Стропильная система двухскатной крыши и ее устройство

Наращивание или сращивание — в чем разница?

Основными элементами стропильной системы крыши являются вертикальные стойки, подкосы и наклонно уложенные стропильные ноги. Стропильные ноги верхними концами укладываются на специальную балку-прогон, закрепленную на вертикальных стойках, а нижними — на уложенный на стену специальный опорный брус — мауэрлат. Сечение элементов стропильной системы прямо зависит от предполагаемой нагрузки на крышу, а их длина — от геометрических размеров ската.

Элементы стропильной системы.

Эти два параметра — сечения и длина — не всегда соответствуют нужным параметрам, и приходится усиливать или удлинять конструкцию. Увеличение сечения элементов стропильной системы называется наращивание стропил, а увеличение длины — сращиванием стропил по длине. Оно выполняется, если нужно увеличить длину стропильных ног.

Несмотря на схожесть в названиях, это две совершенно разные строительные операции. Наращивание стропил — это когда усиливают какой-то, чаще всего вертикальный, элемент конструкции, соединяя вместе 2 одинаковых по длине бруса или доски. Проще говоря, нарастить — это соединить два одинаковых элемента в один для усиления его прочности. При сращивании элементы удлиняют, соединяя между собой торцы кусков одного диаметра так, чтобы общая их длина соответствовала расчетной длине стропильных ног.

Как самостоятельно удлинять стропильные ноги?

Бруски, из которых изготавливаются стропила, имеют стандартные размеры. Если нужны элементы большей длины, их понадобится срастить. Прежде всего, следует ознакомиться с характеристиками конструкции и выяснить, какие нагрузки влияют на системы стропил в различных местах.

Удлинение стропильных ног различными методами лишь в исключительных случаях позволяет обеспечить жесткость изделия на изгиб. Чаще всего в местах скрепления будет элемент с ограниченной степенью свободы, то есть в результате получится пластичный шарнир.

Чтобы решить данную проблему, понадобится выполнять стыковку стропил в месте с небольшим моментом изгиба. Подобный момент проявляется поблизости с местом опоры стропильных ног. Поэтому для того чтобы выполнить сращивание, следует выбирать место, которое удалено от опорного элемента постройки максимум на 15% длины пролета.

Рисунок 2. Схема сращивания стропил внахлест.

На главном прогоне системы стропил очень важно создать идентичную прочность деталей. В данном месте важно предусмотреть одинаковый прогиб, так как именно в таком случае можно будет обеспечить идентичную высоту конька по всей длине. Благодаря правильному выбору места скрепления стропильных элементов можно обеспечить их надежность.

Элементы, которые будут нужны:

• гвозди;
• винт;
• бруски;
• отвес;
• накладки;
• пила.

Способы сращивания деталей

На сегодняшний день существует несколько различных методов того, как можно нарастить стропила. Выбор способа надо осуществлять, исходя из конструктивных особенностей системы стропил. На выбор влияют следующие факторы:

• техническое оснащение площадки для строительства;
• шаг монтажа стропильных ног;
• материалы, которые есть в наличии.

Скрепление встык является самым быстрым вариантом удлинения изделий. Чтобы его осуществить, нужно обрезать соединяемые заготовки под углом 90°. Высокая точность необходима для того, чтобы предотвратить прогиб постройки в месте скрепления. Для фиксации стропил можно использовать накладки из дерева или металла, которые фиксируются с помощью гвоздей. Визуально процесс сращивания стропил встык можно увидеть на рис. 1.

Рисунок 3. Спаренные детали.

Если планируется выполнить наращивание стропил путем использования метода косого прируба, то в месте скрепления элементы следует подрезать под углом 45°. В качестве приспособления для крепежа при данном методе наращивания используется крепежный элемент диаметром примерно 10-14 мм, который монтируется в средину места стыка.

Самым простым методом является скрепление нескольких деталей системы стропил внахлест. В данном случае не играет роли точность, так как нахлест должен составить примерно 90-100 см.

Бруски после монтажа в подходящее положение закрепляются гвоздями. Крепежные детали нужно будет вбить в шахматном порядке. Это делается для того, чтобы исключить вероятность повреждения брусков. В некоторых случаях для скрепления постройки допускается использование болтов и шпилек. Монтаж следует выполнять по заранее подготовленным углублениям. Данный метод является трудоемким, однако он имеет высокую надежность. Визуально скрепление стропильных элементов внахлест можно увидеть на рис. 2.

