Виды стропильной системы
Принято классифицировать стропильные системы, чтобы задача по выбору варианта будущей кровли решалась легче:
- Односкатные. Самые простые. Больше подходят для подсобных помещений, бань, небольших частных домов, беседок. Предусматривает наклонное положение конструкции под небольшим углом (не более 25°);
- Двускатные. Используются для небольших домов и дачных построек. Имеют вид треугольника, при котором стропильные доски соединены балкой и находятся под определенным углом;
- Двухскатные ломаные. Имеют два ската с переломом, благодаря которому есть возможность увеличить площадь мансарды;
- Трехскатные (полувальмовые). Имеют два ската формы трапеции, которые соединены одним торцевым треугольным скатом (вальмой);
- Четырехскатные (вальмовые). Используются для жилых построек, требуют значительных трудозатрат. Имеют два торцевых треугольных ската и два трапециевидных;
- Шатровые. Используются для построек квадратной формы. Состоят их четырех треугольных скатов, верхний угол которых соединен в центре кровли;
- Многощипцовые. Состоят из трапециевидных или других скатов разных форм, соединенных между собой.
Самые подходящие конструкции для мансардных крыш — двухскатные и ломаные двухскатные. Есть другие виды стропильных систем, но они менее распространены и не настолько практичны, как вышеперечисленные.
Стропильные конструкции еще классифицируются на:
- Висячие. При таком виде каркаса кровли не создается горизонтальная нагрузка по причине отсутствия несущих стен в помещении;
- Наслонные. Вариант стропильной установки, предусматривающий опору на несущую внутреннюю стену или опору в здании.
Расчет материала для каркаса кровли при проектировании здания ведется исходя из задуманной конфигурации и нагрузки
Стропила для двухскатной крыши своими руками сделать не трудно, важно подойти к делу с умом
Стропильные системы наслонного и висячего типа
Расчет нагрузки на стропила
Для правильного расчета нагрузки на стропила необходимо учитывать множество факторов, которые способны повлиять на тяжесть конструкции.
Важные показатели, которые следует учесть:
- Нагрузка постоянная: включает в себя массу кровельного пирога, покрывного материала;
- Нагрузка временная: постоянное и максимальное количество снега, дождей, интенсивность ветреных порывов, а в районах с высокой сейсмичной активностью — действие штормовых ветров, смерчей, ураганов.
Кроме того следует иметь ввиду массу и прочность стропильных ног, а также обратить внимание на крепление стропил двухскатной крыши и вариант монтажа. Схема стропильных систем
Схема стропильных систем
Конструкция
Устройство стропильной системы двухскатной крыши любого из перечисленных видов представляет собой совокупность вспомогательных и опорных элементов. Они распределяют равномерно вес кровельного пирога, а также компенсируют распирающие и изгибающие нагрузки, возникающие между ними.
Сечение, длина и шаг стропил определяются с помощью инженерного расчета, учитывающего вес кровельного пирога, климатические условия в регионе строительства, а также уклон конструкции. В состав стропильного каркаса двухскатной кровли обычно входят следующие элементы:
- Мауэрлат. Мауэрлатный брус установить на наружные стены дома, на которые опираются кровельные скаты. Он служит для смягчения давления на опоры и равномерного распределения нагрузки от веса кровельного пирога. Он изготавливается из прочного бруса с сечением 150х150 мм или 200х200 мм и крепится к верхнему поясу стен с помощью анкерных болтов или длинных металлических шпилек.
- Лежень. Это аналог мауэрлата, только он устанавливается на внутренние несущие стены, а на него нужно выставлять вертикальные стойкий для монтажа конькового прогона.
- Стропильные ноги. Этим термином обозначают элементы каркаса, которые изготавливаются из досок с сечением 150-40 мм и устанавливаются под углом к основанию крыши, формируя угол наклона ската. Какое делать расстояние между стропилами, их длину и толщину определяют с помощью расчета, учитывающие совокупные нагрузки, которым они подвергаются в процессе эксплуатации.
