Проектируя любое жилое строение, архитекторы особое внимание уделяют крыше, так как она выполняет не одну, а сразу несколько функций, в зависимости от ее конструктивных особенностей. Нужно сказать, что далеко не всех будущих домовладельцев удовлетворяет обычная двухскатная крыша, хотя ее можно назвать самой надежной, так как она имеет всего две скатные плоскости и один стык между ними. Многих привлекают более сложные конструкции, которые добавляют строению особую привлекательность и оригинальность. Другие, более практичные домовладельцы, предпочитают мансардные конструкции, которые одновременно способны выполнять роль кровли и второго этажа.
Основой любой крыши является индивидуальная стропильная система, имеющая свои конструктивные особенности. Сделать выбор нужного каркаса крыши будет значительно проще, если заранее разобраться какие же виды и схемы стропильных систем используются в строительной практике. После получения подобной информации станет более понятно, насколько сложны такие конструкции в монтаже. Особенно это важно знать, если каркас для крыши предполагается возводить самостоятельно.
Основные функциональные задачи стропильных систем
При обустройстве скатных конструкций крыш, стропильная система является каркасом для покрытия и для удержания материалов «кровельного пирога». При грамотном монтаже каркасной конструкции будут создаваться необходимые условия для правильной и неутепленных типов кровель, защищающих стены и внутреннее пространство дома от различных атмосферных воздействий.
Кровельная конструкция также всегда является завершающим архитектурным элементом экстерьерного оформления строения, своим видом поддерживая его стилистическое направление. Тем не менее, конструктивные особенности стропильных систем в первую очередь должны соответствовать требованиям прочности и надежности, которым должна соответствовать крыша, и лишь затем уже – эстетическим критериям.
Каркас стропильной системы формирует конфигурацию и угол наклона крыши. Эти параметры во многом зависят от природных факторов, характерных для конкретного региона, а также от желания и возможностей домовладельца:
- Количество осадков в разные периоды года.
- Направление и средняя скорость ветра в местности, где будет возводиться постройка.
- Планы по применению пространства под крышей – обустройства в нем жилых или нежилых помещений, или же использования его лишь в качестве воздушной прослойки для термоизоляции расположенных ниже помещений.
- Разновидность планируемого материала кровельного покрытия.
- Финансовые возможности домовладельца.
Атмосферные осадки и сила потоков ветра дают весьма чувствительную нагрузку на строение кровли. Например, в регионах с обильными снегопадами не стоит выбирать стропильную систему с небольшим углом наклона скатов, так как снеговые массы будут задерживаться на их поверхности, что может привести к деформации каркаса или кровельного покрытия или к протеканиям.
Если же местность, где будет производиться стройка, славится своими ветрами, то лучше выбирать конструкцию с небольшим уклоном ската, чтобы случающиеся резкие порывы не сорвали отдельных элементов крыши и кровли.
Основные элементы конструкции крыши
Детали и узлы стропильных систем
В зависимости от выбранного вида стропильной системы, используемые элементы конструкции могут значительно разниться, однако, существуют детали, которые присутствуют и в простых, и в сложных системах крыш.
К основным элементам стропильной системы скатной крыши относятся:
- Стропильные ноги, формирующие скаты кровли.
- - деревянный брус, закрепляемый на стенах дома и служащий для фиксации на нем нижней части стропильных ног.
- Конек - это стык каркасов двух скатов. Он обычно является самой высокой горизонтальной линией крыши и служит опорой, на которой закрепляются стропила. Конек может быть сформирован стропилами, скрепленными между собой под определенным углом или же зафиксированными на коньковой доске (прогоне).
- Обрешетка - это рейки или брус, монтируемые на стропила с определенным шагом и служащие основой для настила выбранного кровельного материала.
- Подпорные элементы, куда можно отнеси лежни, прогоны, стойки, подкосы, стяжки и другие детали, служат для повышения жесткости стропильных ног, поддержки конька, связывания отдельных деталей в общую конструкцию.
Кроме упомянутых деталей конструкции, в нее могут быть включены и другие элементы, функции которых направлены на упрочнение системы и оптимальное распределение нагрузок крыши на стены строения.
Стропильная система подразделяется по нескольким категориям в зависимости от разных особенностей своей конструкции.
Чердачное пространство
Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.
