На этапе строительства дома особое внимание нужно уделить кровле. От того, как надежно, правильно и качественно она будет сделана, будет во многом зависеть и надежность всего строения. Одной из важных деталей кровли является стропильная система, держащая на себе отделочный материал, утеплитель, гидроизоляцию и другие элементы. Для двухскатных крыш домов часто используются висячие стропила, конструкция и узлы которых, а также монтаж, описаны в этом материале.
Стропила – это основной несущий элемент скатной крыши, который принимает на себя основную нагрузку, испытываемую этой конструкцией. Система стропил бывает двух типов – висячей или наслонной. Выбирать между ними приходится, исходя из того, имеются ли внутренние стены в строящемся сооружении, которые могут служить опорой для частей крыши. Система висячих стропил применяется, если таких стен нет, и здесь опорой будут служить лишь внешние стены строения. То есть центральной опоры как таковой эти стропила не имеют и опираются с одной стороны на стену, с другой – на противоположно расположенное стропило . Крепление отдельных элементов производится при помощи прорезных шипов, гвоздей, анкеров или пластин из металла.
Висячие стропила обычно используются для покрывания пролетов шириной 7-10 м. Сфера применения может быть различной – такая система применяется для сооружения кровель на складах, промышленных зданиях, жилых домах.
На заметку! Максимальное расстояние между стенами, позволяющее использовать систему висячих стропилин, составляет 14 м.
Несмотря на то, что такие стропила устанавливаются под уклоном, они не действуют на стены как распорки – передают только вертикальные нагрузки. Этого удается достичь благодаря использованию растяжек, изготовленных из бруса, располагаемых в основании кровли.
На заметку! Затяжка между ногами стропил располагается тем выше, чем большую нагрузку она испытывает.
Стропильные элементы изготавливаются из бруса, досок или бревен, металла. В обязательном порядке перед началом монтажных работ материал должен быть обработан специальными защитными составами, которые обеспечат дереву длительный срок службы. Они защитят его от грибка, плесени. Если обработать материал противопожарными составами, то дом обретет дополнительную защиту от возгораний.
Система подобного типа имеет несколько составных элементов. И ознакомиться с ними нужно обязательно, чтобы понимать назначение каждого из них и не запутаться в понятиях.
Таблица. Составляющие элементы системы.
| Элемент | Описание |
|---|---|
| Это – основа системы. Именно благодаря им получается сформировать форму крыши, скаты. Создаются они из бруса (либо доски) сечением 50х150, 100х150 мм и ставятся с шагом около 60-120 см. Выбираемые размеры и шаг напрямую будут зависеть от параметров крыши, ее конструктивных особенностей, рассчитываемой нагрузки. |
| Место, где производится соединение двух скатов крыши. Обычно имеется дополнительная коньковая балка. |
| При помощи этих элементов, представляющих горизонтально расположенные между стропилинами балки, производится стягивание и усиление стропильных ног. За счет затяжек происходит компенсация нагрузки, испытываемой стропильными ногами. |
| Своего рода затяжка, которая располагается возле конька крыши. Выполняется из очень прочного бруса, так как испытывает колоссальный уровень нагрузки. |
| Брус, который устанавливается на верхнюю часть несущих стен, на него опираются стропила. Помогает распределять вес всей кровли по периметру здания, что дает возможность фундаменту и стенам испытывать нагрузку равномерно. Для изготовления применяется брус сечением 100х100 или 150х150 мм. Интересно, что он может использоваться не всегда – некоторые типы крыш обустраиваются и без него. |
| Элемент, который устанавливается под коньком кровли и предназначен для поддержки длинной затяжки. |
| Эти детали конструкции используются для строений, которые имеют слишком большие пролеты между несущими стенами. Необходимы для поддержки стропил, обеспечивая им минимальную нагрузку на изгиб, то есть не позволят им прогнуться и провиснуть. |
Существует и может быть использовано в строительстве пять основных типов кровельных конструкций подобного вида, которые могут получиться на основе висячих стропил. Они отличаются наличием некоторых конструктивных элементов, конфигурацией и т. д.
Самый простой вариант – треугольна шарнирная арка . Ее форма треугольная, затяжка здесь испытывает нагрузку на растяжение, а стропилины – на изгиб. Такая схема используется, только если высота конька будет не менее 1/6 от всей длины пролета между стенами, иначе она не будет функционировать правильно. Довольно часто используется при сооружении чердаков. В этом случае две стропилины стыкуются и соединяются друг с другом в коньковой части. Внизу треугольник может быть соединен длинной затяжкой. Система может быть использована только в случае, если ширина пролета между стенами – не более 6 м.
Несколько отличающаяся от вышеописанной система – шарнирная арка с бабкой . В этом случае конструкция имеет опору в виде бабки, установленной под коньком. За счет затяжки она работает на растяжение. Бабка может быть выполнена либо из металла, либо из дерева. Система используется, если пролеты между стенами – 6 и более метров. Бабка не позволит затяжке прогибаться – она выступает в роли своеобразного подвеса и позволяет настроить степень прогиба горизонтальной части.