- Затяжка. Затяжкой называют балки, которые располагают горизонтально и связывают между собой ноги одной стропильной пары, чтобы снизить распирающую нагрузку на наружные стены конструкции. Ригель – это затяжка, установленная под самым коньком конструкции.
- Стойки. Стойкой называется вертикальный брус, выставленный на лежень для поддержки конькового прогона. Определить какое расстояние должно быть межу стойками просто, ведь оно повторяет шаг стропил.
- Подкосы. Диагонально расположенные подпорки, поддерживающие стропильные ноги посредине или в нижней части, предотвращая их прогиб, называют подкосами.
Конструкция стропильного каркаса
Схемы и способы прикрепления стропил к мауэрлату
Крепление стропил – один из важнейших моментов при строительстве крыши. От способа крепления опорных балок будет зависеть состояние кровли при разных обстоятельствах (снегопады, ливни, скачки температуры).
Жесткая схема крепления
Для односкатной и двускатной крыши применяют жесткую схему установки стропильной системы к основанию.
Система этого крепления исключает возможность воздействия на соединения узлов. Во время эксплуатации крыши возможные сдвиги и деформации кровельной системы сводятся к минимуму.
Высокая прочность основывается на применении уголков из металла. Дополнительно рекомендуется зафиксировать балку к основанию с двух сторон специальными уголками – это поможет не допустить поперечных смещений.
Установку стропильной системы совершают под нужным углом, при этом нужно задать конструкции определенный уклон, зафиксировав его боковыми гвоздями. Используя жесткую схему, часто используют анкера и проволоку.
Фото:
Скользящий вариант крепления
Всем известно, что древесина расширяется при повышенной влажности, а во время жаркой и сухой погоды сжимается.
По этой причине чаще используется при строительстве деревянных домов не жесткая, а скользящая схема.
При использовании этой схемы фиксации в определенных случаях узлы стропильной конструкции могут смещаться в нужном направлении. Двускатный вариант устройства крыши подойдет для применения этого крепления.
Причем сделать это нужно таким образом, чтобы гвоздь насквозь прошел через балку и крепко засел в основании.
Другой тип фиксации можно произвести с помощью металлических скоб и специальных пластин. Очень часто используется элемент под названием «салазки».
Несмотря на то, что схема называется скользящей, все элементы конструкции надежно скреплены между собой, но в случае необходимости равномерно смещаются.
Фото:
Применение этой схемы крепления обусловлено тем, что со временем смещается грунт и проседает фундамент – это приводит к нарушению каркаса кровли.
Скользящая схема помогает избежать ненужных изменений и разрушения кровельной конструкции.
Как крепить стропила к мауэрлату? Это зависит от места нахождения несущих стен. Способы крепления стропил к мауэрлату разделяют на наслонный и висячий. Наслонные, в свою очередь, разделяются на распорные и безраспорные.
Наслонный способ крепления стропил
Использование безраспорного устройства стропильных ног делает давление на несущие стены меньшим. На заранее зафиксированной затяжке располагаются вертикальные стойки, которые и будут точками опоры. Этот метод подходит для односкатной и двухскатной крыши, в которой есть главная несущая стена.
Узел опирания стропил к мауэрлату не редко делают шарнирным (скользящим). Если использовать в соединениях подвижные шарниры, то конструкция крыши может опускаться на несколько сантиметров.
Если вместе с опорными стенами кровля не изменяет свое положение, то стены постройки могут быть подвержены деформации или разрушению. Этого не произойдет, если крепятся стропила наслонным способом.
Используя стропильный крепеж распорной системы, обязательно применяются крепления жесткого типа без использования шарниров.
В этой конструкции все соединения осуществляются благодаря опорному бруску. Получается, что верх прикрепляемого стропила упирается в верхнюю часть соответствующего стропила с другой стороны.
Фото:
Как правильно крепить стропила в этом случае? Крепеж к нужному мауэрлату должен осуществляться к стене.
Для этого подойдет жесткая рама, закрепленная на стене анкерами или скобами, в углах которой нужно устанавливать специальные уголки.