Конструкцию скатных крыш можно разделить на бесчердачные и чердачные. Первый вариант называется именно так оттого, что пространство под крышей имеет небольшую высоту и используется только в качестве утепляющей сверху помещения здания воздушной прослойки. К таким системам обычно относится или же имеющая несколько скатов, но расположенных под очень незначительным углом.
Чердачная конструкция, имеющая достаточно большую высоту конька, может использоваться по-разному, быть утепленной и неутепленной. К таким вариантам можно отнести мансардный или же двухскатный вариант. Если выбирается кровля с высоким коньком, то в обязательном порядке необходимо учитывать ветровые нагрузки в регионе, где выстроен дом.
Уклон скатов
Чтобы определить оптимальный наклон скатов крыши будущего жилого строения, в первую очередь нужно присмотреться к уже выстроенным малоэтажным соседским домам. Если они стоят уже не один год и стойко выдерживают ветровые нагрузки, то их конструкцию смело можно брать за основу. В том же случае, когда владельцами поставлена цель создать эксклюзивный оригинальный проект, непохожий на стоящие рядом постройки, необходимо ознакомиться с конструктивными и эксплуатационными особенностями различных стропильных систем и произвести соответствующие расчеты.
Следует учитывать, что от того, насколько велик уклон скатов крыши, зависит изменение касательных и нормальных значений силы ветра — чем круче угол наклона, тем большее значение имеют нормальные силы и меньше касательные. Если крыша пологая, то на конструкцию больше влияет касательная нагрузка ветра, так как увеличивается подъемная сила с подветренной стороны и уменьшается с наветренной.
Зимняя снеговая нагрузка тоже должна быть учтена при проектировании кровли. Обычно этот фактор рассматривается в комплексе с ветровой нагрузкой, так как с наветренной стороны снеговая нагрузка будет гораздо ниже, чем с подветренного ската. Кроме этого, на скатах существуют места, где обязательно будет собираться снег, давая большую нагрузку на эту область, поэтому ее следует укрепить дополнительными стропилами.
Уклон скатов крыш может варьироваться от 10 до 60 градусов, и он должен быть выбран не только с учетом консолидированной внешней нагрузки, но и в зависимости от кровельного покрытия, которое планируется использовать. Этот фактор учитывается потому, что кровельные материалы различаются по своей массе, для их закрепления требуется различное количество элементов стропильной системы, а значит, будет разниться и нагрузка на стены дома, и насколько она будет большой, тоже зависит от угла уклона крыши. Немаловажное значение имеют и особенности каждого покрытия по сопротивляемости проникновению влаги – многим кровельным материалам в любом случае необходимо тот или иной уклон для обеспечения свободного схода ливневой воды или тающего снега. Кроме этого, выбирая уклон крыши, нужно заранее продумать то, как будет осуществляться процесс очистки и ремонтных работ на кровле.
Планируя тот или иной угол скатов крыши нужно знать, чем меньше стыков между листами покрытия, и чем они герметичнее, тем меньше можно делать уклон ската, конечно, если не предполагается устроить в чердачном пространстве жилое или хозяйственное помещение.
Если же для покрытия кровли используется материал, состоящий из небольших элементов, например, керамическая черепица, то уклон скатов нужно делать достаточно крутым, чтобы вода никогда не задерживалась на поверхности.
Учитывая вес кровельного материала, нужно знать – чем тяжелее покрытие, тем угол скатов должен быть больше, так как в этом случае нагрузка правильно распределится на стропильную систему и несущие стены.
Для покрытия крыши могут быть использованы следующие материалы: или профильный лист, оцинкованная сталь, волнистые асбестобетонные и битумно-волокнистые листы, цементная и керамическая черепица, рубероид, мягкая кровля и другие кровельные материалы. Ниже на иллюстрации показаны допустимые углы крутизны скатов для различных типов кровельных покрытий.
Базовые конструкции стропильных систем
В первую очередь стоит рассмотреть базовые виды стропильных систем относительно расположения стен дома, которые применяются во всех конструкциях крыш. Базовые варианты разделяют на наслонную, висячую, а также комбинированную, то есть включающую в свою конструкцию элементы и первого, и второго типа систем.
крепления для стропил
Наслонная система
В постройках, где предусмотрены внутренние несущие стены, чаще устанавливается наслонная стропильная система. Монтировать ее гораздо проще, чем висячую, так как внутренние несущие стены обеспечивают для ее элементов надежную опору, а кроме того, для этой конструкции потребуется меньшее количество материалов.