Шарнирная арка с затяжкой, которая приподнята , используется обычно при планировании строительства мансард и просторных чердачных помещений – то есть там, где важна высота потолка. В этом случае затяжки будут устанавливаться в верхней части стропилин. И чем выше будет расположена затяжка, тем большее усилие на растяжение она воспринимает.
Если опора – неподвижный шарнирный элемент, то конструкция будет именоваться аркой с ригелем . Здесь кровля крепится к мауэрлату за счет формирования зуба на стропилах. Сам ригель напоминает небольшого размера затяжку, но в этом случае работает не на растяжение, а на сжатие. Стропильные ноги закрепляются довольно жестко.
Арка с подкосами и бабкой напоминает собой систему арки с подвеской. Здесь во время монтажа стропилин используются подкосы, которые обеспечивают избавление конструкции от избыточного напряжения. Вариант подходит для закрывания пролетов шириной 9-14 м.
На заметку! Любая схема конструкции висячих стропил подразумевает проведение точных расчетов, которые позволят уточнить все внешние и внутренние нагрузки.
Стропильная система достаточно сложна в монтаже, порой ее части собираются прямо на земле, а потом поднимаются на крышу. Но также стропила могут монтироваться и прямо на месте. В целом, крыша с висячими стропилами является самым простым вариантом, потому нередко изготавливается начинающими строителями или самостоятельно.
Перфорированные пластины, использующиеся для крепления стропил
Крепеж для стропил
Эти детали конструкции могут быть закреплены двумя методами.
Чтобы правильно создать макет системы, важно учитывать:
Чем точнее будет произведен расчет и правильнее будет спроектирована система стропил, тем прочнее и надежнее получится вся конструкция. Для удобства можно воспользоваться существующими онлайн-калькуляторами, что актуально для тех, кто не дружит с точными науками, или для начинающих мастеров.
Монтаж висячих стропил должен производиться с соблюдением определенных правил. Лишь в этом случае получится изготовить правильную и устойчивую конструкцию. Правила работ следующие:
Для строительства стропильной системы могут потребоваться определенные инструменты и материалы. Список, приведенный ниже, довольно приблизителен, но может использоваться за основу во время подготовке к начал работ.
Инструменты для создания системы стропил:
В качестве необходимых материалов можно перечислить непосредственно сами брусья и доски для стропил, саморезы и гвозди, анкерные болты, гидроизоляционный материал, антисептические составы для обработки древесины.
Сигма-Extra — наружные работы, атисептик для дерева
Рассмотрим процесс монтажа стропильной системы пошагово.
Шаг 1. Весь древесный материал обрабатывается антисептическими средствами, предотвращающими развитие процессов гниения, возникновение грибка и плесени. До момента начала установки материал хорошо просушивается.
Шаг 2. Строительный материал доставляется на верхнюю часть строения.
Шаг 3. По периметру несущей стены прибивается мауэрлат, состоящий из двух досок такой ширины, чтобы они могли собой закрыть всю верхнюю часть стены. Между мауэрлатом и стеной рекомендуется прокладывать слой гидроизоляционного материала (например, рубероида). Это позволит уплотнить соединение, защитить материал от влаги и снизить количество сквозняков в будущем.
Шаг 4. Далее из бруса создаются балки, которые будут крепиться к каждой паре стропил в нижней части. Они крепятся к мауэрлату и соединяют между собой две несущие стены. Временно по ним можно передвигаться во время произведения работ, также на них складываются и доски, которые используются для создания стропил.
Шаг 5. Для формирования верха крыши вырезается коньковая балка. Она должна иметь длину от одной части будущей крыши до другой и располагаться параллельно длинным несущим стенам.
Шаг 6. Определяется требуемая высота крыши – уровня, на котором будет крепиться коньковая балка. Угол наклона ската рекомендуется делать в пределах 25-45 градусов. Узнать угол наклона крыши и длину стропил можно, используя теорему Пифагора. Для этого нужно замерить расстояние от конька, высоту крыши и расстояние до внешней стены.
Шаг 7. Коньковая доска устанавливается в месте будущей стыковки двух стропильных ног.
Шаг 8. Из подготовленного пиломатериала отмеряются и вырезаются будущие стропила нужной длины. Они будут крепиться с выбранным шагом к коньковой доске и мауэрлату.
Шаг 9. Чтобы появилась возможность крепления стропил к другим элементам, делаются специальные вырезы треугольной формы. Для этого доска устанавливается так, чтобы одной стороной лежать на коньковой доске, а второй – на мауэрлате. Наносится разметка распила. Далее производится выпиливание размеченных участков.