Эта конструкция подойдет, если нужна установка крыши для небольших домов. Для больших построек мауэрлаты устанавливают в специальные бетонные желоба с креплением анкерами. Основная нагрузка в такой системе ложится на желоб и применяется при строительстве шлакоблочных зданий.
Висячая схема крепления
Висячие стропила предназначены для использования при строительстве зданий без несущих стен внутри. Точки опоры в этом случае – лишь наружные несущие стены.
Крепеж данной конструкции осуществляется узлом жесткого типа. Другие варианты не подходят, так как присоединение стропил с мауэрлатом на стенах – это единственная опора для всей односкатной или двухскатной крыши.
Фото:
Стропила, установка которых проходила висячим способом, оказывают сильную горизонтальную нагрузку на стены.
Для уменьшения давления используют затяжки (ригели). Их устанавливают в основании конструкции перпендикулярно стропилам. Прикрепляясь ко всем балкам, ригели собирают стропила воедино.
Нельзя строить кровлю с висячими стропилами без применения затяжек.
Этапы и технология возведения крыши
Крыша возводится в несколько этапов, правильность выполнения каждого из них имеет огромное значение для конечного результата, поэтому к их реализации следует подойти максимально ответственно. Процесс начинается с расчетов, он позволяет определить количество необходимого материала и сформировать дальнейший план действий.
Необходимые расчеты
Несущая система должна обладать повышенными техническими характеристиками для обеспечения высокой прочности и надежности. Помимо оптимального метода крепления, необходимо правильно выбрать шаг размещения стропильных ног. Данный параметр зависит от габаритов стропил, а точнее от сечения и расстояния между опорными точками, конструктивных особенностей крыши.
Подготовка материала к монтажу
Этап заключается в подготовке стропил нужного размера и разметке шага на основании. Длина конструктивных элементов зависит от разновидности кровли и варьируется в пределах от 60 до 200 см
Важной и сложной задачей является определение правильного угла наклона
Проверка надежности мауэрлата
При создании опорной системы для закрепления кровли необходимо обеспечить высокую надежность фиксации брусьев. После установки каждого крепежного элемента нужно проверять качество соединения. Для этого следует приложить усилие к мауэрлату и стропилам. Если система будет двигаться, люфтить или прогибаться, то качество конструкции на низком уровне. В этом случае заменяют крепежные элементы и дополняют систему опорными элементами.
Крепление стропил к мауэрлату: немного «матчасти»
Для начала, предлагаем рассмотреть иллюстрацию, на которой показаны два вида стропильных систем:
Место крепления стропильной ноги с основой называется опорным узлом. Таких узлов в системе много, но мы коснемся подробно именно нижних креплений рамы со стропилами. Мауэрлат и стропильные ноги практически всегда изготавливаются из древесины, реже – из металла. Дерево использовать выгоднее и удобней, так как этот материал легок по весу, прост в монтаже и долговечен при правильной установке и эксплуатации.
Виды опорных узлов по уровню жесткости
Опорные узлы — места, в которых стропила крепится к элементам крыши:
В случае железных соединений, узлы являются неподвижными, жесткими (сварка или болты). Дерево – материал более мягкий и динамичный, который может набухать, рассыхаться и деформироваться. В связи с этим, специалисты рекомендуют выполнять опорные узлы с поправкой на возможные изменения формы древесины. Такие узлы могут иметь разную степень подвижности:
- Узел нулевой подвижности – жесткое крепление уголками с обеих сторон, при котором крепление стропила к мауэрлату остается неподвижным.
- Соединение первой степени подвижности – балка может вращаться по кругу.
- Соединение второй степени подвижности – круговое вращение со смещением, предусматривается установление специальных ползунов или салазок.
- Подвижное соединение третьей степени – возможность горизонтального, вертикального и кругового движения.
Для любого узла, будь он подвижный, либо нет, следует применять, как минимум, два вида фиксации. Например, зарубленные планки дополнительно фиксируются изнутри с помощью опорного бруса, а динамичные соединения укрепляются болтами и специальными стальными уголками.