Для стропил в этой системе определяющей опорной точкой является коньковая доска, на которой они и закрепляются. Безраспорный вид наслонной системы может быть обустроен в трех вариантах:
- В первом варианте верхняя сторона стропил фиксируется на коньковой опоре, называемой скользящей, а нижняя их сторона закрепляется путем врубки к мауэрлату. Дополнительно стропила в нижней части фиксируется к стене с помощью проволоки или скоб.
- Во втором случае стропила в верхней части подрезаются под определенным углом и соединяются между собой при помощи специальных металлических пластин.
Нижний же край стропильных ног крепится к мауэрлату подвижными креплениями.
- В третьем варианте стропила жестко скрепляются в верхней части брусками или обработанными досками, расположенными горизонтально, параллельно друг другу с обеих сторон соединенных под углом стропил, а между ними защемляется коньковый прогон.
В нижней части для закрепления стропил, так же, как и в предыдущем случае, применяются скользящие крепления.
Необходимо пояснить, почему для фиксации стропил на мауэрлате часто используются именно скользящие крепления. Дело в том, что они способны избавить несущие стены от излишнего напряжения, так как стропила не зафиксированы жестко, и при усадке строения они имеют возможность сдвигаться, не деформируя при этом общей конструкции кровельной системы.
Этот вид крепления применяется только в наслонных системах, что также отличает их от висячего варианта.
Однако в некоторых случаях для наслонных стропил применяют распорную систему, в которой нижний конец стропил жестко фиксируется к мауэрлату, а чтобы снять нагрузку со стен в конструкцию встраиваются затяжки и подкосы. Этот вариант и называется комплексным, так как включает в себя элементы наслонной и висячей системы.
Двускатная крыша благодаря простой, надежной и презентабельной конструкции популярна уже много лет. В зависимости от величины наклона скатов, ее используют в регионах с различным количеством осадков. Стропильная система двускатной крыши обеспечивает естественный сход осадков.
- Симметричная – оба ската имеют одинаковую длину и монтируются под одним углом. Такая крыша представляет равнобедренный треугольник с тупым или острым углом.
- Ломаная крыша создается для размещения мансардной комнаты, ее стропильная система подразумевает сложную, двухуровневую конструкцию.
- Различные углы скатов – это оригинальная конструкция, подчеркивающая необычную архитектуру дома.
Значение угла наклона
Угол наклона выбирается после анализа нескольких показателей: вида кровельного покрытия, количества осадков, ветровой нагрузки. Для регионов с обильными осадками рекомендуется маленький угол скатов, но не меньше 5 градусов. На крутой поверхности не задерживаются снежные массы. Пологие кровли с тупым углом скатов подойдут для ветреного климата.
Стропильная система двускатной крыши должна соответствовать принятым нормам безопасности и строиться согласно стандартам.
Системы стропил
Несущие элементы и стропила принимают на себя нагрузку от внешних сил и перераспределяют ее на стены здания. От их надежности зависит прочность всей крыши. При сооружении конструкции используют две системы устройства стропил:
- Висячие – стропильные ноги имеют две точки опоры на стенах здания. Они испытывают нагрузку на сжатие и изгиб. При расстоянии пролета, превышающем 8 метров, требуется установка бабки с подкосами. Чтобы снизить воздействие стропил на стены здания, их соединяют затяжкой.
- Наслонные – эти брусья имеют опору на внутреннюю стену или специальную конструкцию.
При невозможности использовать одну из систем в чистом виде, прибегают к гибридной конструкции, позволяющей чередовать висячие и наслонные стропила.
Устройство стропильной системы двускатной крыши позволяет провести расчеты самостоятельно, опираясь на знания геометрии. Для вычисления площади конструкции нужно установить длину ската. Количество необходимого материала зависит от угла наклона. Острый угол позволяет сэкономить, но при этом минимизируется чердачное пространство.
Высоту конька, длину стропил и площадь крыши рассчитаем с помощью геометрических формул. Для наглядности подойдет схема дома. Пример – возьмем угол наклона ската в 45 градусов, ширина дома (основание равнобедренного треугольника) – 6 м, длина – 10 м.
Сначала делим треугольник пополам высотой, опущенной из верхнего угла. Получается два прямоугольных треугольника, а один их катетов – искомая высота кровли. Высота делит равнобедренный треугольник пополам, значит, один катет – 3 м. Второй вычислим по формуле:
3 × tg 45 0 =3 м.