Шаг 10. Точно так же подготавливается и вторая стропилина. Теперь они должны быть состыкованы друг с другом. Для этого доски сдвигаются как можно ближе друг к другу, наносится разметка, обозначающая место распила. Производится распил и доски могут быть состыкованы.
Шаг 11. Стропилины крепятся к мауэрлату при помощи металлических уголков и саморезов. При помощи них же доски закрепляются и на коньке крыши.
Шаг 12. Две стропилины между собой соединяются при помощи металлических пластин и саморезов. Таким образом, устанавливаются две первые конструкции, которые будут располагаться по краям крыши.
Шаг 13. Для того чтобы было проще ровно установить другие стропила, между крайними конструкциями натягивается веревка строго по горизонтали.
Процесс монтажа стропил
Шаг 15. При необходимости стропила могут быть усилены затяжками, которые крепятся к двум стыкующимся стропилинам.
Висячие стропила считаются достаточно простой конструкцией по сравнению с другими видами стропильных систем. Но спешки во время их установки быть не должно. Важно помнить, что при малейшем перекосе вся работа пойдет насмарку, потому работать нужно внимательно и аккуратно.
Конструкция из стропил - это скелет крыши, обязанный принимать на себя и равномерно распределять вес кровельных материалов. Если правильно собрать деревянный костяк под утеплитель, гидроизоляционную плёнку и финишное покрытие, то получится добиться заметного увеличения грузоподъёмности стропильной системы.
Деревянный каркас крыши собирается из таких частей, как:
Мауэрлат служит основанием для каркаса кровли
Коньковый прогон располагается ровно посередине здания
Затяжка и подкосы необходимы для правильного распределения нагрузки на мауэрлат
Стойки могут поддерживать не только конёк кровли, но и стропила
Лежень располагается на внутренней стене параллельно брусу мауэрлата
Конёк образуется в самой высокой зоне стропильной системы
Кобылки удлиняют стропильные ноги
Карнизный свес сооружается, чтобы защитить стены от дождя
Доски обрешётки выкладывают перпендикулярно стропилам
Главными узлами стропильной системы выступают:
Наиболее сложное звено каркаса кровли, как считает автор, это стропильная ферма, которая отличается тем, что:
Коньковый узел тоже имеет несколько особенностей:
Стропила и мауэрлат становятся единым звеном, для которого характерно следующее:
Модуль из прогона, стойки и лежня формируют, вбивая в места их соединений строительные скобы, стальные нагели или накладки из полос стали.
Узел из лежня, стойки и прогона позволяет разделить нагрузку между внешними и внутренними стенами здания
Подкосы, стойки и стропила собирают в единый модуль, создавая вырубки. Чтобы их соединение не было слабым, применяют строительные скобы.
Узел из подкосов, стойки и стропил позволяет смягчить давление на внутреннюю стену дома
В нижней части стропила могут быть соединены как с мауэрлатом, так и с балками перекрытия. Иногда, например, при каркасном строительстве, их закрепляют прямо на стене. А в верхней части стропильные ноги совмещают с коньком. Каждый обозначенный узел можно создать несколькими способами.
Жёсткое крепление стропил на мауэрлате гарантирует отсутствие любых смещений элементов узла. Оно выполняется путём врубки в определённой последовательности:
Если ширина стропила составляет более 200 мм, то запил делают на глубине 70 мм
Треугольный запил позволяет стропилу упираться в мауэрлат
Технологию крепления стропильных ног к мауэрлату нашивкой упорного бруска могут взять себе на заметку строители без опыта. При таком методе создания узла, как заметил автор статьи, существует возможность изменять положение стропил до тех пор, пока оно не станет совершенно правильным.
Чтобы соединить главные элементы кровельного каркаса с мауэрлатом нашивкой упорного бруска, делают следующее:
При строительстве каркаса крыши для деревянного сруба, который всегда даёт усадку, предпочитают использовать скользящий метод крепления стропил на мауэрлат. Благодаря ему можно избежать деформации стропильной конструкции и ухудшения устойчивости верхнего ряда брёвен, который заменяет мауэрлат.
Выбор скользящих стропил обоснован только тогда, когда для главных элементов каркаса кровли предусмотрен коньковый брус, в который они могли бы упираться своей верхней частью.
Когда стропила закрепляют на мауэрлате скользящим методом, предпринимают определённые шаги:
Наслонный метод крепления стропил к мауэрлату берут на вооружение, когда купленные пиломатериалы оказались короче, чем нужно. Также этот способ фиксации главных элементов стропильной системы используют во время ремонта крыши сложной конфигурации.
При закреплении стропил на мауэрлате наслонным методом выполняют всего 3 задачи:
Крепить стропила к балкам перекрытия можно только будучи уверенным, что стены здания выдержат давление каркаса кровли. Всё-таки при отсутствии мауэрлата нагрузка на дом получается не равномерной, а точечной.