Установка прогона
Крыша односкатная имеет исключительно коньковый прогон, в более серьезных конструкциях монтируют боковые дополнительные прогоны. В первом случае установку производят на вертикальные опоры, закрепленные вспомогательными приспособлениями. Из обрезной доски (5 см) изготавливаются распорные элементы и устанавливаются между стойками. Конец распорки закрепляется внизу стойки, а другой край прибивается сверху. В итоге получается система повышенной жесткости из треугольников, распорная доска – это гипотенуза, а стойка и прогон – катеты.
Если стойки в высоту больше 2 метров, то для монтажа сооружают леса. Это облегчит процесс, ускорит работу и увеличит безопасность. Дополнительная польза: к лесам можно фиксировать несущие стойки и другие части кровли.
После создания прогона выполняют крепление стропил. Предварительно конструкцию собирают на земле, после чего собранной поднимают и монтируют. Этот метод целесообразно применять при наличии подъемного крана и бригады строителей.
Прогоны и стропильная система – важные элементы кровли, на создание которой уходит много времени и сил. Монтаж начинается с расчета и завершается проверкой надежности, а также отделочными работами. Задача рабочего – обеспечить максимальную надежность конструкции с максимальной устойчивостью к деформациям и повреждениям
Важно использовать вспомогательные элементы, например, уголки для крепления стропил
Основные понятия и термины
Планируя монтаж двускатной крыши, не стоит торопиться с закупкой материалов и засучив рукава погружаться в работу. Прежде всего нужно разобраться в проектной терминологии и определить, какой именно вариант двускатной крыши подойдет в данном случае.
Мауэрлат – монтируемый по периметру наружной несущей стены брус, который играет роль опоры для стропильных ног. При минимальном сечении 100 * 100 мм такой брус может быть цельным или наборным из двух элементов с меньшим сечением.
Стропильная нога – балка, которая снизу опирается на мауэрлат и, наклоняясь, вверху соединяется с еще одной, образуя конек. Наличие двух соединенных между собой балок и характеризует двускатную систему крыши. Толщина стропильной ноги должна составлять минимально 50 мм, а ширина – не меньше 150 мм.
Ферма – треугольник, установленный в месте соединения двух стропильных ног. Размер шага при монтаже двускатной крыши будет зависеть от массы кровельного пирога и рассчитывается с учетом снеговой и ветровой нагрузки на конкретной территории.
Конек(или коньковый прогон) представляет собой верхнюю линию, соединяющую стропильные ноги и две плоскости кровли.
Кобылки – свисающие над наружной несущей стеной края стропильных ног. На наружную сторону свесов прибиваются лобовые доски, которые впоследствии станут опорой при монтаже сливных кровельных желобов.
Стойки– вертикальные брусья, подпирающие стропильную конструкцию. Если дом небольшой, достаточно установить стойку только по центру, где она будет подпирать конек. Если же постройка имеет значительную площадь или жилой чердак, понадобятся также и промежуточные стойки.
Подкосы необходимы для придания дополнительной устойчивости стропильным фермам. Это маленькие балки, которые устанавливаются под небольшим скосом.
Затяжка– также называется «схватка» или «ригель» и нужна для стягивания двух смежных стропильных ног.
Лежень чем-то напоминает мауэрлат, с тем лишь отличием, что его монтаж осуществляется над внутренней несущей стеной или несколькими внутренними стенами.
Обрешетка – бывает сплошная или с зазорами (зависимо от массы и конструкции кровельного пирога) и представляет собой перпендикулярно набитые доски над стропилами.
Прогон– практически то же, что и коньковой брус, но монтируется по всей плоскости кровли, укрепляя фермы и дополнительно подпирая стропила.
Жесткое крепление стропил
Самый надежный, самый трудоемкий и самый универсальный способ, может выполняться путем врубки или за счет нашивки подпорных брусков на стропила. Вначале рассмотрим вариант врубки стропила.