Зная катеты, по теореме Пифагора рассчитаем гипотенузу, которая является стропилом:
3 2 + 3 2 = X 2 .
Длина стропила будет равнять квадратному корню из 18, приблизительно 4, 25
Количество стропил высчитывается делением общей длины на шаг (0,6 м):
10: 0,6 = 16,6 – это значение нужно удвоить.
Площадь вычисляем, перемножив длину ската и дома и, умножив значение на 2:
4,25 × 10 × 2 = 85 м 2 .
Несущим основанием для крыши является мауэрлат – прочный брус сечением 150×150 мм из обработанных хвойных пород дерева. Его крепление выполняется на анкера, замурованные в верхнем ряду кладки. Они должны возвышаться на 2–3 см над брусом, чтобы обеспечить место для закручивания гайки. Под мауэрлат настилается слой рубероида для защиты от влаги. Между стенами укладывается поперечный брус, скрепляющий мауэрлат и оберегающий от продольных нагрузок. Для поддержания конька укладывают специальный брус вдоль ската – лежень, с сечением равным мауэрлату. При значительной ширине здания необходима установка прогонов.
Сечение стропил обусловлено шагом и длиной стропильного элемента, обычно это доски 50×150 мм. Стропильные фермы проще собирать на земле и готовыми подавать на крышу. Для шаблона берутся две доски, равные по длине стропилам, и соединяются гвоздем. Свободные концы укладывают на опоры, получившийся угол фиксируют перекладиной. Места и форму запилов отмечают при помощи второго шаблона, изготовленного из фанеры. Брусья скрепляются под нужным углом болтами, на них выполняются запилы, а после фермы поднимают наверх для монтажа.
Первыми устанавливаются стропила на фронтонах. К мауэрлату они крепятся с помощью уголков или скоб. Первые фермы выставляются строго по уровню. Между ними протягивается шнур, являющийся ориентиром для установки остальных элементов.
Чтобы придать достаточную жесткость всей конструкции к стропильной ноге крепятся подкосы и ригели. Коньковый прогон крепится болтами к каждой стропильной ферме. Этот соединительный элемент должен изготавливаться из прочного бруса.
При значительной ширине здания необходима установка прогонов, это горизонтальный брус размером в 50×150 мм, поддерживающий стропила. Для его монтажа устанавливают вертикальные стойки, опирающиеся на лежень. Эти элементы станут основой каркас для чердачного помещения.
Чтобы избежать стекания воды на стены, необходимо предусмотреть свес, для этого стропила делают свисающими на 30 см или прикрепляют дополнительные доски «кобылки».
На готовые стропила набивается обрешетка, для каждого кровельного материала подбирается нужный шаг, для битумной черепицы выполняется сплошной настил. Утепление кровли – важная часть строительства. Сократить до минимума теплопотери можно, грамотно уложив утеплитель. Для этого берется базальтовая вата, ширина материала равна шагу между стропилами, что позволяет быстро и надежно выполнить утепление. Обеспечить надежную защиту кровли от влаги поможет укладывание гидроизоляции.
Симметричная модель двускатной крыши является самым простым в возведении и надежным при эксплуатации вариантом. Нагрузка в стропильной системе распределяется равномерно, что позволяет продлить время службы конструкции. Наглядные видео уроки помогут освоить тонкости работы.
Видео
В этом видео объясняется, как строить стропильную систему двускатной крыши:
В этом видеоролике вы можете увидеть стропильную систему на примере одной двускатной крыши:
Стропильная система двухскатной крыши предназначена для устройства кровли в виде двух прямоугольников, расположенных под определенным углом друг к другу в верхней части сооружения. Такую конструкцию довольно часто используют при строительстве частных малоэтажных домов, различных строений бытового и хозяйственного назначения. На промышленных и торговых предприятиях двухскатная крыша устанавливается на зданиях различного назначения, имеющих значительную длину, превышающую ширину в несколько раз. Конструкция содержит два ската различной длины. С фронтальной стороны устанавливается короткий скат с большим углом наклона, с тыльной — длинный, с меньшим углом наклона. Такая конфигурация позволяет основную часть атмосферных осадков направлять в нерабочую зону территории предприятия.
Рисунок 1. Схема кобылок.
Строительство двускатной крыши является одним из малозатратных вариантов, не требует значительных физических усилий.
Исполняется относительно просто при наличии небольшого опыта работы с материалом из древесины.
Типичные несущие элементы системы, специфические термины
Рисунок 2. Схема обрешетки.
При изготовлении деталей стропильной системы двухскатной крыши используется пиломатериал хвойных пород дерева. Древесину твердых пород использовать нежелательно из-за большого удельного веса. Большинство элементов имеет специфические названия, понятные в основном специалистам:
- Лежень — брус сечением 150х150 мм, 180х180 мм. Укладывается на поверхность внутренней несущей стены. Предназначен для выравнивания поверхности и распределения нагрузок от стоек.
- Стропильная нога, или стропило, — деталь из бруса или толстой доски. Основной элемент треугольной конструкции крыши, несущий главную нагрузку от снега, дождя, ветра и других атмосферных явлений. Расстояние между стропильными ногами может быть от 0,6 до 1,2 м. Величина шага в основном зависит отвеса кровельного материала, в некоторых случаях следует учитывать особенности материала кровли.
- Мауэрлат — квадратный брус с размером сторон 150-180 см. Укладывается на поверхность наружных несущих стен. При установке необходимо закрепить при помощи анкерных болтов или другим надежным способом. Распределяет нагрузку от стропильных ног на несущие стены.
Все детали двухскатной крыши соединяются между собой различным способом. Ранее конструкции собирались в основном с использованием скоб, гвоздей, шпилек с резьбой. Сейчас производители строительных материалов предлагают большой ассортимент различных кронштейнов для сборки крыш любой конфигурации. Крепление большинства деталей выполняется саморезами необходимого диаметра и длины с усилением специальными шипами в кронштейнах.
Вернуться к оглавлению
Дополнительные элементы системы стропил
Рисунок 3. Схема арки с тремя шарнирами.
Кроме несущих деталей в конструкциях используются дополнительные усиливающие элементы:
- Кобылки (рис. 1) — используются для увеличения длины стропильных ног. Устанавливаются в нижней части для устройства карнизного свеса. Толщина кобылок несколько меньше размеров стропил.
- Свес крыши, или свес карнизный, — элемент крыши, выступающий за край стены примерно на 40-50 см. Предназначен для защиты стен от атмосферных осадков.
- Конек — элемент, соединяющий в верхней части все стропильные ноги системы. Устанавливается в горизонтальном положении.
- Обрешетка (рис. 2) — доски или бруски, устанавливаемые для крепления кровли. Располагаются перпендикулярно стропильным ногам, дополнительно выполняя функцию их крепления. Принимают основное усилие от материала кровли, распределяют ее на стропила. Для устройства желательно применять обрезной пиломатериал. При ограниченных средствах можно использовать необрезной, очистив его от коры. Если кровля будет из мягкого материала, обрешетка изготавливается сплошной. Такой вариант можно сделать из досок или фанеры, обработанной защитными материалами от повышенной влажности. Когда применяется профнастил, обрешетку выполняют с определенным шагом, зависящим от веса материала и его конструктивных особенностей.
- Подкосы — элементы из бруса или толстой доски, усиливающие основную конструкцию. Распределяют усилие от стропильных ног на несущие детали. Собранная конструкция из подкосов и затяжек получила название фермы — укрупненной детали с необходимым запасом прочности.
- Стойки — изготавливаются из отрезков пиломатериала прямоугольного или квадратного сечения. Устанавливаются в вертикальном положении под сходом скатов. Нагрузка от углового соединения стропил крыши распределяется через стойки на внутреннюю несущую стену.
- Затяжка — брусок или доска, выполняющие крепление стропил в висячей системе. Создает жесткую форму треугольника между стропильными ногами, компенсируя усилие на расползание.
Для изготовления дополнительных деталей можно использовать пиломатериал с сечением, аналогичным для несущих деталей. В целях экономии можно рассчитать и приобрести изделия меньшего сечения.
Вернуться к оглавлению
Два типичных способа устройства стропильных систем
Рисунок 4. Схема соединения нижних концов деталей.
Стропильную систему двускатной крыши можно устроить двумя основными способами:
- висячая стропильная система;
- система наслонного типа.
Висячая система используется для зданий с расстоянием между наружными стенами меньше 10 м, без внутренней несущей стены в середине постройки. При другой конфигурации здания применяется наслонная конструкция стропил.
Если в здании имеются колонны, расположенные по одной из центральных осей, возможно использование комбинированного варианта. Стропильные ноги, расположенные над колоннами, монтируются с упором на поверхность колонн, между ними устанавливаются висячие стропила.
Вернуться к оглавлению
Висячая стропильная система
В конструкциях этого типа установка стропильных балок выполняется на поверхность наружных стен. Недостатком способа является возникновение усилия, распирающего стены. Для компенсации нагрузки балки стягивают при помощи затяжки. Конструкция принимает вид жесткого треугольника, сохраняющего свою форму под воздействием нагрузок. В некоторых случаях роль затяжек могут выполнять балки перекрытия. Такая схема используется при устройстве в чердачном пространстве мансарды.
Конструкции висячих стропил можно выполнить в различных вариантах:
- Простой вариант арки с тремя шарнирами (рис. 3) — конструкция представляет собой жесткий треугольник, двумя сторонами которого являются стропильные ноги. Основная нагрузка создает усилие на изгиб деталей. Усилие на третьей стороне направлено на растяжение конструкции, поэтому вместо деревянной детали можно использовать стальную стяжку. Соединение нижних концов деталей можно собрать различными способами (рис. 4), врезкой балок в затяжку, использованием деревянных элементов или металлических кронштейнов.
- Усиленная конструкция (рис. 5) — двухскатная стропильная система, использующаяся для устройства крыш больших зданий производственного назначения с расстоянием между стенами больше 6 м. Для использования в жилых зданиях небольших размеров эта система не подходит. Особенностью конструкции является распределение веса затяжки на конек. Поскольку цельный пиломатериал необходимой длины (6 м и более) найти практически невозможно, затяжка изготавливается из отрезков. Соединение всех элементов выполняется прямой или косой врезкой. Центральная деталь называется бабкой. Соединение бабки с затяжкой выполняется цанговой скруткой с возможностью регулировки натяжения.
- Устройство арки с затяжкой в верхней части стропильных балок (рис. 6) используется при оборудовании в чердачном пространстве мансарды. При этом усилие на растяжение в стропильных балках возрастает. Нижние концы балок крепятся к брусьям мауэрлата. Крепление должно ограничивать перемещение балок в стороны по брусу, но допускать скольжение поперек. Этим обеспечивается равномерное распределение нагрузки и устойчивость всей системы. Стропильные балки должны образовывать свес.
Разработано много вариантов устройства систем висячего типа. Большинство используется при относительно небольших размерах строений без несущих конструкций внутри зданий. Для построек большего размера нужно использовать систему стропил наслонного типа.
Крыша здания защищает его от холодов, дождя и ветра. Это такой же важный элемент, как наружные стены и фундамент. Стропильная система является несущим каркасом крыши. Она берет на себя все нагрузки: от конструкций, от снега и ветра. Чтобы не возникло проблем при эксплуатации, конструкция крыши дома должна быть прочной и надежной. Монтаж стропильной системы своими руками стоит выполнять только после тщательной подготовки и изучения всей необходимой информации.
Крыша и кровля
Прежде чем начать устройство крыши частного дома, нужно разграничить два понятия. Непрофессионалы часто путают, но строители четко разделяют определения крыша и кровля. Крыша - это вся конструкция, которая отделяет здание от улицы сверху. Конструкция крыши частного дома включает в себя стропила, все другие несущие элементы, теплоизоляционный материал, кровельное покрытие .
Стропила – несущие конструкции крыши
Кровля - это верхняя часть крыши. Она же является кровельным покрытием . Устройство кровли требует внимательного подбора материала. Ведь именно от него будет зависеть надежность гидроизоляции и комфортность проживания.
Требования к системе
Чтобы правильно смонтировать стропильную систему своими руками, необходимо учитывать определенный набор правил. Без их учета строение не сможет эффективно сопротивляться негативным воздействиям извне.
В первую очередь стоит учесть прочность. Все элементы должны выдержать нагрузку без разрушения . Устройство стропильной системы крыши предполагает предварительный расчет несущих конструкций по первому предельному состоянию. Именно он проверяет элементы стропильной системы на прочность.
Стропильная система должна быть прочной и жесткой Второе требование - жесткость . Здесь учитывается максимальный прогиб. Конструкция крыши деревянного дома или любого другого не должна провисать слишком сильно. Допустимые деформации в середине пролета равняются длине этого пролета, разделенной на 200. Перед началом стройки конструкция стропильной системы должна быть рассчитана по второй группе предельных состояний - на жесткость.