При скреплении стропил следует помнить о том, что для соединения надо будет выбрать ненагруженный участок постройки.

Методы соединения стропил в коньке

Коньковый узел стропильной системы находится в верхней точке крыши и образуется за счет соединения между ногами одной стропильной пары. Не данный участок каркаса ложится огромная нагрузка, дабы конек ее выдержал, умелые кровельщики используют следующие варианты крепления:

1. Встык. Дабы выполнит соединение стропил встык, один конец досок, применяемых для изготовления ног, опиливают под углом так, дабы при совмещении они образовывали угол. Дабы зафиксировать стропила в этом месте применяют гвозди, забивая в торцевую часть ноги под углом так, дабы он проходил через ноги. Дабы усилить крепление встык применяют особые железные пластины с отверстиями под саморезы. Из накладывают на место соединения стропил с двух сторон и закрепляют саморезами либо гвоздями.
2. На балку. Другой вариант крепления встык предусматривает применение бруска, именуемого коньковым прогоном. Выбрав данный метод соединения, стропила кроме этого подрезают под углом по шаблону, но не скрепляют не между собой, а фиксируют на брус. При креплении на балку конек имеет не остроконечную вершину, а плоскую.
3. Внахлест. Дабы закрепить стропильные ноги внахлест в коньковом узле, концы ног соединяют и фиксируют посредством железной шпилькой либо болтом с гайкой. Для надежности с обеих сторон на болт надевают шайбы громадного диаметра, а кое-какие мастера дополнительно применяют резиновый уплотнитель.
4. В паз. Соединение стропил в паз подходит для искусных, умелых плотников. Оно содержится в изготовление в одной стропильной ноге выпила, а в другой шипа, состыковывая каковые, стропила закрепляют деревянным нагелем либо гвоздем.
5. В полдерева. Крепление в полдерева мало несложнее, чем соединение в паз. Так как, дабы его выполнить, направляться выпилить на конце стропил углубление, равную половине толщины доски. Соединив эти углубления как паззл и закрепив нагелем либо гвоздями, плотники получают прочный коньковый узел.

Внимание! Работа с деревянными зданиями из бруса и бревна требует особенного подхода. Так как натуральное дерево изменяет размер в ходе трансформации процента влажности, дом, выстроенный из этого материала, уседает в первые 5 лет эксплуатации. Дабы компенсировать усадку, величина которой достигает время от времени 20 см, требуются особые подвижные крепления. Оно представляет собой пластины для фиксации стропил, соединенные железным стержнем.

Монтаж кровельного конька

Перед началом работ составьте схему крепления всех элементов кровли. Пример такой схемы приведен на рис. 1.

Стропила для крыши.

Только с помощью подобного чертежа вы сможете правильно определить необходимые размеры и продумаете крепление стропил, которое будет наиболее эффективно для выбранного кровельного материала.

Брус коньковый обычно представляет собой перекладину, располагающуюся вверху кровельной конструкции. Он необходим для того, чтобы равномерно перераспределять давление крыши на стены дома. Самостоятельная установка такого бруса – не самая простая работа. И к ней необходимо подойти со всей ответственностью.

Прежде всего нужно рассчитать длину бруса, который вам понадобится. Обычно при строительстве традиционных для России домов с боков кровли имеются небольшие выступы. Как правило, их ширина не превышает 1,5 м. Всю конструкцию необходимо рассчитать так, чтобы крепление бруса конькового приходилось на всю длину козырьков.

На основание кровли укладывают гидроизоляцию (обычно для нее используют рубероид) и края изоляции загибают вокруг бруса. Далее конструкция укрепляется с помощью арматуры. Для этого берут 2 прута по 40 см и фиксируют по бокам балки. Сам брус разумнее не рассверливать, иначе на нем могут возникнуть трещины.

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.

Конструктивные элементы двухскатных крыш

В общем-то, все эти элементы двускатных крыш представляют собой доски, бруски и балки различной длины, формы и сечения. Рассмотрим их все по порядку.

Мауэрлат

Это хвойный брус квадратного сечения, размер которого обычно составляет 10 или 15 сантиметров. Его кладут вдоль каждой из несущих стен, прикрепляя к ним стержнями на резьбе или анкерами. Предназначение данного элемента – равномерная передача нагрузки от ног стропил к несущим стенам.