Жесткое крепление стропил к мауэрлату путем врубки
Не стоит переживать, если в результате вырубливания ноги у вас немного изменится наклон ската. Главное, чтобы все стропила лежали на одной линии. Перед запилом стропильной ноги нужно снять размеры места прилегания ее к мауэрлату, а это довольно сложно. Мы не будем выполнять различные математические расчеты, это долго и бесполезно, да и никто на практике таким себе голову не забивает.
Шаг 1. Предлагаем два варианта: сделать один универсальный шаблон для всех ног сразу или делать запилы для каждой по отдельности.
Схема положения стропильной ноги
Если у вас все нормально с положением мауэрлата, то лучше делать шаблон, если есть проблемы, то придется каждое стропило подготавливать отдельно.
Этот шаблон нужен для изготовления стропил
Шаблон можно сделать из обрезка доски, куска ДВП или плотного картона. Проведите на нем линию у нижней кромки на расстоянии не более 1/3 ширины стропильной ноги. На всех стропильных ногах проведите такую же параллельную линию, отметься места прилегания стропил к мауэрлату, и проведите перпендикулярную к ней линию.
Глубина «седла» не должна превышать одной трети от ширины стропила
Теперь вам нужно проследить угол вертикальной и горизонтальной плоскостей зарубки для одного прилегания к мауэрлату по всей поверхности. Сразу скажем, что идеального варианта добиться не удастся, но неплотное прилегание плоскостей в несколько миллиметров критической роли не играет. Приложите шаблон к торцу бруса мауэрлата под углом наклона ската. Точка пересечения вертикальной и горизонтальной линии должна находиться точно напротив его угла. Начертите получающийся треугольник, вырежьте начерченную часть.
Шаг 2. Проверьте правильность шаблона в нескольких частях мауэрлата, пройдитесь по обеим сторонам строения. При необходимости немного изменяйте угол выпиленной части, нужно добиться максимально точного прилегания зарубки по всему периметру.
Шаг 3. Приложите шаблон к стропилу, точка угла верхнего упора должна находиться на всех стропилах на одинаковом удалении от их коньковой части.
Шаг 4. Электрической пилой или ручной ножовкой отпилите срез поперек волокон стропильной ноги.
Отпиливаем стропила по шаблону
Пилите очень осторожно, не уменьшайте пропилом ширину оставшейся нетронутой стропилы. При недостаточном опыте работы электрическими инструментами лучше пользоваться ручными пилами
Пусть времени и сил потребуется больше, зато вероятность брака значительно снижается. А если учесть время на переделку, то потеря производительности труда от ручного инструмента не будут столь большими.
Шаг 5. Под углом выберите второй срез.
Шаг 6. Проверьте шаблоном сделанное посадочное место, при необходимости поправьте его. Можете готовить посадочные места сразу для всего комплекта стропильных ног, а можете выполнять работы по очереди. Все зависит от вашего умения и точности установки мауэрлата.
Пример шаблона для стропил
Пример выпиливания пазов по шаблону
Шаг 7. Поставьте стропильную ногу на место, зафиксируйте ее положение. Для фиксации можете пользоваться самодельными скобами, металлическими уголками или иными прочными приспособлениями.
Пример установленной стропильной ноги
Таким образом нужно поставить два крайних стропила, натянуть в нижней части между ними веревку и по очереди ставить следующие. Будьте готовыми, что для некоторых стропил придется несколько раз подгонять размеры пятки. Чем больше у вас будет практического опыта, тем реже придется снимать/ставить для подгонки стропильную ногу. Во время установки стропильной системы каждую пару ног следует временно фиксировать различными деревянными раскосами или подкосами. Временное крепление убирается только после набивки обрешетки под финишное покрытие крыши.
На фото пример временного крепления для стропил
Строительство двухскатной крыши пошагово
Монтаж мауэрлата двухскатной крыши
Мауэрлат принимает на себя всю нагрузку от крыши и передает ее на стены, поэтому в качестве мауэрлата выбирают достаточно толстый и крепки брус. Толщину выбирают исходя из толщины стены, на которую он опирается. Как правило толщину мауэрлатного бруса стремятся выбрать равной или приближенной к толщине стены.