Стропиловка крыши своими руками производится с учетом того, чтобы конструкция имела небольшой вес. В противном случае сильно возрастает нагрузка на стены и фундаменты. Именно по этой причине древесина получила широкое распространение в качестве основного материала. Деревянная стропильная система обладает достаточной прочностью, но весит сравнительно немного. Внимание стоит уделить не только конструкции кровли, но и грамотно выбрать кровельный материал. Он не должен быть слишком тяжелым. Керамическая черепица потеряла свою популярность не только из-за стоимости, но и из-за того, что под нее должна быть усилена крыша дома, его стены и фундаменты.
Вес кровельного материала для деревянной стропильной конструкции не должен быть слишком большим Особые требования предъявляются к качеству материала. Изготовление деревянных элементов должно выполняться только из хорошего сырья. Стоит учесть следующие рекомендации:
- Для основных элементов используют древесину 1 или 2 сорта. 3 сорт может быть применен только для обрешетки и других мелких деталей.
- Стропильные конструкции скатных крыш рекомендуют изготавливать из хвойных пород. Они обладают большей устойчивостью к гниению и другим неприятностям, поскольку содержат смолу. При одинаковом сечении допустимый пролет для лиственных пород будет меньше.
- Пред началом работ все элементы обязательно обрабатывают антисептиком. Такой этап подготовки позволяет предотвратить множество неприятностей в дальнейшем. Также по желанию можно обработать дерево антипиренами. Это повысит сопротивляемость возгоранию.
- Лучше закупать древесину из северных регионов, которая заготовлена в зимний период. Именно такой материал обладает наивысшим качеством.
Части конструкции
Схема стропильной системы включает в себя множество элементов. Чтобы понимать чертежи и правильно воспринимать информацию, нужно знать хотя бы основные из них. Итак, из чего состоит крыша?
Конек, карниз и скаты – основная часть крыши В первую очередь – это конек, карниз и скаты. Эти элементы являются основными частями . Конек - это самая верхняя часть конструкции. Карниз или свес - нижняя. Скаты - это наклонные поверхности, которые располагаются между коньком и карнизом.
Возведение стропильной системы требует знания несущих элементов. К таким относятся:
- Мауэрлат - брус, который укладывают по обрезу стен здания . Мауэрлат нужен, чтобы равномерно передать нагрузку от стропильных ног, которые опираются точечно. Обычно для его изготовления используют брус размерами 150х150 мм или 200х200 мм (для больших зданий).
- Стропильные ноги представляют собой наклонные балки, которые передают нагрузку от собственного веса крыши, снега и ветра на мауэрлат . Такие балки обычно устанавливаются от конька до карниза. Но при возведении вальмовой крыши появляются элементы, которые имеют только одну из указанных точек. Их опирают на конек или на карниз. Такие детали называют нарожниками. Они обычно имеют такое же сечение, как и стропила. По сути, нарожники - это обрезанные с одной стороны стропильные ноги.
- Прогон - балка, на которую опираются элементы крыши . Прогон может быть установлен под стойки. Еще один вариант - коньковый прогон (ригель). На него опираются стропила в верхней точке. Сечение прогона зависит от его пролета, обычно принимается 200х200 мм.
- Накосные ноги нужны только для вальмовых крыш . Они представляют собой диагональные стропила, опирающиеся на мауэрлат по углам. Сечение принимается увеличенным, обычно 150х200 или 100х200 мм.
- Конструкция деревянной крыши предполагает наличие затяжек, подкосов и стоек . Они предназначены для того, чтобы уменьшить нагрузку на основные элементы. При строительстве дома своими руками важно помнить, что стойки нельзя опирать на пролет перекрытия. Установка возможна только на нижележащие стены или на прогоны, перекинутые между стенами. Монтировать такие элементы на перекрытие можно только в том случае, если оно рассчитано на такую нагрузку и усилено в нужной зоне.
- Обрешетка нужна для того, чтобы сделать основание под покрытие . Для металлочерепицы и фальцевой кровли обрешетка может быть разреженной из досок толщиной 32-40 мм. Для битумной черепицы нужно сплошное основание из досок толщиной 25-32 мм или влагостойкой фанеры.
- Для того чтобы сделать вылет карниза, устанавливают кобылки . Они становятся продолжением стропил. Крепление кобылки к стропилу выполняется на длину минимум 1 м. Сечение элемента обычно принимается 50х100 мм.