Без страха и сомнений стропила крепят на балки перекрытия, если строят лёгкую мансардную крышу. При этом в качестве потолочных балок используют доски сечением 5x15 см.
Стропила соединяют не с мауэрлатом, а с балками чердака, если точно знают, что они выдержат оказываемое давление
Чтобы прочно закрепить стропильные ноги на балках перекрытия, выполняют следующие задачи:
Если по неким причинам стропила приходится фиксировать прямо на стенах, то их обязательно потребуется соединить затяжкой. Она, как лично убедился автор статьи, помогавший строить крышу хозяйственного помещения, снимет с дома часть напряжения, передаваемого стропильными ногами.
Стропила ни в коем случае нельзя напрямую соединять с внешними стенами здания, если они построены из пено- или газоблоков. Эти материалы беспрепятственно передают свою влагу древесине и неспособны удержать в себе крепежи.
На стене стропила можно закрепить скользящим методом, однако это не самое разумное решение
Чтобы надёжно зафиксировать стропильные ноги на стенах, необходимо принять определённые меры:
Поскольку конёк кровли испытывает серьёзное давление всей стропильной системы, кровельщики с большим опытом создают коньковый узел пятью способами: встык, на балку, внахлёст, в паз, в полдерева.
Чтобы создать коньковый узел, соединив противоположные стропила встык, делают следующее:
При креплении стропил на балку, а точнее, на специальный коньковый прогон, действуют особым образом:
Когда стропила соединяют с балкой, конёк получается не остроконечным, а плоским.
Если коньковый узел делать, скрепляя стропила внахлёст, то потребуется выполнить несколько простых задач:
Для соединения стропильных ног в коньковый узел при помощи паза совершают несколько искусных плотницких действий:
Выбрав метод соединения стропил в полдерева, делают следующее:
К строительству стропильной системы не стоит приступать до тех пор, пока не удастся разобраться в особенностях крепления стропил к другим элементам несущей конструкции крыши. Кстати, среди различных способов фиксации стропильных ног существуют варианты не только для опытных строителей.
В любом здании основные элементы, на которые выпадает максимальная нагрузка - это фундамент, стены и крыша. Качество монтажа кровли во многом зависит от того, правильно или нет, выполнено устройство стропильной системы. Если узлы крепления стропильной системы не отвечают определенным требованиям, то такая крыша не прослужит даже минимального эксплуатационного срока без ремонтных работ.
Стропильная система любой кровли должна соответствовать таким важным требованиям, как:
Важно! Чтобы предотвратить повреждение стропил, их гниение и образование грибка на древесине, ее обрабатывают антисептиком, а металлические конструкции - антикоррозионными составами.
Крыша может быть обустроена одним из видов стропильной системы, которых существует всего два:
Такая система оптимальна в случае двускатной кровли, когда величина пролета между стенами составляет не более 6-ти метров, но при установке дополнительных элементов применима и для более широких вариантов проемов. Нижней основой для опоры служит мауэрлат, верхняя же часть конструкции упирается друг в друга. Такая конструкция содержит и затяжку - необходимую для снятия нагрузки со стен, за счет уменьшения распора стропил. Балочные затяжки устанавливаются снизу стропильных ног и могут выполнять функции балок перекрытия.
Внимание! Роль затяжки необязательно может выполнять деревянный брус, им может стать и перекрытие из железобетонных конструкций, которым в некоторых домах оборудуется верхний этаж.
Если затяжка расположена выше нижней части стропильной системы, то она называется ригелем . К важным моментам обустройства стропильной системы такого типа можно отнести:
Такое обустройство применимо для кровель с расстояниями между стен от 10 метров (максимум 16 метров). Уклон может быть выполнен под любым углом, а внутри здания находятся несущие стены или поддерживающие колонны. Сверху для стропил основной опорой служит коньковый прогон, а снизу эту функцию выполняет мауэрлат. Поддержку внутреннего прогона осуществляет или внутренняя стена, или стойки. За счет наличия только вертикального типа нагрузок, отпадает необходимость в монтаже затяжки.
При 16-ти метровом пролете замена прогона конька выполняется двумя боковыми конструкциями, опорой для которых будут служить стойки.
Важно! Отсутствие изгибов стропильных ног обеспечивается такими узлами, как подкосы и ригели.
Особое внимание на обустройство крыши с использованием стропильной системы наслонного типа следует обратить на такие нюансы:
Особенности расчетов стропильной системы двускатной крыши показаны в видео:
К основным узлам стропильной системы кровли можно отнести:
Кроме перечисленных элементов, в конструкцию входят узлы крепления стропильной системы кровли. При их выполнении необходимо обязательно соблюдать определенные правила.
Важно! Выполнять простое крепление основания к перекладине категорически не стоит, так как это может привести к полному разрушению стропильной системы.
Следует использовать такие виды креплений:
Выбирать количество зубьев следует в зависимости от уклона ската, а дополнительная надежность конструкции может быть создана при помощи уголков из металла.