Укладывать мауэрлат необходимо заподлицо с внешней частью стены, прочно соединив их вместе. Для соединения мауэрлата со стеной еще на этапе возведения стен закладываются (заливаются в армопояс) анкерные болты или проволока. Если в качестве крепежа используется проволока, то после укладки бруса он крепко обвязывается этой проволокой вокруг и остается в таком виде крепко закрепленной. В случае, если в стену были замурованы анкерные болты, в мауэрлате предварительно сверлятся сквозные отверстия, которыми брус насаживается на болты и затягивается сверху гайками с широкими шайбами.
Важно также не забыть уложить слой гидроизоляционного материала в виде прокладки между стеной и мауэрлатом. В качестве гидроизоляции, как правило, используется рубероид или подобные материалы
Подробнее о закреплении мауэрата рассказано в данном видео
Подробнее о закреплении мауэрата рассказано в данном видео
Установка стропил двухскатной крыши
После того как подготовлено основание, приступают к сборке стропильной системы двухскатной крыши. Монтаж стропил можно выполнить несколькими способами: устанавливать стропила сразу на крыше или некоторые элементы конструкции выполнить на земле, а затем поднять с помощью специального оборудования в место установки. Правильно выставить стропила на двухскатную крышу своими руками без помощи напарника достаточно проблематично, поэтому лучше воспользоваться помощью, чтобы не ошибиться и не свести на нет все усилия.
Чтобы проще было крепить брусья, на каждой стене стоит разметить точки крепления и соединить противоположные стены балками (лежнями), на которые будут установлены стойки для подпорки стропил. На стойки устанавливается коньковый брус, который является направляющим для установки стропильной системы. Для того чтобы соединить стропила максимально точно, чтобы весь скелет из стропил был одинаковый, пользуются шаблонами. Так вы сможете избежать провалов и перекосов в кровле.
После установки конькового бруса приступают к самой ответственной части – монтажу стропил (уже скрепленных между собой или отдельно)
При этом важно постоянно следить за уровнем и ровностью установки. Крепят стропила между собой, как правило, на гвозди или при помощи железных скоб
Распространенные схемы выставления стропил на двухскатную крышу и их крепления друг с другом показаны на рисунке ниже
Распространенные схемы выставления стропил на двухскатную крышу и их крепления друг с другом показаны на рисунке ниже.
После выполнения каркаса крыши требуется выполнить установку вспомогательных крепежей для улучшения жесткости кровли. Для этого устанавливают подкосы и средние коньки.
Предлагаем вам посмотреть видео, в котором наглядно показана установка стропил своими руками для двухскатной кровли.
Обрешетка двухскатной крыши
Обрешетка двухскатной крыши в простейшем случае представляет собой монтаж поперечных досок на стропила для укладки на нее кровельного материала. Но, как правило, современная кровля представляет собой более сложный пирог из различных слоев.
После установки обрешетки крыша накрывается слоем гидроизоляции, слои которой монтируются с напуском друг на друга, а стыки скрепляются скотчем.
Следующим шагом идет закрепление контробрешетки – планок, закрепляемых под углом 90 градусов к основной обрешетке. Это нужно для обеспечения вентилируемого зазора в пироге кровли для избавления от влаги.
На заключительном этапе монтажа двухскатной крыши производят укладку кровельного покрытия, выбор которого, как было сказано в начале статьи, зависит как от нескольких факторов, включая финансовую составляющую
Внешние работы по установке крыши заканчиваются подшивкой карнизов и обустройством фронтонов, если они не являются частью стен. После этого переходят к внутренним отделочным работам и утеплению крыши, если в этом есть необходимость. Подробно об утеплении кровли мы поговорим в следующих статьях.
Стоит отметить, что построить двухскатную крышу своими руками не так сложно, главное правильно произвести расчеты и пошагово следовать пунктам инструкции, чтобы не упустить важных моментов при монтаже.
Краткая видеоинструкция по устройству двухскатной крыши представлена на видео:
