Стропила для крыши

Стропила крыши, сложная инженерная конструкция из древесины, которая выполняет много функций. При строительстве дома, когда дело доходит до обустройства крыши, появляется разумный вопрос: как закрепить стропила.

Закрепление стропил зависит от многих моментов: конструкции крыши, нагрузки, какая предполагается, материала, крутизны уклонов скатов и способность стен выдерживать нагрузку, усадки сооружения и т д.

Каждое из этих условий влияет на выбор технологии крепления и крепежа для стропил. В этой статье рассмотрим конкретные характеристики стропил, порядок установки и другие конструктивные моменты.

Какие задачи решает стропильная система

Конструкция стропил является завершающим архитектурным элементом экстерьерного оформления строения, поддерживает при этом стилистическое направление. При установлении каркасной конструкции создаются необходимые условия для правильной «работы» утеплённых и неутеплённых типов кровель, которые защищают стены и внутреннее пространство дома от атмосферных воздействий.

Стропильные системы, главное должны соответствовать требованиям прочности и надёжности, а затем уже – эстетическим критериям. Каркас стропил формирует конфигурацию и угол наклона крыши.
Эти параметры соответствуют:

• Природным факторам, характерным для конкретного региона.
• Желаниям и возможностям домовладельца.
• Осадкам и их количества за год.
• Средней скорости ветра и направления на местности, где будет постройка.
• Обустройством жилых или нежилых помещений.
• Использованием как воздушной прослойки для термоизоляции нижних помещений.
• Материалам кровли, которым покрывают крышу.
• Финансовым возможностям домовладельца.

Атмосферные осадки и сила ветра дают нагрузку на крышу. В состав крыши входят два элемента — кровля, стропила. Кровля — герметичное покрытие, которое укладывают под углом на стропила. В задачу стропил входит:

• Поддержание кровельного полотна;
• создание устойчивой и надёжной системы, которая принимает на себя снеговые и ветровые нагрузки;
• вентиляция помещения на чердаке;
• защита верхнего перекрытия от перепадов температуры, солнца, влаги и прочих воздействий;
• стропила равномерно распределяют нагрузку на стены и фундамент дома.

Эти задачи выполняются одновременно, поэтому расчёт и монтаж системы является важным и ответственным этапом строительства дома.

Виды конструкций крыши

Узлы стропильной системы, схема стропил, что компонуются тем или другим способом, образуют определённую фигуру крыши. В зависимости от климатических условий и конфигурации дома, существуют различные виды конструкции:

• Односкатная крыша — часто подсобные или домашние постройки. Данная кровля представляет собой целую плоскость, что наклоняется в противоположную сторону от входа.
• Двускатная крыша — кровельное полотно, что делится на два ската, представляет две равные доли с уклоном в противолежащие стороны.
• Вальмовая крыша — является разновидностью двускатной крыши, у которой коньковый продольный участок короче, а с торцов присутствуют дополнительные наклонные плоскости.
• Полувальмовые крыши — у которых фронтальные участки не продлеваются до верха, оставляют незначительные отвесные фронтоны.
• Ломаная мансардная крыша — каждый скат кровли разделяется на две части, продольные, с разным углом наклона. Конструкция увеличивает размер чердака, позволяет использовать его как жилое помещение, мансарду.
• Шатровая крыша, что не имеет конька. Наклонные плоскости все сходятся в одну верхнюю точку.
• Многощипцовая крыша — конструкция кровли для дома, что оформляется из нескольких секций, что примыкают друг к другу под углом 90 градусов

Критерии выбора конструкции

Стропила для крыши – это несущая система, которая служит основной конструкцией для покрытия кровельного, теплоизолятора и других слоёв. Стропила выдерживают на себе все нагрузки, что зависят от климатических и погодных условий. При расчёте конструкции предусматриваются два фактора:

• Ветровая нагрузка. В отдельных регионах бывают ураганы, иногда скорость ветра достигает 20 м/с и более.
• Снеговая нагрузка. Это значительная величина. В северных зонах вес снега на 1 м2 составляет 180 кг, III снежный регион по картам СНиП.