К основным узлам крепления стропильной конструкции относятся:
Крепление выполняется специальными метизами с уголками из металла, или древесными брусьями, шипами и накладками.
Внимание! Если кровля выполнена из материалов с незначительным весом, а уклон ее ската не превышает значение 35º, то следует размещать основания опор таким образом, чтобы они упирались в площадь большую, чем сама балка.
Такое крепление может быть выполнено как по жесткой технологии, так и по скользящей. Жесткая технология предполагает установку между мауэрлатом и стропилом прочного соединения, предотвращая возможность соскальзывания, прогиба или выскакивания. Для этого используются специальные опорные уголки с брусками. Полученный в результате узел скрепляется проволокой с применением метизов. При этом забивать гвозди следует наискосок, чтобы они входили в древесину наперекрест. Последний гвоздь должен быть вбит по вертикали.
В случае скользящего крепления совмещение выполняется с применением специального механизма, который позволяет передвигать стропильную ногу в необходимом направлении. Для этого выполняется врезка на опорах, на которые потом укладывается мауэрлат. Закрепляется конструкция, как и в предыдущем случае, скрещенными гвоздями. Такой способ обустройства узлов соединения позволяет всем узлам стропильной конструкции смещаться в некоторых пределах.
Внимание! Жесткое крепление при неопытности строителей может привести к повреждению стен постройки.
В этом случае крепление также может быть выполнено двумя видами - встык и внахлест. При стыковом соединении верхушка опор обрезается со скосом, как и угла наклона крыши. Они опираются в такие же подрезанные противоположные опоры. Крепление выполняется с использованием гвоздей, в количестве двух штук. Их забивают сверху под определенным углом. Швы, которые образуются между опорами, соединяют металлическими накладками или пластинами. Во втором случае скрепление выполняется стыковкой внахлест, не торцевыми частями, а боковыми участками и закрепляются при помощи болтов.
Выполняя работы по монтажу крыши, обустройству стропильной системы следует уделить тщательное внимание, не допуская нарушения технологических процессов. Это обеспечит конструкции прочность, долговечность и надежность.
Основным препятствием для начинающих застройщиков, даже если речь идет о несложной крыше, может стать недостаток знаний о том, что такое узлы стропильной системы. Как их выполнить, чтобы получить прочную, надежную и устойчивую крышу?
Началом проектирования скатной крыши является выбор стропильной системы, которая должна выполнять функции несущей конструкции. Тип конструкций определяют исходя из вида кровли.
В одном случае стропила – это брусья или доски, выступающие в качестве «скелета» крыши, который удерживает вес утеплителя и кровельного материала. В другом они могут быть составные, и собираются из отдельных элементов, известных как стропильные ноги.
Доска и брусья должны пройти специальную пропитку – противопожарную и антисептическую. Чем качественнее это будет выполнено, тем дольше прослужат .
Составные каркасы подразделяют на два вида: наслонные и висячие. Выбор конкретной системы, помимо архитектурных предпочтений владельцев, зависит от некоторых параметров крыши:
Висячие стропила промежуточных опор не имеют, поэтому создают существенное распирающее усилие, которое в горизонтальной плоскости передается стенам. Для его уменьшения используют затяжку (деревянную или металлическую), которая, соединяя ноги, завершает треугольную конструкцию. Ноги в ней работают на изгиб и сжатие. Затяжка может быть расположена у основания, и служит в этом случае балкой перекрытия (такой вариант чаще встречается при устройстве мансард), или выше.
Чем расположение затяжки выше, тем она, с одной стороны, должна быть мощнее, а с другой – надежнее соединена со стропильными ногами.
Наслонные виды устраивают в домах, имеющих среднюю несущую стену или столбчатые промежуточные опоры. Опираются они своими концами на наружные стены, средней частью – на опоры или внутреннюю стену. В итоге элементы работают по принципу балок – только на изгиб. Вес стропильной системы в случае наслонных при одинаковой ширине дома меньше: для нее требуется меньше пиломатериалов, стало быть, и денежных затрат.
Если над несколькими пролетами устанавливают единую кровельную конструкцию, висячие и наслонные фермы могут чередоваться: для участков без промежуточных опор – устанавливают висячие, там, где есть – наслонные.
Одним из условий надежности будущего строения является правильное устройство узлов крепления стропильной системы.
Наслонные стропила скатной крыши обычно имеют самое меньшее три точки опоры. Их количество может меняться в зависимости от размеров пролета. При ширине пролета до 10 м необходима одна дополнительная опора, при больших значениях их количество увеличивается.
Конструкция висячих также зависит от ширины пролета. Если он небольшой, затяжку обычно заменяют ригелем. С увеличением пролета затяжка начинает провисать, а ноги – прогибаться.
