Как выбрать: что учесть?
Стропильная система должна быть выбрана максимально правильно и четко.
При поиске подходящего решения нужно обращать внимание на следующие моменты:
- прочность;
- возможность подпереть скаты и кровлю в целом определенного размера и геометрии;
- создание позитивного эстетического образа здания в целом.
Технические параметры имеют приоритетное значение. Даже самые красивые конструкции, соответствующие принципам дизайна, не проявят своих позитивных качеств, если они прослужат слишком мало. Опытные строители всегда анализируют среднегодовые и сезонные температуры, финансовые возможности застройщиков, предельно возможный темп ветра и тяжесть вышележащей кровли
Во внимание также принимают будущее использование подкровельного пространства, необходимый для него масштаб. Недооценивать ветер, снег и дождь нельзя, поскольку эти факторы могут оказать очень сильное воздействие на кровлю, а через нее и на стропила
Избежать ошибок можно, если посмотреть на уже построенные поблизости и длительное время эксплуатируемые дома. Точно воспроизведя конструкцию их кровли и взаимосвязанную с нею стропильную систему, можно наилучшим образом учесть местную специфику. Но не все идут по этому пути, иной раз ставится задача выработать исключительно оригинальный проект. Тогда придется тщательно собирать исходные данные, проводить скрупулезные расчеты. При отсутствии специальных знаний на помощь лучше привлечь квалифицированных исполнителей.
Проанализировав совокупную нагрузку, создаваемую ветром и снегом, можно обнаружить иногда, что те или иные части стропильного комплекса нуждаются в выборочном усилении
При оценке необходимого угла наклона кровли обращают внимание также и на вид используемого покрытия. Тяжелая металлочерепица или профнастил при очень большом уклоне может самопроизвольно сползать вниз, приходится дополнительно их крепить, усложняя себе работу и удорожая монтаж
Кроме того, отдельные материалы имеют склонность задерживать воду или пропитываться ей, бороться с этим можно только делая склон круче. Создание хорошей кровли и стропильной системы, удовлетворяющей столь противоречивым требованиям, не всегда доступно для неспециалистов.
Конструкция, разновидности
Устройство стропильной системы достаточно сложно.
Основные элементы конструкции стропильной системыИсточник build-effect.ru
Рассмотрим узлы системы внимательнее:
- Мауэрлат. Это горизонтальный брус, уложенный на верхнюю кромку стен по всему периметру дома. Принимает на себя нагрузку от стропил, распределяет и передаёт её стенам и фундаменту.
- Лежень. Горизонтальный брус, уложенный по продольной оси крыши. Иногда укладывают два лежня, если этого требует ширина крыши.
- Стойки. Вертикальные брусья, расположенные на торцах лежня. Высота стоек определяет угол наклона скатов.
- Коньковый прогон. Горизонтальная доска, установленная на ребро и прикреплённая к верхним концам стоек. На неё опираются стропильные ноги.
- Стропильные ноги. Наклонные доски, установленные на ребро. В нижней части они опираются на мауэрлат, в верхней крепятся к коньковому прогону, или просто соединяются попарно.
- Прогон. Горизонтальный брус, закреплённый на концах стоек. Используется на крышах с двумя лежнями, разделяя всю конструкцию на два яруса.
- Ригель. Горизонтальные планки, уложенные перпендикулярно прогонам и соединяющие стропильные ноги.
Ряд ригелей, установленных на стропильных ногахИсточник remontnik.ru
- Подкосы. Это наклонные планки, скрепляющие элементы конструкции и обеспечивающие их неподвижность.
- Обрешётка. Это несколько рядов горизонтальных планок, связывающих стропильные ноги между собой и служащих непосредственной опорой для кровли. Может представлять собой сплошной настил из досок. Иногда поверх редкой обрешётки укладывают промежуточный слой листовых материалов (ОСБ, ДСП или фанеру), обеспечивающих герметичность подкровельного пространства.
Кроме этого, важным элементом системы является карнизный свес. Это продолжение нижней части стропильных ног, выходящее за пределы мауэрлата и нависающие над плоскостью стен. Благодаря свесу, дождевая или талая вода стекает по водостокам на землю, не попадая на стены или фундамент. Это позволяет сохранить несущие конструкции и увеличивает срок службы постройки. При этом, сами стропила опираются на мауэрлат и там же заканчиваются. Продолжением являются отдельные элементы – кобылки, которые прикрепляются встык к стропилам и не испытывают нагрузок, приходящихся на основную часть системы.
