Стропильная система

Соединение стропил со стеновыми конструкциями

Независимо от того, стропильная система какого типа (наслонного или висячего) используется в конкретном случае, она должна передавать нагрузки, создаваемые кровлей, на несущие конструкции, предусмотренные проектом здания, — стены либо колонны

Именно поэтому соединение стропил с несущим контуром дома является столь важным, и ему следует уделять особое внимание

Практически любой проект здания предусматривает наличие мауэрлата – подстропильного бруса. Если используются стропила наслонного типа, то он будет работать на срез, а если висячего типа – работают на сжатие, в направлении, которое совпадает с ориентацией несущих стен. Из-за различных направлений векторов действующих сил для крепления наслонных и висячих стропил используют крепления разных конструкций, поскольку они должны обеспечивать компенсацию нагрузок различного рода.Основная задача, которую должны решать соединения стропильной системы наслонного типа, — предотвращение проскальзывания стропил по мауэрлату. В данном случае нагрузка, создаваемая собственно весом кровли и иными факторами (например, слоем снега), направлена перпендикулярно плоскости перекрытия. В связи с этим соединение стропил с мауэрлатом должно производиться таким образом, чтобы не происходило «расползание» стропильных ног, которое тем вероятнее, чем больше их длина. Для этого, помимо гвоздей, болтов и накладных деталей из металла, применяются различные плотницкие крепления, обеспечивающие надежное соединение деревянных элементов между собой.

Часто при строительстве нового дома, особенно деревянного, используют скользящие крепления, благодаря чему не будет происходить разрушения или критической деформации кровельной системы вследствие усадки коробки здания (подробнее: » «). В таком случае планку следует прикрепить к ноге стропила, а уголок – к мауэрлату. Благодаря загнутому уголку создается постоянное сцепление элементов конструкции между собой, но при этом не возникает препятствий для движения стропильной ноги в тех пределах, которые допускает свободный ход планки. После того, как усадка здания прекратится, все стропила займут определенную окончательную позицию, и смещений больше не будет. При желании положение уголка может быть зафиксировано, например, за счет клина. Следует отметить, что соединение скользящего типа используется только при обустройстве наслонных стропил, поскольку система висячих стропил имеет конструкцию, которая практически не зависит от деформации стен здания.

Чтобы знать, как правильно соединять стропила висячего типа, рассмотрим несколько различных способов крепления, зависящих от конкретной конструкции. На тип крепления влияет как сами узлы, так и характер воздействующих на них нагрузок. , работающие на сжатие, чаще всего скрепляют способом «зуба» (а при значительных нагрузках – двойного «зуба») либо «шипа». Для более надежного крепления дополнительно применяют болты, скобы и различные металлические накладные детали. При использовании пластин и уголков, их крепят шурупами и саморезами, а для болтовых соединений подготавливают отверстия, диаметр которых меньше сечения болтов на 1 миллиметр. Скобы забивают в боковые поверхности деревянных элементов стропильной конструкции. Что касается размеров крепежа, то он определяется толщиной стропил.

Если детали узлов работают на растяжение либо разрыв, то в таких случаях целесообразно применение хомутов. Особенно это актуально, когда производится соединение стропил в коньке. В таком случае хомуты охватывают коньковый брус и прикрепляются к балке или подкосу посредством болтов. Это обеспечит надёжное .

Верхнее соединение стропил между собой производится одним из следующих способов:

• стропила обрезаются под одинаковым углом и соединяются торцовыми плоскостями, при этом в боковину каждого стропила забивается под определенным углом по крайней мере по одному 150-миллиметровому гвоздю;
• посредством к коньковому брусу;
• боковыми гранями. В этом случае стропила сдвигаются по длине крыши на необходимое расстояние.

Помимо прочих факторов, на то, как соединить стропила между собой, влияет и длина свисающих частей их ног. Эта длина не должна превышать четыре с половиной метра, иначе вдоль ската должны быть пущены дополнительные опорные балки, уложенные параллельно мауэрлату и коньковому брусу. Соединение стропил с балкой можно дополнительно укрепить посредством металлических или деревянных накладок.