Для маленькой постройки, гаража, с площадью кровли в 20 м2, снеговая нагрузка составит 3600 кг, или 3,6 т.
Условия для схода снега появляются, когда большой уклон кровли. Проектировщикам, следовательно, приходится выбирать некоторое среднее значение. Учитывается относительная редкость мощных ветров и устойчивость снежной нагрузки, сезонный характер. При этом, предусматриваем тип покрытия, которым покрывают крышу.

Для материалов есть ограничения – на металлочерепице сход снега вероятен при пологих скатах, а для мягкой кровли разрешается большой наклон. Способность снега самостоятельно сходить, считают полезным и в то же время опасным свойством крыши. Дело в том, что сход снега непредсказуем и случается в неизвестный момент.

Детали и узлы стропильных систем

Построение стропильной системы довольно сложно. Элементы стропильной системы рассмотрим внимательнее:

Элементы стропильной системы состоят из

• Мауэрлат — деревянный брус, что закрепляется на стенах дома.
• Лежень — горизонтальный брус, что укладывается по продольной оси крыши.
• Стойки — вертикальные брусья, что помещаются на торцах лежня.
• Коньковый прогон — доска горизонтальная, ставится на ребро и прикрепляется к верхним концам стоек. Стропильные ноги опираются на неё.
• Конёк — место стыковки каркасов двух скатов.
• Стропильные ноги создают скаты кровли.
• Прогон — горизонтальный брус, что закрепляется на концах стоек, применяется на крышах с двумя лежнями, это делит конструкцию на два яруса.
• Ригель — горизонтальные планки, что укладываются перпендикулярно прогонам и соединяют стропильные ноги.
• Подкосы — наклонные планки, что скрепляют элементы конструкции, которые обеспечивают их неподвижность.
• Обрешётка — несколько рядов горизонтальных планок, которые соединяют стропильные ноги между собой и служат конкретной опорой для кровли.
• Свес карнизный — продолжение нижней части стропильных ног, которое выходит за пределы мауэрлата и свисает над плоскостью стен.
• Кобылки — отдельные элементы, будут продолжением крепятся встык к стропилам и не испытывают нагрузок, которые приходятся на главную часть системы.

Порядок соединения главных частей стропильной системы

• Стропила снизу опираются на мауэрлат, а наверху закрепляются к коньковому прогону.
• Стропила, которые висят, ставятся внизу на мауэрлат. Наверху связываются с противоположными ногами другого ската. Подобная конструкция кровли скатных крыш принадлежит маленьким одноэтажным домам каркасного типа, или постройкам из лёгкого пенобетона.
• Системы шпренгельные. Они состоят из цепочки раздельных ферм, что собираются на земле и в готовом варианте ставятся на крыше. Подобный способ разрешает снизить опасность от работ на высоте, гарантирует наилучшее качество и точность сборки.

Избрание той или иной конструкции не является капризом собственника дома. В проекте постройки закладывается тип крыши по результатам расчётов, учёта вероятных нагрузок и климатических условий региона.

Виды стропил

Что такое стропила — деревянные балки, которые простираются от конька или бедра до настенной плиты, по периметру или карнизу. Стропила для крыши – это несущая система, которая служит основной конструкцией для кровельного покрытия, теплоизолятора и других слоёв. Стропила выдерживают на себе все нагрузки, которые зависят от климатических и погодных условий.

Виды стропильной системы бывают наслонные или висячие.

Виды стропил зависят от фигуры крыши.

Наслонные

Стропильные элементы при этом подвергаются нагрузкам, которые выгибают их. Строение надёжное, прочное, с большой несущей способностью.

Стропильная система насланного вида.

Два вида крепления стропил в верхней части:

Стропила закрепляются к коньку;

Стропила укрепляются между собой с упором на конёк.

Висячие

Висячие стропильные системы используются тогда, когда между стенками дома дистанция 12 м. Коньковый прогон в конструкции отсутствует так, как нижними концами стропила упираются на стены, а верхними между собой. Отсюда и низкая несущая способность при большом разлёте.