Стропильная нога

Это брус, в разрезе имеющий размеры 15 сантиметров на 5 (или 10) сантиметров. Именно из таких элементов собирается наш треугольный контур кровли, который несет всю тяжесть ветра, града, снега и прочих превратностей погоды. Чтобы достойно выдерживать эти нагрузки, стропильные ноги располагают с шагом от 0,6 до 1,2 метра. Чем более увесистой предполагается кровля, тем меньше данное расстояние. Кроме этого, шаг стропил, в некоторых случаях, будет зависеть от конструктивных особенностей используемого кровельного покрытия.

Лежень

Квадратный брус для этого элемента имеет такое же сечение, как и для мауэрлата – 10/10 или 15/15 сантиметров. Его горизонтально кладут на внутреннюю несущую стену, дабы равномерно распределить нагрузку от кровельных стоек.

Затяжка

Данный элемент применяется для висячих стропильной системы. Он завершает треугольник стропильных ног, не позволяя ему расползаться.

Стойки

Брус для них берется квадратный, такой же, как для предыдущего элемента. Стойки размещаются вертикально, беря на себя нагрузку от конька и передавая ее несущей стене внутри дома.

Подкосы

Эти элементы выполняют роль передаточного звена между ногами стропил и несущими элементами. Соединив затяжку и подкосы, получают ферму – весьма крепкий элемент. Даже при наличии большого пролета ферма стойко вынесет все нагрузки.

Обрешетка

Перпендикулярно ногам стропил кладут бруски (или доски) обрешетки. Передавая всю тяжесть кровли стропильным ногам, данный элемент конструкции дополнительно их скрепляет. Предпочтительнее для обустройства обрешетки брать обрезные бруски или доски. Но за неимением лучшего сгодится и доска необрезная – но со снятой корой. Ну, а в случае мягкого кровельного покрытия (к примеру, черепица на битумной основе) обрешетку делают сплошной. Для этого берут влагостойкие фанерные листы.

Конек крыши

Конек это верхнее место крыши соединяющее два ската крыши. Образуется он путем соединения стропильных ног в верхней части крыши. Он расположен горизонтально.

Свес крыши

Данный элемент, выступающий от стен на расстояние примерно 40 сантиметров, не дает дождевым потокам намочить эти стены.

Кобылки

И вновь «лошадиное» название. Эти элементы конструкции стропильной системы двухскатной крыши нужны для организации свеса крыши. Необходимость в них появляется лишь тогда, когда стропильные ноги слишком короткие, и для свеса их не хватает. Тогда эти ноги удлиняют кобылками, которые представляют собой доски несколько меньшего сечения.

Пример расчёта

В качестве примера рассмотрим дом шириной 6 м с углом наклона скатов 45 градусов, покрытый металлочерепицей и расположенный в Ⅲ-ем снеговом районе. Длина несущего конькового прогона составляет 4 м.

Воспользуемся уже готовым значением веса конструкций, вычисленном в статье Сбор нагрузок и составляющем 30 кг/м 2 .

Указав вес конструкций, снеговой район и угол наклона кровли в калькуляторе для расчёта снеговой нагрузки получим нормативные значения нагрузок, составляющие для веса конструкций 42 кг/м 2 , а для снеговой нагрузки — 76 кг/м 2 .

Ширина грузовой площади в нашем примере составляет половину суммы пролётов стропил по разным сторонам коньковой балки: 3 + 3 2 = 3 м.

Расчёт начнём с варианта предпологающего использование в качестве несущей коньковой балки пакета из трёх досок 50×150. Вводим полученные ранее значения в калькулятор и выполняем расчёт:

Как видно из результатов расчёта, использовать данную балку не представляется возможным; поэтому попробуем увеличить высоту досок, и рассмотрим составную балку из трёх досок 50×200:

Составная балка из трёх досок 50×200 удовлетворяет всем требованиям и может быть использована в данном случае. Так же можно проверить возможность использования составной балки из двух досок 50×200, в рассматриваемом случае её использование недопустимо.