Какой материал выбрать

Сделать стропила на дом своими руками – это вполне выполнимая задача. Но прежде чем к ней приступить, необходимо подобрать подходящий материал. Именно от этого будет зависть весь ход дальнейших работ.

А какие варианты материала для стропил используются? Для этого может быть использовано следующее:

1. Железобетонные изделия. Такой вариант применяется при строительстве больших промышленных объектов. Сделать подобные стропила самостоятельно невозможно. Да и использование их в возведении частных домов не практикуется.
2. Железо. Металлические стропила сделать своими руками вполне возможно. Но у них есть множество недостатков. Во-первых, металл боится коррозии. Во-вторых, подобные стропила будут весить очень много. А это мешает сделать монтаж самостоятельно без привлечения техники.
3. Древесина. Именно этот материал чаще всего используется при возведении стропильной системы частного дома. Древесина легко поддается обработке. Поэтому сделать стропила своими руками будет достаточно легко.

Именно дерево и используется для строительства. Но и у этого материала есть несколько вариантов. Древесину можно встретить в виде бревен, брусьев и досок. А что лучше использовать для стропил? Тут многое будет зависеть от самой конструкции. А точнее от размеров и требуемой прочности.

Бревна, в виду своей тяжести и громоздкости, используются для стропил редко. Исключения может составить только односкатная крыша. И то в этом случае для стропил применяют тонкие бревна от молодых деревьев.

Брусья и доски – это совсем другое дело. Именно их и используют для того, чтобы сделать стропила для крыши. Брусья применяют в тех случаях, когда конструкция большая по размерам. При этом нагрузки от осадков, и вес кровельного материала достаточно велики. Доски используются для стропил в тех случаях, когда крыша небольшая по размерам. При этом они могут применяться по одиночке или спаренными.

Лучшие недорогие электросушилки для овощей и фруктов

Устройство нарожников

Посредством нарожников формируются вальмы и треугольные части больших скатов. В верхней части элемент упирается на диагональную стропилину, внизу — на мауэрлат или балки перекрытия.

Нарожники устанавливаются двумя способами:

• С помощью врубки. В диагональных стропилинах вырубают гнезда на расстоянии 20 см друг от друга, при этом следует помнить, что врубка нарожников смежных скатов не должна выполняться напротив друг друга.
• Монтаж черепных брусков, которые будут выступать в качестве опор для нарожников. Для этого берут бруски 5*5 см и наколачивают их на нижнюю часть накоса. Этот вариант считается более эффективным, так как врубка может ослабить прочность и устойчивость накоса. Кроме того использование такого способа позволяет располагать нарожники напротив друг друга.

Крепление нарожников в нижней части выполняется по аналогии установки рядовых стропильных ног.

Стропильная система

Вся стропильная система односкатной крыши предельно проста и понятна: прямые стропила опираются на противоположные стены. Высота стен специально подбирается чтоб организовать угол наклона в диапазоне 30-35 градусов. Этим достигается нормальный самопроизвольный сход снега, что очень желательно. Ведь здесь нет деления крыши на два или несколько скатов и вся конструкция испытывает сравнительно повышенные нагрузки.

А вот устойчивость ветровым нагрузкам наоборот хорошая – сама крыша относительно невысока, и с наветренной стороны легко им противостоит.

Стропильная система односкатной крышиИсточник comfort-da.ru

Способ наклона стропил заранее проектируется или выбирается в зависимости от конструктивных особенностей дома:

Наружные стены возводятся сразу неравнозначной высоты. При кажущейся дороговизне масса преимуществ: заранее предполагаются надёжные стены, не требующие дополнительного утепления, а сама сборка стропильной системы значительно упрощается – все основные промеры сделаны и созданы идеальные условия для устройства крыши. Причём её надёжность уже обусловлена таким основательным подходом.

Каркас небольшого дома с односктной крышейИсточник yandex.uz

Конечно с небольшой натяжкой, но способ актуален и для каркасного строительства. Ведь высота основного каркаса наружных стен так же легко делается по нужным параметрам.