У висячих стропил для крыши, есть один недостаток – большая основная нагрузка на стены дома. Между ногами, для уменьшения нагрузки, ставят затяжки, для получения жёсткого треугольника. Несущие балки перекрытия зачастую исполняют функции затяжек.

Чердачное пространство

Чердачное пространство каким оно будет. Зачастую владельцы с успехом используют его, как хозяйственные помещения или полноценное жилье. Скатные конструкции кровли делятся на бесчердачные и чердачные.

К этим системам относится односкатная крыша или же крыша, с несколькими скатами, которые размещаются под небольшим углом.

Чердачная конструкция, с большой высотой конька, применяется по-разному, порой её утепляют или же не утепляют. К таким вариантам относится мансардный или же двухскатный вариант.

Ветровые связи – это элементы стропильной системы, которые переводят нагрузку, что создаёт ветер, с кровли на фундамент. Они увеличивают суммарную устойчивость конструкции и помогают избежать опрокидывания.

Уклон скатов

В первую очередь обращаем внимание на схемы стропильных систем в малоэтажном соседском доме. Они стоят уже несколько лет и выдерживают стойко ветровые нагрузки, их конструкцию уверенно можно брать за основу.

Когда же владельцами ставится цель создать эксклюзивный уникальный проект, который будет не похож на стоящие вблизи постройки. Тогда надо ознакомиться с конструктивными и эксплуатационными свойствами разных стропильных систем и сделать расчёты конструкции крыши, которые подходят к данному строению.

Ветровые и снеговые воздействия на скатные крыши

Значение силы ветра, касательное или нормальное изменяется, от того насколько велик наклон скатов крыши и это надо учитывать.

Нагрузка снега зимой учитывается при проектировании кровли. Этот фактор рассматривается в комплексе с ветровой нагрузкой. На скатах собирается снег, даёт нагрузку на эту область, поэтому её укрепляем дополнительными стропилами. Уклон скатов колеблется от 10 до 60 градусов, и он выбирается с учётом наружной нагрузки, что консолидируется, в зависимости от кровельного покрытия, которым покрывается крыша.

Кровельные материалы отличаются по своей массе. Для закрепления необходимо различное количество частей стропильной системы, значит будет разная нагрузка на стены дома. Насколько она будет большой, также зависит от угла уклона крыши.

Углы крутизны скатов, которые допускаются для разных видов кровельных покрытий.

Материал

Стропильные конструкции производятся из древесины. Жёсткие стандарты на качество и размеры материала.
Требования к древесине:

• Для сборки применяются доски обрезные хвойных или лиственных пород;
• влажность материала не превышает 18%;
• на каждом метре, погонном, доски разрешается присутствие 3 сучков, не больше, диаметр которых не выше 3 см;
• трещины сквозные не допускаются;
• длина трещин несквозных не выше половины длины доски.

Профессионалы рекомендуют использовать хвойные породы. Хвойные породы, которые пропитываются смолой, что повышает устойчивость материала против грибка или плесени, гниения. Доски не должна быть толщиной менее 50 мм, для сборки стропильной системы жилого дома.

Для хозяйственных построек разрешается применение 40-мм досок. Ширина также нормируется – для стропил жилого дома наименьшая величина составляет 150 мм. Участок стыка не меньше 50 мм и делается ближе к коньку крыши.

Для изготовления лежней, мауэрлатов и стоек применяют брус. Требования являются теми же, по качеству древесины, влажности, к дефектам и гнили, что и к обрезной доске. Подходящим размером считается 100×150 мм, что позволяет при надобности объединять две доски 50×150 мм.

Деревянные стропила нужно обработать дезинфицирующими и антипиреновыми составами. Они исключают поражения древесины насекомыми или микроорганизмами, повысят устойчивость к возгоранию. Древесину пропитывать надо по требованиям технологии для составов, которые используют. Проводится обработка двойная с промежуточной сушкой.