Установленные кобылкиИсточник ytimg.com
Перечислены основные элементы стропильной системы, но порядок их соединения и размещения может быть разным. В зависимости от способа сборки возникают разные виды стропильных систем:
- Наслонные. Стропила опираются снизу на мауэрлат, а сверху крепятся к коньковому прогону.
- Висячие. Снизу стропила установлены на мауэрлат. А сверху соединены с противоположными ногами с другого ската. Как правило, такова конструкция кровли скатных крыш небольших одноэтажных домов каркасного типа, или построек из лёгкого пенобетона.
- Шпренгельные системы. Они состоят из цепочки отдельных ферм, собранных на земле и в готовом виде установленных на крыше. Такой метод позволяет уменьшить опасность от работ на высоте, обеспечивает лучшее качество и точность сборки.
Выбор той или иной конструкции не является капризом владельца дома. Тип крыши закладывается в проекте строительства по результатам расчётов, учёта возможных нагрузок и климатических условий региона.
Наслонные стропилаИсточник стд-спб.рф
Арка с подвеской и подкосами
Такая схема является логическим продолжением темы арок с бабками. Арка с подвеской и подкосами используется для перекрытия пролетов длиной до 14 м – в подобных конструкциях нагрузка настолько велика, что стропила прогибаются из-за собственного веса. Для компенсации этих нагрузок используются подкосы.
Как правило, подкосы в стропильной системе упираются на внутренние стены постройки, но висячие стропила используются только при их отсутствии. Решить эту проблему помогает бабка, являющаяся единственной доступной опорой.
Собранная таким образом конструкция работает по следующему принципу:
- На стропила приходится внешняя нагрузка;
- Подкосы принимают на себя часть этой нагрузки;
- Подвеска растягивается и натягивает коньковый брус;
- Стропила захватываются за верхнюю часть и тянутся вниз, за счет чего прижимаются подкосы.
Для длинных стропильных ног, свойственных такой конструкции, используется длинная же затяжка. Лучше всего использовать брус из двух жестко соединенных балок. Затяжка крепится к бабке посредством хомута.
Устройство стропильных систем
Висячая стропильная система
Разновидности висячих стропил.
Основные элементы несложной конструкции такого типа:
- стропильная нога;
- мауэрлат;
- дополнительные связи.
Основным признаком висячих стропил является возникающий между ними распор. Они имеют только две точки опоры (на стены здания) и работают на изгиб и сжатие. Такая стропильная система создает сильную горизонтальную распирающую нагрузку, часть которой передается стенам. Для уменьшения такого усилия у основания стропильных ног необходим монтаж затяжки, которая одновременно будет служить и балкой перекрытия. Чем выше от внешних стен она находится, тем больше сечение и надежней крепление такая балка должна иметь. Также для таких целей следует использовать укрепленный железобетонным поясом мауэрлат.
В процессе устройства получается стропильная ферма виде треугольника. В случае образования слишком большого пролета она может иметь дополнительные связи. Вверху висячие стропильные ноги можно соединить встык или вполдерева. В большинстве случаев применяются такие деревянные стропильные конструкции при наличии пролетов до 9 м. Уклоны для крыш под такой вид стропильной конструкции рекомендуется назначать в пределах 25º…45º.
Схема крепления стропил к мауэрлату.
Преимущества использования висячих стропил:
- высокая жесткость конструкции;
- несложный монтаж для пролетов до 9 м;
- простая схема расчета конструкции;
- отсутствие сложных узловых соединений в системе.
Висячие стропила в большинстве случаев применяются для жилых домов с двускатной крышей, нежилых зданий (1-3 этажа), имеющих свободную планировку верхнего этажа либо с отсутствием каркаса или внутренних несущих продольных стен.
Наслонные несущие системы
Наслонная стропильная конструкция устанавливается в домах, имеющих среднюю несущую стеновую перегородку или столбчатые промежуточные опоры. Стропила в данном случае будут представлять собой наклонные балки, которые пятками упираются в наружные несущие стены, а опорой для верхушки служит коньковый прогон. В свою очередь коньковый прогон поддерживается вертикальными стойками, упирающимися на внутреннюю несущую стену.
Именно такое устройство позволяет этим элементам работать только на изгиб. Если при монтаже образовался слишком большой пролет, тогда дополняют подкосы, горизонтальные затяжки и дополнительные ветровые связи.
Разновидности наслонных стропил.
Основным преимуществом данного вида стропильной системы является ее облегченная конструкция, независимо от ширины дома, так как требуется гораздо меньше пиломатериалов. Кроме того, она считается и наиболее долговечной, так как находится в условиях постоянного сквозного проветривания. Такой фактор препятствует возможному ее загниванию. Монтаж наслонной системы может быть выполнен с лежнем, с подкладками и со шпренгелями под стойку.
Деревянные стропильные системы включают следующие элементы:
- стропильные ноги;
- мауэрлат;
- коньковый прогон;
- лежни (подкладки либо шпренгели);
- стойки;
- подкосы;
- распорки.
Рассмотрим подробнее значение каждого элемента для стропильной конструкции.
. Основными частями в системах такого типа являются стропильные ноги, принимающие на себя основные нагрузки и далее распределяющие их на наружные и внутренние опоры. Устанавливаются они при длине пролета от 4,5…6 м и выполняются из бревен, диаметр которых равен 18…20 см. При наличии дополнительной опоры можно увеличить ширину перекрытия до 12 м, а двух – до 15 м.
Пример закрепления узла опирания стойки.
У таких брусьев обычно стесывается верхний кант, что облегчает монтаж обрешетки. Чаще всего на изготовление стропильных ног подбираются доски, имеющие размер 6х22 см. Но более точные размеры сечений определяются с помощью специальных формул или таблиц. В среднем они соответствуют:
- Бревно – d 12 см.
- Пластины – d/2 – 14/2 см.
- Доски – 4х15.
Для прочности соединения используются болты, нагели и скобы, а также зуб и пластины из металла. Чтобы избежать попадания осадков на нижнюю часть стропильной системы, осуществляется монтаж отвесов. Технологический процесс установки кровли предполагает ее вынос за границы внешних стен на 50 см. Карнизный отвес должен быть не менее 550 мм.
Все опорные поверхности должны быть горизонтальными, в противном случае может возникнуть распор или нога начнет сползать. Ни в коем случае нельзя делать врезку в мауэрлат и прогон, так как происходит ослабление бруса и прогона, что способствует загниванию при попадании влаги в эти места.
https://youtube.com/watch?v=52Oid8iAZEg
Виды стропильных ферм
Выбирая конструкцию и материал для создания кровельного скелета, необходимо учитывать, на основе какого материала построены стены. Опорами для несущих конструкций могут являться железобетонные, металлические колонны, кирпичные стены или подстропильные фермы.
Особенности ферм дают возможность их классификации в соответствии со следующими признаками:
- очертанием поясов;
- конструктивным оформлением;
- статической схемой;
- типом решетки.
- С области промышленного строительства при устройстве кровель плоского типа используются стропильные фермы с параллельными поясами.
- В случае использования в качестве кровельного материала асбестоцементных или стальных листов устраивается трапециевидная разновидность несущих конструкций.
- В сфере гражданского строительства наиболее популярными являются остовы треугольной формы.
- При любой разновидности очертаний применяют разные системы решеток. При устройстве ферм с параллельными поясами или трапециевидной формы оптимальным вариантом является решетка треугольной формы, укрепленная посредством устройства дополнительных стоек.
- Помимо этого типа, широкое распространение получили разрезная балочная схема или решетки со шпренгелями.
По признаку конструктивного оформления фермы делятся на следующие виды:
- легкие, или одностенные – отличаются наличием одной фасонки в узлах;
- тяжелые, или двустенные – их особенностью является наличие в узлах двух фасонных листов.
При возведении зданий со значительной длиной пролета (сборочных цехов, ангаров) применяются тяжелые конструкции. В подобных строениях промышленного назначения скелет выполняет функции ригелей рамных систем.
В соответствии с материалом изготовления стропильные фермы бывают:
- деревянными;
- металлическими;
- смешанными (или комбинированными).
Узлы конструкции крыш с двумя скатами
По большому счету, все составные части крыш с двумя скатами – это пиломатериалы с различной формой, сечением и длиной, то есть брусья и балки, доска и рейки.
Мауэрлат
Делают мауэрлат из квадратного, размерами сечения, как правило, от 10 до 15 см. Он укладывается по всей длине несущих стен, с последующим закреплением при помощи резьбовых стержней или анкеров. Служит данный элемент кровли для распределения нагрузки от стропил к несущим стенам.
Стропильная нога
Различные типы стропил также изготавливаются из бруса, сечением 15 на 5 (иногда 10) см. Из них собирают контур кровли в виде треугольника, на который будет приходиться вся сила ветра, града, снега и иных проявлений непогоды. Для обеспечения нормальной прочности стропила размещают с промежутками от 0,6 до 1,2 м. С уменьшением этих показателей крыша, соответственно, будет становиться более тяжелой. Промежутки между стропилами также будут зависеть и от конструкционных особенностей применяемого кровельного материала.
Лежень
Представляет собой аналогичный мауэрлату квадратный брус – 10×10 или 15×15 см. Укладывается он на внутреннюю часть несущей стены, для обеспечения равного распределения нагрузки, идущей от кровельных стоек.