• Если все наружные стены одинаковы, по одной из них устанавливаются вертикальные стойки нужной высоты. При кажущейся ненадёжности конструкция ничем не отличается от каркасного строительства, имеет те же достоинства и недостатки. Причём односкатная крыша по каркасной технологии – разумное решение, которое не требует сравнительно значимых затрат именно на первоначальном этапе. При этом создаёт хороший задел на перспективу.
• Но есть более элегантный способ – где сразу изготавливаются так называемые стропильные фермы. А прочность стропильной системы обусловлена жёсткостью ферм. В допустимых пределах их применение позволяет обходиться без промежуточных опор или минимизировать их количество. Примечательно, что стропильные фермы можно чередовать с обычными стропилами. То есть повысить надёжность крыши, при этом сам конструктив гармонично увязать с дизайном помещения.
• Когда односкатная крыша примыкает к капитальной стене основного здания, стропила возможно закрепить на индивидуальные опоры или общий горизонтальный прогон. Другой край стропил укладывается на стену пристройки.

Примыкание односкатной крыши к стенеИсточник stroimkubik.ru

Важно: хотя уклон для ската выбирается индивидуально, он всё равно «привязан» к типу кровельного материала:

• Мягкие кровельные материалы позволяют занизить его до 5-7 градусов.
• Необходимый минимум для профнастила 8 град.
• Оптимальный уклон для металлочерепицы 30 град.
• Шиферу так же необходим уклон 20-30 град.

Однако, для регионов с большим количеством зимних осадков оптимален угол наклона в 40-45 градусов, что является пределом – подобная односкатная крыша редко где встречается. Примечательно, что в любом случае выдерживается общий уклон ската, гарантирующий сход осадков, а прочность при этом достигается разными способами.

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

• Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
• На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
• Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу — мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

• Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
• Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
• Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
• Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
• Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
• Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
• Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
• Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Рейтинг лучших сушилок

Перкаль или сатин: что лучше

Навигация

Сколько стоит устройство конструкции

Для примера рассмотрим стоимость работ для стропильной системы двухскатной крыши. Цена типовых работ сегодня на рынке примерно следующая:

• монтаж основных элементов конструкции – от 500 руб. за кв. м;
• установка подстропильных систем – от 300 руб. за пог. м;
• установка конькового бруса – от 150 руб. за пог. м;
• монтаж обрешетки и контробрешетки – от 100 руб. за кв. м;
• огневая и биологическая защита деревянных элементов – от 50 руб. за кв.м.
• установка и демонтаж лесов – от 80 руб. за кв. м.

Дополнительно возможно потребуется оплатить доставку пиломатериалов и прочностной расчет (в зависимости от ценовой политики компании, где заказывается устройство стропильной системы). Многие организации данные работы делают бесплатно, в целях привлечения клиентов, заказывающих у них монтаж каркаса для крыши под ключ.

Обустройство несущего каркаса для крыши лучше доверить профессионалам, имеющим знания и опытИсточник www.rooffer.ru

Общий вывод

Чтобы крыша дома служила долго и была надежной защитой от осадков, ветра, палящего солнца и низких температур, у нее должно быть надежное основание – стропила. Правильно спроектировать, рассчитать параметры конструкции и сделать ее монтаж непрофессионалу будет сложно. Поэтому лучше для этого обратиться в специализированные компании. А чтобы разговаривать с менеджерами на одном языке и с пониманием дела, следует ознакомиться с теорией вопроса.

Расчет временного нагружения

Ветровая нагрузка

Расчет ведется в соответствии с нормативной документацией (СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» или Еврокод «Воздействия на конструкции» часть 1-4).

Для определения значения ветрового воздействия конструкцию крыши условно разделяют по высоте на несколько частей. Для каждой из них рассчитывается значение ветровой нагрузки. Для получения общего ветрового давления их необходимо суммировать.

Формула для расчета:

Wm=Wo×k×c,

Где Wm – значение ветровой нагрузки;

Wo – нормативное значение давления ветра, определяемое по картам районирования;

k – коэффициент давления ветра (определяется в зависимости от высоты по нормативной документации);

с – аэродинамический коэффициент (для двухскатной крыши – 0,8).

Снеговая нагрузка

Определяется по формуле:

S = µ×So;

Где So – нормативное значение снеговой нагрузки, определяемое по карте районирования.

µ — коэффициент, который определяется в зависимости от угла наклона крыши:

• Для α≤30 град. — µ=1
• Для α≥60град. — µ=0
• Для 30≤α≤60 град. — µ=0,033×(60-α)

Районы снеговой нагрузки

Сравнительная таблица лучших сушилок для фруктов и овощей

Прочностной расчет

На стропила для крыши цена будет определяться не только обработкой используемого для сооружения каркаса пиломатериала, но его количеством. Количество пиломатериала для одинаковых домов может различаться в зависимости от таких параметров:

• максимального пролета стропильных ног;
• размера сечения элементов конструкции;
• шага укладки стропильных ног;
• угла наклона крыши,
• количества стоек;
• частоты укладки обрешетки.

Снег может оказывает существенную нагрузку на каркас кровли, прочностной должен это учитыватьИсточник obustroeno.com

Определить оптимальные геометрические параметры стропильной системы с учетом типа крыши (односкатная, двухскатная, четырехскатная, вальмовая, мансардная, многоскатная, шатровая), снеговой и ветровой нагрузки, несущих возможностей стен и фундамента строения можно только с помощью прочностного расчета. Конечно можно воспользоваться методом аналогии и воспользоваться типовым решением. Но устройство стропильной конструкции без расчета несет следующие риски:

• деформация и даже разрушение крыши под действием снеговых и ветровых нагрузок;
• превышение допустимых нагрузок на стены и фундамент дома;
• излишние расходы на пиломатериал стропил;
• неудовлетворительные теплоизоляционные параметры кровли.

Учитывая значение стропильной системы все параметры ее элементов лучше рассчитатьИсточник doctorlom.com

Коньковый узел

Конёк кровли испытывает большое давление от всей стропильной системы, кровельщики создают коньковый узел пятью способами:

1. Встык2. На балку3. Внахлёст 4. В паз 5. В полдерева

Встык

Чтобы создать коньковый узел, соединив противоположные стропила встык, делают следующее: 1. От верхнего торца каждой стропильной ноги отпиливают прямоугольный треугольник. Срезы должны быть одинаковыми. В противном случае концы стропил не удастся вплотную приблизить друг к другу. 2. В соединённые торцы стропильных ног под углом вбивают гвозди. Если делать это горизонтально, они не смогут пройти через обе деревянные доски.

3. С двух сторон созданный коньковый узел усиливают металлическими пластинами. Через отверстия в этих крепежах в стропила вкручивают саморезы.

На балку

При креплении стропил на балку, а точнее, на специальный коньковый прогон, действуют особым образом: 1. Концы противоположных стропильных ног срезают под одним и тем же углом. 2. Заострённые концы стропил подставляют к коньковому брусу и прикрепляют к нему металлическими уголками или гвоздями. Когда стропила соединяют с балкой, конёк получается не остроконечным, а плоским.

Внахлест

Если коньковый узел делать, скрепляя стропила внахлёст, то потребуется выполнить несколько простых задач: 1. Соединить концы стропильных ног так, чтобы они пересекались друг с другом. 2. Зафиксировать нахлёст металлической шайбой или болтом с гайкой.

3. Усилить крепление, выдавив вокруг болта немного резинового уплотнителя.

В паз

Для соединения стропил в паз совершают несколько плотницких действий: 1. В одной стропильной ноге создают выпил, а в другой — шип. 2. Стропила состыковывают друг с другом, вставляя зуб в выемку. 3. Связь двух элементов каркаса усиливают деревянным нагелем или гвоздём.

В полдерева

Выбрав метод соединения стропил в полдерева, делают следующее: 1. В концах противоположных стропил создают две одинаковые выемки, глубина которых равна половине толщины используемой доски.

2. Торцы стропильных ног соединяют, словно элементы конструктора. 3. Крепление «шип в паз» усиливают двумя гвоздями или деревянным нагелем.

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров.  Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника

В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.