При величине пролета
до 9 м
висячие стропила поддерживаются бабкой – специальным вертикальным брусом. Концы ног крепят в ее верхний конец при помощи скоб или хомутов, бабку с затяжкой – хомутом.
до 13 м
– укрепление проводят при помощи подкосов. Верхними концами они опираются в ногу, причем ее длина между опорами не должна быть больше 5,5 м, а нижними – в бабку.
до 17 м
ноги в нижней части усиливают при помощи подмог, для верхней – используют шпренгельную систему: затяжку крепят к двум бабкам и устанавливают между ними ригель.
Проводится ли замена стропильной системы или ее монтируют в новом доме, следует придерживаться определенных правил.
Простое крепление ноги и балки может оказаться даже разрушительным – при создании давления на стропило его конец начинает скользить по балке, что приводит к разрушению кровли.
Чтобы избежать скольжения и обеспечить надежность, используют следующие виды соединений:
Возможно использование и двух зубьев – это зависит от угла наклона. Для крепления дополнительно к этому соединению используют также металлические уголки.
В случае полой крыши, угол наклона которой меньше 35°, стропильные ноги устанавливают так, чтобы опорная площадь на балку увеличилась. Для этого пользуются врубкой двумя зубами:
Все соединения в конструкции выполняются при помощи крепежей:
Есть две технологии, согласно которым .
Жесткое – в этом варианте между данными конструктивными элементами полностью исключается возможность каких-либо воздействий (сдвигов, поворотов, изгибов, кручения). Для достижения подобного результата:
Скользящее (шарнирное) – подобного сопряжения, имеющего два уровня свободы достигают за счет использования специального крепежа, который обеспечивает возможность одному из сопрягаемых элементов свободно перемещаться (в заданных пределах).
Можно выделить следующие варианты скользящего крепления стропил и мауэрлата:
Во всех этих случаях обеспечен упор ноги в мауэрлат, но при подвижках элементы системы имеют возможность двигаться по отношению друг к другу.
Подобное сопряжение особенно актуально для деревянных домов, воздвигаемых из бруса или бревен, которые со временем претерпевают усадку. Использование жесткого сопряжения может стать причиной нарушения целостности стен.
Стропильная система бывает «плавающей» или жестко-закрепленной. Плавающая крепится на специальных кронштейнах, которые позволяют деревянному каркасу «садиться» одновременно с усадкой фронтонов и не дает им зависать над коньковым бревном .
Способов соединения в коньковой части – три.
Встык
Верхний край стропил обрезают под тем же углом, что и угол наклона крыши, упирают в находящееся с противоположной стороны нужное стропило, оно должно быть так же обрезано. Обрезку углов обычно делают по шаблону. Для фиксации под коньком используют два гвоздя (150″) или больше. По одному гвоздю под углом забивают в верхнюю плоскость первого и второго стропила, они при этом должны войти в срез противоположного. Коньковый стык дополнительно укрепляют, наложив на него сбоку деревянную накладку или металлическую пластину, которую притягивают болтами или гвоздями.
Наслонная стропильная система – конструкция, применяемая при сооружении крыш зданий с промежуточными несущими стенами, опорными столбами или колоннами. Опирается она не только на стены снаружи, но и на внутреннюю центральную опору (в некоторых случаях – на две).
Если говорить про использование, то наслонные стропила – самые распространенные для жилых частных домов, которые, как правило, имеют внутренние стены-перегородки.
Составные элементы наслонной системы: две стропильные ноги, нижние края которых опираются и закрепляются на наружных стенах (мауэрлате), а верхние – на горизонтальном коньковом прогоне. Прогон, в свою очередь, удерживается вертикальными стойками, упертыми в промежуточную стену.
Это классическая схема устройства наслонной системы, подходящая для двухскатной крыши. С односкатной крышей прослеживаются те же правила, но с иной реализацией. Стропила, входящие в стропильную систему, укладывают с опорой на противоположные несущие стены (выходит, что только на две опоры). Внутренняя перегородка здесь не нужна. По сути, ее функцию выполняет более высокая стена.
Для повышения несущей способности стропильной конструкции, в систему внедряют подкосы. Их наличие позволяет увеличить длину перекрываемых пролетов.
Для односкатных крыш возможно применение наслонных стропил без внедрения подкосов при пролетах до 4,5 м. Наличие подкоса увеличивает эту возможную длину до 6 м. Похожая тенденция прослеживается с двухскатными крышами. Двухскатная конструкция с одной промежуточной опорой используется для пролетов до 9 м. Установка подкосов увеличивает максимальную длину пролета до 10 м. А комбинация подкосов со схваткой (горизонтальной балкой, соединяющей пару стропильных ног) – до 14 м.
Существует несколько вариантов реализации наслонных систем, среди которых различают безраспорные и распорные конструкции с дополнительными поддерживающими подкосами, схватками, подстропильными балками.
Рассмотрим основные конструкции наслонных стропил.