Затяжка
Этот узел используют для каркасной конструкции с висячими стропилами. Он является завершающей частью треугольника стропил, не дающий ему расходиться.
Стойки
Также используется квадратный брус. Располагают стойки вертикально, они будут поглощать нагрузку от конька и перенаправлять ее на несущую стену дома.
Подкосы
Данные компоненты играют роль передаточных звеньев от стропил к несущим конструкциям. После соединения стяжек с подкосами образуется крепкая ферма. Даже если представить, что имеется большой пролет, ферма все равно сможет противостоять всем нагрузкам.
Обрешетка
Обрешетку получают путем укладки брусков под прямым углом к стропилам. Перенося всю массу кровли на стропильные ноги, этот элемент конструкции скрепляет их еще лучше. Лучше всего для создания обрешетки применять обрезные доски или бруски. Если таковых нет, подойдет и необрезная доска, но с нее должна быть снята кора. Если вы будете использовать любой тип мягкой кровли, то понадобится сплошная обрешетка. В этих целях можно воспользоваться водоотталкивающими фанерными листами.
Конек крыши
Коньком называется место кровли в верхней ее части, где происходит соединение двух скатов крыши. Формируется он после соединения стропильных ног – укладывается горизонтально.
Кобылки
Давайте разберемся,что такое кобылка и для чего она нужна. Этот узел крепления стропильной системы необходим для организации свеса крыши. Кобылки используют лишь в тех случаях, если стропильные ноги получаются очень короткими, и их недостаточно для свеса. В таких ситуациях ноги приходится удлинять при помощи кобылок, которые представляют собой не что иное, как доски чуть меньшего сечения.
Наращивание стропил для устройства свеса
Проектирование стропильных систем может не включать в себя устройство карнизного свеса. Посему его, скорее всего, придется возводить после установки всей системы стропил.
Виды крепления стропил
Для устройства кровельного свеса стропильная нога подлежит наращиванию доской, именуемой «кобылкой». Вылет или карнизный свес необходим для отвода дождевой и талой воды, стекающей с крыши.
Кроме того, свес предохраняет стены от промокания и образования плесени. Длина вылета должна составлять минимум 40см. Оптимальным же вариантом считается свес порядка 60см в длину.
Для изготовления свеса потребуются доски нужной длины. Ширина таких досок может быть уже ширины стропильных ног.
Кобылку крепят к стропильной ноге с небольшим просветом, который частично заполняют вкладышем в виде более короткой доски. Крепление производят при помощи гвоздей: два из них забивают с противоположной стороны и загибают.
Такого крепления будет вполне достаточно, поскольку нагрузка на данный узел планируется небольшая.
Изначально скрепленные на гвоздь стропильные ноги теперь требуют окончательного закрепления к мауэрлатному брусу. Для этого может быть использована так называемая шинка, представляющая собой полосу из металла.
Обертывают стропильную ногу шинкой с двух сторон – с левой и с правой относительно стропила, и на глубину в 25-30 см с внутренней стороны стен крепят ее на шурупы и гвозди.
Дополнительное крепление такого рода позволит предохранить крышу от вероятного срыва во время сильных порывов ветра.
Также можно использовать и старый проверенный метод – обертку стропильной ноги проволокой, закрепляемой аналогично с внутренней стороны стен. При этом применяют проволоку в 4-6 мм толщиной, привязывают ее к ершам, забиваемым в стену.
На этом монтаж стропильной системы можно считать оконченным. Крыша, сооруженная в соответствии с описанными в статье правилами, будет надежной опорой для устраиваемого выше кровельного покрытия, которой не будет страшны никакие погодные прихоти.
Основные элементы стропильного каркаса
Стропильный каркас крыши дома – система взаимосвязанных опорных элементов из дерев или металла, которые придают конструкции форму, уклон, а также равномерно распределяют ее вес между несущими стенами. Его главным компонентом являются стропильные ноги, представляющие собой установленные под углом балки, которые соединяются попарно вдоль ската, образуя в верхней точке своего соединения конек. Существует две основных разновидности стропил:
- Наслонные. Наслонными стропилами называют опорные элементы, которые в конструкции крыши имеют две точки опоры – на коньковый прогон и мауэрлат. Стропильная система такого типа используется в сооружениях, имеющих внутри одну или более несущие стены, на которые можно «наслонить» стропила. Такое крепление стропил позволяет разгрузить их за счет использование дополнительных вертикальных опор.