Порядок монтажных работ

Ветровые связи, монтаж стропильной системы производится сразу после укладки мансардного этажа. Монтаж стропил требует соблюдения определённой последовательности действий. Независимо от типа кровли, работы выполняются поэтапно:

• Установка мауэрлата. Брус укладывают на гидроизоляционные торцы стен и закрепляют анкерами. Углы брусьев соединяются и закрепляются в виде полдерева и крепят болтовыми соединениями.
• Укладка лежня. Одна или две балки размещаются на расчётном расстоянии по центральной оси или по бокам от неё. Крайние стойки прикрепляются к торцам лежня. Промежуточные элементы устанавливаются между с шагом 3-6 м.
• На верхней части ряда стоек укрепляется коньковый прогон. Он крепится с помощью металлических скоб или специальных уголков.
• Устанавливаются стропила. Нижняя часть крепится к мауэрлату, верхняя часть опирается на конек, который прикрепляется к нему, или на противоположную стропильную ногу с опорой на коньковый прогон. Шаг установки стропил варьируется в пределах 0,6 — 1,2 м. Их равномерно распределяют по всей длине кровли.
• Стропила усиливаются подкосами и ригелями в соответствии с проектной схемой.
• Прокладка пароизоляционной мембраны. Она укладывается полосами внахлёст, которые начинаются снизу.
• Установка кобылок, отделка карнизного свеса. Обшивка снизу досками или сайдингом. На стропила устанавливается прочный дощатый настил или редкую, обрешётка. Обычно для этого используется обрезная доска толщиной 40 мм.
• Монтаж крыши. Работы будут выполняться в соответствии с технологией укладки данного покрытия. Порядок сборки действителен для любого типа крыши. В него вносят незначительные поправки для придания нужной формы или конфигурации.

Крепление стропил в нижней части

Опорой для крыши должна служить конструкция, которая одинаково распределяет нагрузку по стенам. Следовательно, на верхней части по периметру устанавливают мауэрлат – деревянную толстую балку, которая исключает точечную нагрузку на элементы кладки.

Между балкой и материалом стен непременно прокладывают гидроизоляцию.

Также стропильная система крепится к балкам перекрытия. Это делается с каркасными строениями или мансардными крышами. Зачастую балки перекрытия применяют, как затяжки для стропил висячих.
Следовательно, на постройки каркасные стропила ставят точно над вертикальными несущими стойками.

Крепление к деревянной стене

Мы монтируем их непосредственно на стенах здания. В этом случае тип крепления, ветровые связи будут зависеть от предполагаемой усадки конструкции:

В верхнем бревне вырубают пазы под стропила и прочно фиксируют скобами или металлическими уголками с обеих сторон. При монтаже кровли на новых деревянных домах используется скользящее крепление.

Когда здание даёт усадку, его геометрия изменяется, что приводит к чрезмерной нагрузке в местах жёсткого крепления и деформации конструкции крыши.

Опора, которая скользит.

Крепление к мауэрлату и к балкам

Как стропила крепить к мауэрлату двухскатной крыши, об этом задумываются на этапе установки самого мауэрлата. Стропильная система, крепления будет жёсткой, которая исключает повороты или сдвиги элементов относительно друг друга и мауэрлата.

Виды крепления к мауэрлату

• Безраспорный мауэрлат устанавливать попроще и подешевле. Следовательно, ставят на – гаражи, садовые домики, бани.
• «Седло» выпиливается на конце стропила, которым надевается на мауэрлат. После этого соединение фиксируется двумя металлическими уголками, ставят с двух сторон или тремя гвоздями, два из которых забиваются сбоку под углом и скрещиваются в теле мауэрлата. Один вбивается в стропило вертикально.
• К стропильной ноге подшивается опорный брусок, вместо изготовления запила, что упирается торцом в мауэрлат. Дальше укрепляется на перекрещённые гвозди или уголки.
• Брусок или запил — сдерживают свободу движения стропилины, не дают двигаться по опорной плоскости. Дополнительный крепёж не смещается в горизонтальном направлении.
• Дома из пена блоков, газосиликатных блоков и сравнительно непрочных материалов, укрепляют по верхнему периметру стен бетонированным поясом монолитным на которые затем и «насаживается» мауэрлат и фиксируется гайками.
• Деревянная обвязка — способ с помощью накладной  перфорированной пластинки с запилом стропильной ноги или без него, или на скобу либо три перекрещённых гвоздя без запила.
• Шарнирные соединения применяются на двухскатной крыше, это будут и специальные крепёжные элементы, и один гвоздь который перпендикулярно вбивается и крепление на скобу с разнонаправленными зубьями.
• Сопряжения шарнирные нижней части стропильных ног, чаще используются тогда, когда решают, как укреплять стропила на односкатной крыше. Тогда верхнюю часть фиксируют жёстко на коньковой балке или стене крыши односкатной, что осуществляет её функции.