Источник

Спаренные и составные стропила из досок

Как удлиненные стропильные ноги также используются выполненные из досок конструкции –составные и спаренные. Спаренные изготовляются из двух досок или более, соединяющихся широкими сторонами. Их сшивают друг с другом гвоздями, располагающимися в шахматном порядке. Для увеличения длины стропильной ноги доски, соединенные попарно, крепятся встык и внахлест с другой спаренной системой. Так создается равнопрочная конструкция, способная выдерживать повышенные нагрузки. Стропила из спаренных досок почти не уступают обычным изделиям из цельного бруса, их применяют при возведении накосных стропил для различных типов крыш.

Важно! При удлинении стропильной ноги сплачиваемые доски должны располагаться со сдвигом не менее одного метра. Соединить их необходимо в шахматном порядке, таким образом каждый стык закрывается цельной доской.

Составное стропило создается из трех досок. За основу берутся две доски, которые имеют одинаковую длину. Третья доска укладывается между ними, по ширине она должна соответствовать основным. Ее длина обеспечивает нужный размер стропильной доски. Оставшийся свободный промежуток между основными досками заполняют дощатыми обрезками, которые по ширине соответствуют дощечке-вкладышу. Данная конструкция прошивается гвоздями. Между основными досками дополнительная должна заходить не меньше чем на метр по длине. Она также крепится гвоздями, располагающимися в шахматном порядке. По надежности составные стропила значительно уступают спаренным конструкциям. Системы с составными стропилами с успехом применяются при создании скатных кровель, однако их нельзя использовать в роли накосных стропил для вальмовых крыш.

Для правильного монтажа удлиненных балок следует учитывать расположение стыков получившейся конструкции. Их стоит располагать недалеко от опоры, так они будут в минимальной степени подвержены нагрузкам на изгиб. С экономической точки зрения сращивать стропила – достаточно выгодный шаг, ведь это позволяет использовать унифицированные материалы для получения конструкций необходимой длины.

Необходимость применения скользящих опор

Жесткое крепление стропильных ног к мауэрлату либо балкам перекрытия при помощи гвоздей, скоб и других крепежных элементов не всегда оправдано. Если коробка здания склонна к усадке, рекомендуется оставить возможность стропильным ногам смещаться относительно опоры. Традиционно для этого использовалась скрученная кованая проволока, прочная на разрыв. С ее помощью обеспечивалось надежное соединение стропил с верхним венцом сруба, при этом предусматривалась определенная степень свободы элементов конструкции. Сегодня с этой целью применяется специально разработанный крепежный элемент – скользящая опора, данный вид крепежа прост в монтаже, надежен и долговечен.

Свободный ход стропильного бруса в точке крепления к опоре (балкам перекрытия или мауэрлату, функцию которого выполняет верхний венец сруба) необходим, в первую очередь, при строительстве деревянных домов. Степень усадки строительных конструкций зависит от материала, из которого они изготовлены, и степени влажности древесины. Это может быть

• бревно рубленое;
• бревно оцилиндрованное;
• брус цельный;
• брус клееный.

Менее всего подвержен усадке клееный брус, значительно сильнее деформируются стены из цельной древесины естественной влажности. Поставленный под крышу сруб в течение года может стать ниже на 15%

. При этом следует учитывать, что усадка обычно происходит неравномерно, вследствие чего стропильная система, жестко закрепленная на мауэрлате или балках перекрытия, может серьезно деформироваться.

Перекос крыши может образоваться и в процессе эксплуатации сооружения. Повышенная влажность в дождливый сезон заставляет древесину разбухать, а в зимнее время деревянный материал естественным образом теряет влагу и заметно усыхает: геометрические размеры сруба постоянно меняются. При этом стены дома различаются по скорости набора или потери влаги в зависимости от степени освещенности солнцем и розы ветров. Если сруб дома имеет центральную стену, на которую опираются балки перекрытия или стойки конькового прогона, следует учитывать, что эта стена также подвержена температурно-влажностным деформациям, причем амплитуда ее изменений сильно отличается от показателей внешних стен – когда дом начинает отапливаться, центральная стена сильно усыхает.

Если жестко закрепить стропила на мауэрлате (верхнем венце) деревянного сруба-четырехстенка, то нагрузка (в том числе снеговая) может заставить верхние бревна стен выгнуться наружу за счет горизонтального давления

Следует принимать во внимание и другую проблему: если материал для стропил не был подвержен механической сушке, длина бруса (досок) при высыхании уменьшится. В этом случае при жестком креплении стропильных ног к срубу крыша со временем заметно деформируется, что повлияет на ее эксплуатационные характеристики

Избежать подобных сложностей позволяет особая конструкция узлов крепления в местах сопряжения стропильных ног со стенами. Специальный крепеж позволяет крыше смещаться без изменения своих геометрических параметров.