Данный вид наслонных стропил не дает распор на внешние стены. Нивелирование распирающих нагрузок происходит, благодаря особому сочетанию креплений. Один край стропилины всегда закрепляют жестко, а второй – на скользящей опоре. Это дает отсутствие распора.
Жесткое крепление может означать, что узел закреплен, но допускается поворот балки в шарнире (одна степень свободы). Также существует жесткое защемление стропильной балки, при котором любые смещения невозможны (нулевая степень свободы).
Больше свободы дает скользящее крепление, которое позволяет стропильной ноге не только поворачиваться, но и смещаться горизонтально (две степени свободы).
Безраспорная конструкция характеризуется тем, что в ней всегда присутствует и жесткое, и скользящее крепление. Благодаря этому, под влиянием нагрузки, стропила изгибаются, не передавая распор на стены.
Нижний край стропилины крепят жестко к мауэрлату (одна степень свободы), путем врубки зубом. В другом случае применяют запил с фиксацией опорным бруском.
На верхнем конце стропилины делают горизонтальный пропил со скосом. Если врубка невозможна, то край стропильной ноги подшивают снизу обрезком балки и скрепляют с двух сторон монтажными пластинами. Крепление верхнего края стропилины к прогону выполняют по типу скользящей опоры. При этом противоположные стропилины укладывают на конек поочередно, без скреплений между собой. Поэтому двускатную крышу, выполненную по этой схеме можно воспринимать, как две односкатные крыши, прилегающие друг к другу.
Сложность схемы в том, что любая погрешность в реализации конькового узла, превращает безраспорную конструкцию в распорную. Поэтому данный вариант редко используют для двухскатных крыш, чаще – для односкатных.
Самая распространенная схема для частных домов.
Нижний край стропилины закрепляют к мауэрлату на ползуне (металлической скобе), благодаря чему она может сдвигаться и изгибаться под нагрузкой. Чтобы стропилина не могла “уйти” в боковом направлении, с двух сторон ее фиксируют металлическими уголками или брусками.
Верх стропильных ног закрепляют на шарнире с допуском поворота (одна степень свободы). При этом коньковые узлы наслонных стропил данного типа выполняют так: края стропилин схлестывают между собой и соединяют болтом или гвоздями. Или же стыкуют предварительно срезанные под углом концы, а затем связывают их металлическими или деревянными накладками.
Эта схема отличается от предыдущей тем, что соединение стропил в коньковом узле выполняется с жестким защемлением. Стропила скошенными торцами опирают друг в друга, а затем связывают их между собой и коньковым прогоном двумя ригелями-затяжками. Получается узел с защемлением.
Низ стропильных ног соединяют с мауэрлатом свободно, на ползуне.
Данный вариант креплений отличается повышенной несущей способностью, позволяющей применять его в регионах с повышенным уровнем снеговых осадков.
Все три рассмотренные стропильные системы показывают себя, как устойчивые при неравномерных нагрузках только в случае жесткой фиксации конькового прогона. То есть, когда его концы выводят на фронтоны или подпирают дополнительными накосными стропилами.
Если же коньковый прогон опирается только на стойки, крыша может потерять устойчивость. В рассмотренных втором и третьем вариантах (низ стропильной ноги на ползуне, верх – жестко закреплен) при увеличении нагрузки на один из скатов крыша будет смещаться в сторону увеличившейся нагрузки. Первый вариант сохранит форму, но только при идеально вертикальных стойках (под прогоном).
Чтобы, несмотря на нежесткую фиксацию прогона и неравномерные нагрузки, система стропил наслонная осталась устойчивой, ее дополняют горизонтальной схваткой. Схватка – это балка, обычно с тем же сечением, что и у стропил.
Она скрепляется со стропилами гвоздями или болтами. Пересечение схваток и стоек фиксируется гвоздевым боем. Работу схватки можно охарактеризовать, как аварийную. В случае неравномерной большой нагрузки на скаты, схватка включается в работу и предохраняет систему от перекоса.
Укрепить систему с жестко закрепленным верхом и свободным низом (второй и третий варианты) можно с помощью небольшой трансформации нижнего узла. Стропильные ноги выводят за край стен. При этом само крепление остается скользящим, по типу ползуна.
Еще один вариант повышения устойчивости – жесткое крепление низа стоек, на которых удерживается горизонтальный коньковый прогон. Для этого их врубают в лежень и фиксируют к перекрытиям, например, используя накладки из досок или брусков.
В этом случае стропила опираются на несущие стены и передают им распор. Поэтому такие системы нельзя применять для домов, стены которых выстроены из газобетона. Газобетонные блоки совершенно не противостоят изгибу и разрушаются при распорных нагрузках. А другие материалы, например, кирпич или бетонные панели, легко выдерживают такие нагрузки и не деформируются.