Металлической стропильный крепёж упрощает работу по созданию каркаса крыши. Советы и рекомендации, которыми стоит воспользоваться:

• Деревянные элементы, что скрепляются должны быть толщиной не менее 50 мм.
• Фасонный крепёж фиксировать следует саморезами оцинкованными или гвоздями.
• Гвозди должны быть с насечками на стволе, длиной минимум 40 мм, ершённые.
• Крепёжные элементы симметрично расположенные, дополнительно стягиваем шпильками, затягиваем гайки с двух сторон стропила.

Крепление к балкам

Подстропильные балки выполняют двойную роль — перекрытия и стяжки для висячих стропил.

Врубки разных видов — наиболее известными являются в один или в два зуба, которые усиливаются болтами и хомутами.

Соединение в одном зубе подходит для кровельных конструкций с малой нагрузкой – для односкатных крыш хозяйственных построек или двухскатных с крутыми уклонами — более 35 градусов. На конце стропила для этого вырезается зуб и на балке вырезается гнездо, глубина которого не должна превышать четверти толщины балки.

Дистанция от гнезда до конца балки составляет не менее 25-30 см. При соединении болтами конец стропила вставляется в вырез на верхней плоскости балки, а внизу делается небольшой вырез для болта. Затем сверлится сквозное отверстие перпендикулярно стропильной ноге и затягивается винт, который вставляется в него, снизу гайкой.

Способ крепления стропил с затяжкой

 Перед запиливанием стропил и балок мы делаем шаблоны, чтобы не переносить каждый раз нужные размеры на детали. Удобнее делать запилы и вырубки на земле, подгонять собранные фермы друг к другу. Это экономит время и усилия.

Иногда стропила упирают в конец балки и крепят с помощью шурупов, гвоздей или накладных пластин, или сбивают боковые поверхности.

Крепление в верхней части

Стропильные конструкции скрепляются по-разному, это зависит от вида и необходимости создания подвижного или жёсткого соединения. Стропила висячие крепятся встык или внахлёст. Соединения встык жёсткие так, как упираются друг в друга.

Их скрепляют:

• Длинными гвоздями, которые вбиваются под углом.
• треугольными деревянными накладками-косынками, что закрепляются с двух сторон саморезами или гвоздями ершёнными;
• пластинами железными на болтах или саморезах.
• Горизонтальный прогон из доски, повёрнутой на ребро, является ещё одним методом стыковки. Торцы стропил с двух сторон закрепляются к ней стальными уголками.
• Несложный метод — крепление внахлёст. Боковую плоскость элементарно соединяем и скрепляем болтами или шпильками, после чего ненужную длину просто срезаем.

Дополнительной опорой для стропил в наклонных конструкциях, является коньковая балка. Стропила соединяются над ней. Площадь опоры увеличиваем с помощью запилов, при этом крепление будет надёжным и прочным. При предельно жёстком соединении, используется соединение «встык» с запилами и укреплением накладками. Подобный способ называют жёстким защемлением.

В конце осталось добавить, что запилы и врубки обязаны гарантировать идеальное прилегание деталей друг к другу. Без опыта и старания реализовать это требование трудно.

Неплотные и грубые прилегания ни в коем случае нельзя компенсировать клиньями или прокладками, которые в результате усадки или усушки вылетают, или изменяют форму.