Заключение

Усилив стропильные конструкции, можно устранить недостатки или повреждения, которые возникли во время эксплуатации здания или при его постройке. Чаще всего усиление требуется в месте соединения стропильных ног с мауэрлатом. А чтобы стропила не гнили и служили долго, важно обеспечить хороший воздухообмен под кровлей и использовать качественные материалы.

Что еще почитать по теме?

Висячие стропила конструкция и узлы Расчет ломаной крыши Стропильная система односкатной крыши

Понравилась статья? Поделись с друзьями в социальных сетях: Facebook Twitter Вконтакте Одноклассники Google+

Виды стропильных систем

Различаются между собой наслонные и висячие стропильные системы способом передачи весовой нагрузки от крыши дома на его стены:

• Для строения, в конструкции которого не предусмотрены внутренние несущие перегородки, стропильные балки опираются только на внешние стены – такие стропила называются висячими. В этом типе сооружений всегда применяется затяжка, которая объединяет ноги балок, что позволяет существенно снизить распирающую нагрузку от стропил.
• В случае, если здание обладает внутренними несущими стенами или промежуточными опорами, в конструкции таких сооружений используются наслонные стропила. Эти сооружения, в отличие от висячих элементов, характеризуются простотой в изготовлении и применении, а также меньшим количеством используемого материала. Однако, для их применения потребуется возведение дополнительных перегородок и опорных узлов внутри строения.

Как установить коньковый прогон на деревянные стойки

Почему короткие брусы и доски нельзя использовать в качестве подкосов и стоек при строительстве мансард? Потому что они уменьшают полезную площадь мансарды и мешает передвижению людей.

В чердачных же помещениях, не используемых в качестве жилых использовать их не только желательно, но и крайне полезно.

Преимущества использования стоек

Использование стоек позволяет использовать коньковый прогон меньшего сечения.

Установка стоек делает реальным использование срощенного прогона.

Использование стоек, несмотря на появление еще одного элемента в конструкции крыши делает ее монтаж более простым.

Опирание конькового прогона на стойки делает возможным использовать тяжелые кровельные материалы без угрозы разрушения крыши.

Стойка, как дополнительный элемент в каркасе крыши, делает его устойчивым к негативному воздействию (например, сильному ветру), увеличивает срок службы крыши, уменьшает вероятность ремонта крыши.

Какой материал следует использовать

Для того чтобы нагрузка, приходящаяся на стойку, равномерно распределялась ее необходимо установить на деревянную подкладку или на лежень. Их в свою очередь рационально установить на кирпичные столбики.

Совет. Если лежень опирается на несущие стены, установка столбиков под него не обязательна.

В качестве подкладок следует использовать сухую доску толщиной 40 -50 мм. Длина и ширина подкладки должна быть на 100-200 мм больше сечения пиломатериала используемого в качестве стойки.

В качестве пиломатериала для изготовления стоек лучше всего использовать брус сечением 100х100 мм или доску сечением высотой 40 -60 мм и шириной 150 мм.

Во избежание деформаций и растрескиваний лучше использовать пиломатериалы, предварительно высушенные в заводских условиях.

До начала монтажа все пиломатериалы следует обработать противогрибковыми и противопожарными составами. Поскольку эти составы содержат вредные для человека вещества, следует соблюдать правила техники безопасности и инструкцию компании — производителя.

Как правильно установить стойки

Лежень обязательно правильно выставить по горизонтали. Для этого необходимо использовать деревянные прокладки. Вертикальность следует проверять при помощи уровня.

Если пол чердака выполнен железобетонным необходимость в кирпичных столбиках отпадает. Достаточно будет использовать подкладки.

До начала монтажа под лежень и деревянные прокладки следует уложить гидроизолирующие материалы. Пленки торговой марки Ондути прекрасно подойдут для этого.

Совет. Стойки стоит устанавливать не только под коньковый прогон, но и под стропила. От этого крыша будет только крепче.

Шаг между стропилами составляет от 600 до 1200 мм. Ставить стойки под коньковый прогон с такой частотой не стоит. Достаточно будет шага в 1500 -2000мм.