он помогает равномерно распределить нагрузку на стены.

#2. Стропильная нога определяет угол наклона ската, а также общий вид кровли, жестко фиксируя отдельные элементы.

#3. Прогон – скрепляет ноги стропил. Коньковый прогон находится вверху, боковые прогоны – сбоку.

#4. Затяжка – не дает стропильным ногам разъезжаться, соединяя их внизу.

#5. Стойки и подкосы – дают ногам стропил дополнительную устойчивость. Они упираются в лежень (который лежит внизу параллельно коньку).

#6. Обрешетка — набивается перпендикулярно стропильным ногам и представляет собой обрезные бруски или доски. Она призвана передавать всю нагрузку от кровельного материала на стропильные ноги.

#7. Конек крыши — это место соединения двух скатов крыши. Вдоль конька набивается сплошная обрешетка для усиления данной части крыши.

#8. Кобылки — применяют для создания свеса в случае если длинна стропильных ног не достаточна.

#9. Свес крыши — это элемент предназначенный для защиты от попадания на стены избыточного количества осадков.

Теперь рассмотрим такой сложный узел как стропильная ферма. Она имеет плоскую форму, а входят в нее, кроме стропил, растяжки, стойки и раскосы. Их располагают так, что нагрузки на стены внутри дома не происходит. Лишь внешние его стены являются опорами, причем нагрузка идет вертикально. Расстояние между фермами определяется расчетами. Если пролет большой, то ферма состоит из нескольких деталей. У чердака нижний пояс фермы служит в качестве потолка.

Выше приведены примеры деревянных стропильных ферм, кроме этого в некоторых случаях применяют фермы сделанные из бетона и металла.

Формы крыш и стропильных систем

Односкатная крыша.

Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °. Если дом маленький, а пролет его не превышает 5 м, то нужна система стропил наслонного типа. Опирается она на внешние стены, а также на стену внутри здания (если она есть). Когда пролет более 5 м, нужно использовать стропильные фермы.

Устройство стропил односкатной крыши.

Двускатная крыша

Крыша с двумя скатами также несложная, под ней располагается мансарда или чердак. Уклон ее от 14 до 60 °. Если внешние стены отстоят друг от друга менее чем на 6 метров, делают висячую стропильную систему. Наслонные стропила нужно использовать тогда, когда пролет велик и есть внутренние опоры.

Устройство висячих и наслонных стропиль двускатной крыши.

Четырехскатная крыша

Крыша с четырьмя скатами называется вальмовой или полувальмовой. Ее уклон бывает от 20 до 60 °, а пролет может составлять – до 12 м. При этом должны иметься внутренние опоры. Фронтонные стены в данном случае отсутствуют, что экономит материалы. Однако монтаж подобной крыши сложнее, чем двухскатной. Для такой конструкции крыш стропильные системы делаются либо наслонного типа, либо с применением стропильных ферм.

Особенности конструкции четырехскатной крыши.

Ломанная крыша

Крыша ломаная, или мансардная, внизу может иметь уклон до 60 °. А вот вверху она обычно более пологая. За счет этого площадь мансарды увеличивается. Такая крыша хороша для домов, где ширина не достигает 10 м. Как и в предыдущих случаях, можно применять наслонную систему стропил. Однако фермы использовать предпочтительнее.

Устройство ломанной крыши.

• Выше перечислены наиболее распространенные, но далеко не все формы крыш, подробнее смотрите материал: Виды крыш частных домов по конструкции и геометрическим формам

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

• Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
• На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
• Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу — мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

• Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
• Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
• Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
• Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
• Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
• Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
• Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
• Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Соединительные элементы

Чтобы крыша получилась надежной, узлы стропильной системы должны правильно соединяться. Нужно при этом учесть направление и силу нагрузок (как статических, так и динамических). А еще важно предусмотреть возможное растрескивание дерева от усушки, сделав так, чтобы узлы системы стропил при этом не перестали исправно работать.

Ранее все детали стропильной системы скрепляли между собой врубками. Это надежно, но не слишком экономно. Ведь для этого нужно, чтобы деревянные конструкции имели большие сечения, которые позволяли бы делать врубки безопасно ослабляя деревянные элементы.

Поэтому в нынешнее время узлы стропил скрепляют не врубками, а нагелями и болтами.

Способы крепления стропильных ног.

Популярно применение перфорированных стальных накладок, имеющих покрытие от коррозии. Закрепляют накладки гвоздями или пластинами с зубцами, утопленными в дерево. Такой крепеж для стропильной системы удобен тем, что:

• Накладки уменьшают расход дерева на одну пятую, так как требуются элементы меньшего сечения, чем при врубке;
• они могут монтироваться мастером с не очень большим опытом;
• они закрепляются весьма быстро.

Перфорированные пластины использующиеся для крепления стропил.

На последок можете посмотреть полезное видео в котором рассказывается о всех самых важных моментах конструирования стропильной системы крыши.

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.