- Висячие. Висячими называются элементы, которые имеют только одну точку опоры, располагающуюся там, где происходит крепление стропил к стене или мауэрлату. Стропильная система висячего типа испытывает нагрузку не только на изгиб, но и на распирание, поэтому она усиливается горизонтальными компенсирующими элементами (ригелями, затяжками, схватками).
Стропильная система двухскатной кровли
Стропильные фермы и балки: что лучше ↑
Основой крыши любой конфигурации является опорная конструкция, состоящая из прямых сплошных балок, стропил либо стропильных ферм. Первыми можно перекрывать лишь ограниченное по величине пространство, примером могут послужить наслонные стропила в малых постройках. Если же необходимо перекрыть большие пролеты, то приходится использовать либо составные балки, либо различного типа. Обыкновенные фермы образуют размещенные с расчетным шагом (1,5–3,5 м) ребра, поддерживающие обрешетку, поверх которой настилают кровлю. Подъем стропил, равный отношению высоты фермы к ее длине, зависит от таких параметров, как материал покрытия и условия устройства сооружения. Из дерева обыкновенно устраивают для пролетов малых и средних размеров. Их устройство с увеличением пролета значительно усложняется и в подобных случаях более предпочтительны стальные.
Преимущества использования
- их расчет и проектирование сложнее стропильных или балочных опор, однако они предполагают рациональный расход стройматериалов, поэтому экономически выгодны;
- использование клееного бруса, обеспечивающий им небольшой вес, позволяет применять конструкции в строениях с легким фундаментом, что приводит к снижению затрат и существенному сокращению сроков возведения дома;
- в отличие от балочных опорных систем, которые можно использовать на пролетах до 4,5 м, фермы приемлемы для перекрытия пролетов до 30 м;
- они универсальны и подходят для любого типа крыши, бесчердачного или с чердаком.
Особенности крепления узлов ↑
Несущую способность конструкций во многом определяют узлы, их надежность. Рассмотрим варианты креплений некоторых узлов в треугольных фермах пролетом:
до 6 м
Коньковый узел. Стропильные ноги скрепляют скобами или накладками при помощи гвоздей, в половину дерева.
Соединение ноги и ригеля. Ригель ставят на высоте, равной половине высоты фермы и скрепляют с ногами при помощи болтов и гвоздей.
Опорный узел. Строительные ноги опираются прямо на стены.
Подобная конструкция больше подходит для малых строений с достаточно прочными стенами.
6–12 м
Коньковый узел. Крепление ног проводят аналогично, только между ними по середине дополнительно врезают бабку.
Срединный стык. Лучший вариант – закрепление за нижний пояс.
Оси элементов должны пересечься точно над центром подкладки.
Узел необходимо укрепить с помощью стяжного болта.
10–16 м
Должна быть усилена стойками и откосами.
Коньковый узел выполняют аналогично, а стык нижнего пояса перекрывают при помощи двух накладок на болтах.
Технология сборки наслонных стропильных ног
Конструкция крыши с наслонными стропилами собирается по месту установки требуемых элементов. При этом обычно все детали заказываются согласно изготовленному проекту. Но при необходимости подгонку проводят по месту монтажа.
Не будем глубоко вникать в технологию сборки крыши, просто дадим последовательность сборочного процесса и внизу установим видеоролик.
- Первым производят монтаж мауэрлата. По сути, это брус с минимальным сечением 100х100 мм, уложенный по периметру дома на его стены.
- Далее устанавливают коньковый брус. Под него надо установить вертикальные стойки, которые крепятся к лежню, это брус, лежащий на перекрытии (деревянные балки или бетонная плита) или на внутренней несущей стене дома. Основная задача производителя работ – провести установку конькового прогона строго по горизонтали. Нередко коньковый брус укладывают на фронтоны здания, как показано на фото ниже.
Монтаж конькового бруса на фронтон домаИсточник www.remontnik.ru
- Далее проводят монтаж стропильных ног. Обычно установка проводится попарно, то есть с каждой стороны от конькового прогона. Таким образом, выдерживается равновесие собираемой конструкции в целом.
- Если требуется увеличить несущую способность стропильной системы, то под стропила устанавливают опоры или монтируют затяжки. В крышах больших размеров используют и те, и другие. В этом плане экономить нельзя. Надежность крыши обеспечивает надежную эксплуатацию дома в целом.
Видео описание
Теперь предлагаем посмотреть видеоматериал, в котором показано, как проводят монтаж стропильной системы из наслонных стропил:
Заключение по теме
В заключении можно сказать лишь одно – наслонная стропильная система является традиционной. И обладает она повышенной прочностью и несущей способностью. Но всему этому она будет отвечать лишь в том случае, если правильно провести расчет деталей и узлов и грамотно провести монтаж.