Распорная система стропил требует наличия жестко закрепленного мауэрлата. Причем, чтобы выдержать распор, прочность стен должна быть высокой. Или же по верху стен должен идти неразрывный железобетонный пояс.
Для распорных стропил используют те же, рассмотренные выше для безраспорных систем, варианты креплений. Но с одним нюансом: все имеющиеся скользящие крепления (ползуны) заменяют на шарнирные с возможностью поворота. Для этого к низу стропилины прибивают опорный брус или делают врубку зубом в мауэрлат. Шарнирное крепление в коньковом узле выполняют, наложив стропила друг на друга и скрепив их гвоздевым боем или болтом.
Распорная конструкция – это нечто среднее между наслонными безраспорными и висячими системами. Коньковый прогон в них еще используется, но он уже не играет значительной роли. Ведь стропила уперты нижними краями в стены, а верхними краями – друг в друга. При просадке стен или прогибе конькового прогона под собственным весом, прогон перестает работать вообще. По своей сути такие стропила становятся висячими.
Для повышения устойчивости системы в нее включается схватка, которая работает на сжатие. Она частично, хоть и в небольшой степени, снимает распор на стены. Для того, чтобы схватка сняла распор полностью, она должна соединить нижние края стропильных ног. Но тогда она станет уже не схваткой, а затяжкой.
Также уменьшает распор установка жестко зафиксированного конькового прогона.
Такие системы могут устраиваться как по распорным, так и по безраспорным схемам. Их отличие от уже рассмотренных вариантов состоит в наличие третьей опорной части под стропильной ногой – подкоса (подстропильной ноги).
Подкос меняет систему. Стропилина из однопролетной балки превращается в двухпролетную неразрезную. Это позволяет увеличить перекрываемый пролет, вплоть до 14 м. А также – уменьшить сечение стропил.
Подкос соединяют со стропилиной таким образом, чтобы не допустить ее смещения. Делается это следующим образом: подкос заводят под стропило и фиксируют деревянными накладками по бокам и снизу.
Эта конструкция наслонных стропил подходит для построек с двумя продольными несущими стенами или промежуточными поперечными стенами. Стойки в этом случае расположены не под коньком, а под стропилами. Коньковый прогон отсутствует.
Стропильные ноги в схеме опираются на две подстропильные балки (сквозные прогоны), которые, в свою очередь, уложены вдоль скатов крыши и опираются на вертикальные стойки. Стойки закреплены к несущим промежуточным стенам через лежни.
Сквозные прогоны можно и не включать в схему. Тогда стойки придется подводить непосредственно под каждую стропилину и закреплять с затяжкой гвоздевым боем.
Сверху стропильные ноги стыкуют между собой и связывают накладками из металла или дерева с двух сторон.
Отсутствие конькового прогона автоматически означает, что стропильная система образует распор. Чтобы его нейтрализовать в безраспорном варианте системы, ниже сквозных прогонов закрепляют затяжку. При нагрузках она будет растягиваться и устранит нежелательный распор. Для сохранения устойчивости в системе используется схватка, закрепленная в нижней части сторопильных ног. Также от складывания конструкцию уберегут специальные расшивки, которые закрепляют крест-накрест между стойками.
В распорной системе схватку устанавливают выше сквозных прогонов. Тогда схватка под нагрузкой будет сжиматься и, по сути, превратится в ригель.
Установка стоек под стропильными ногами или сквозных прогонов (и отсутствие центральных стоек!) дает возможность использовать наслонные стропила данного типа для устройства просторных мансардных помещений. Другие схемы подходят только для чердачных помещений и мансард с перегородками.
Имея на руках рассчитанную схему устройства, можно приступать к монтажу стропильной системы. Установка выполняется в несколько этапов, основные из них такие:
1. По верху наружных стен укладывают мауэрлат – доску или брус. Чтобы предупредить загнивание мауэрлата, между ним и стеной прокладывают гидроизолирующий материал – рубероид, толь и т.п.
2. По верху промежуточной стены укладывают лежень, который необходим для крепления вертикальных стоек.
3. На лежне закрепляют стойки с шагом 3-6м.
4. Сверху, на стойки, устанавливают коньковый прогон.
5. Выставляют стропила с шагом 0,6-1,2 м. Снизу стропильная нога крепится к мауэрлату в соответствии с выбранной схемой креплений (на шарнире или на ползуне). Сверху стропильные ноги либо выкладывают отдельно на коньковый прогон, либо соединяют верхние края между собой, опирая на конек.
6. Если схема предусматривает, стропильные ноги соединяют горизонтальными схватками.
7. Опять же, по требованию схемы, выставляют подкосы, опорные элементы.
Выполняя работы по установке стропил нельзя допускать оплошностей. Следует помнить, что стропильная система – это каркас крыши, который должен выдерживать все возможные нагрузки. Неправильно рассчитанная или смонтированная система может запросто привести к перекосу и даже разрушению всей крыши.