Несущие элементы вальмовой крыши Еще один элемент стропильной системы - ферма. Это цельная конструкция, которая состоит из стропил, затяжек, подкосов и стоек, жестко соединенных между собой . Ферма имеет треугольную форму, а внутри разбита на несколько более мелких треугольников, что обеспечивает ей хорошую устойчивость.
Формы крыш
Кровли скатных крыш бывают разных форм. Здесь стоит выделить:
Типы стропил
Выделяют две конструкции:
- с наслонными стропилами;
- с висячими стропилами.
Устройство крыши деревянного дома возможно только с использованием первых. Это вызвано двумя правилами:
- висячие стропила должны крепиться к мауэрлату жестко;
- в деревянном доме стропила должны крепиться к мауэрлату шарнирно.
Два этих высказывания противоречат друг другу, поэтому стропильная система деревянного дома может содержать только наслонные элементы.
В деревянном доме монтируют только наслонные стропила Наслонные балки представляют собой элементы, которые опираются на мауэрлат в нижней точке и на коньковый прогон в верхней . Это позволяет уменьшить горизонтальный распор, который действует на стены, когда стропила пытаются разъехаться и принять горизонтальное положение. Элементы могут быть усилены стойками или подкосами. Схватки в этом случае можно располагать через одну пару ног.
Висячие баки опираются только в нижней точке на мауэрлат . Наверху они просто упираются друг в друга. Чтобы система из деревянных элементов не разъехалась, обязательно делают затяжки. Лучше устанавливать их на каждую пару ног. Такой вариант характеризуется сильным действием распора на наружные стены, но зато позволяет получить больше свободного пространства внутри мансарды.
Соединения
Перед тем как сделать стропильную систему своими руками, нужно внимательно изучить узлы. Чтобы построить свой дом, не стоит экономить время или деньги. Только в этом случае результат будет радовать долгие годы.
Основные узлы соединения стропил Узлы крепления стропильной системы кровли, которые заслуживают особого внимания, представлены следующими:
- крепление мауэрлата к стене;
- крепление стропил к мауэрлату;
- крепление стропил в верхней точке;
- сращивание стропил по длине.
Мауэрлат к стене
Этот узел может быть выполнен несколькими способами. Выбор во многом зависит от материала стены. Строительство здания из кирпича, блоков или бетона позволяет использовать следующие методы:
- на проволоку;
- на скобы;
- на шпильки;
- на анкера с устройством монолитного пояса по обрезу стены.
Соединение мауэрлата со стеной при строительстве кирпичных зданий выполняется с помощью анкеров Стропила к мауэрлату
Крепеж осуществляют двумя способами:
- жестко для зданий из кирпича, бетона или бетонных блоков;
- шарнирно для деревянных домов.
Жесткое крепление может быть с врубкой или без нее. Врубку рекомендуют делать на стропилах, а не на мауэрлате, поскольку это ослабляет его . В обоих случаях ногу жестко фиксируют гвоздями, саморезами, скобами или металлическими уголками.
При жестком креплении врубку лучше делать на стропилах и фиксировать конструкцию с помощью крепежей Для шарнирного крепления используют специальную деталь - салазки . Они позволяют балке без препятствий перемешаться при усадке стен здания.
Шарнирное соединение дает балке возможность смещения Дополнительно стропильные ноги крепят к стене. Это нужно для того, чтобы крышу не сорвало ветром. Для крепления используют скрутку из двух проволочек диаметром 4 мм, закрепленные в стену на анкер или ерш. В деревянном доме скрутку можно заменить скобами. Крепление осуществляют на каждую балку или через одну.
В уровне конька
Наслонные элементы опирают на коньковый прогон с врубкой . Дополнительно с двух сторон делают накладку из доски. Накладка нужна и для висячих элементов. Она может быть деревянной или металлической с отверстиями под саморезы.
Коньковый прогон и стропила соединяют с помощью врубки Сращивание стропил
Существует несколько методов сращивания стропил на крыше своими руками. Выбор между ними во многом зависит от опыта мастера. Место сращивания располагают на расстоянии 0,15 длины пролета от опоры . При этом опорами считаются не только коньковый прогон и мауэрлат, но и подкосы и стойки.
Сращивание стропил по длине Выделяют пять способов:
- стыковое соединение;
- косой прируб;
- внахлестку;
- составные ноги;
- спаренные ноги.
Чтобы построить качественную крышу, нужно внимательно изучить технологию, правильно выбрать тип стропил и способы соединения элементов в важных узлах. Это особенно важно, когда возводится стропильная система своими руками.