Устройство стропильной системы крыши

Конструкция

Деревянные фермы собираются из висячих и наклонных стропил, мауэрлата, коньковых прогонов, подкосов, диагональных связей и раскосов. Соединенные детали образуют стропильную ферму, которая имеет вид треугольника или нескольких треугольников, соединенных между собой. Несущая часть конструкции крыши — это система стропил, которая еще называется стропильными ногами. Угол, под которыми они устанавливаются, соответствует

Деревянные фермы своими руками изготавливаются по технологии, которая предусматривает установку стропил на мауэрлат, расположенный на стене. Это требуется для равномерного распределения веса. В верхней части соединяются концы стропил и прогон, последний из которых называется подконьковым брусом. В этой части располагается конек кровли. Расстояние между стропилами должно определяться характеристиками материала кровли, сечением стропил, а также другими факторами. Данный параметр может изменяться от 0,8 до 2 м.

Как сделать стропила для крыши

Выполнить стропила можно из металла или дерева. Кроме того, существуют варианты, в которых скомбинированы оба материала. Так или иначе, наиболее распространенным типом являются деревянные стропила, поэтому стоит рассмотреть подробнее именно их особенности.

Изготовление стропил предполагает два пути:

Самостоятельное выполнение.

Подготовка на заказ.

В первом случае нужно наличие специального оборудования и некоторых навыков по работе с деревом, во втором достаточно обратиться на завод, где в профессиональных условиях будет выполнено создание стропил с необходимыми параметрами. Как правило, заводские стропила выполняются с пластинами из металла, обеспечивающими надежность соединений. Стропила такого типа позволяют выполнять каркасы любой степени прочности. Кроме того, на заказ можно сделать стропильные фермы целиком, а также заказать сборку других элементов. Для создания стропил своими руками подходят другие способы обеспечения надежного соединения. Это:

Соединение с использованием хомутов.

Скользящее крепление стропил гвоздями, скобами и болтами.

Соединение с помощью шипов и пазов.

Второй способ встречается наиболее часто. Важно знать, что он подходит только для тщательно высушенной древесины – влажное дерево может усохнуть в процессе эксплуатации, что приведет к нарушению прочности крепления. Такой ситуации можно избежать, соединяя элементы с помощью болтов, но подобный вариант несколько ослабляет бревна и доски.

Если вы все же решили делать стропильную систему из металлических элементов, вы тоже можете выполнить ее самостоятельно или заказать изготовление на заводе. Для работы используется прокат с покрытием из цинка. Подобные элементы отличаются достаточно легким весом, что серьезно упрощает процесс работы с ними.Для самостоятельного создания металлических стропил потребуются уголки, швеллеры и навык проведения сварки. Обратите внимание, что работа с металлом отличается трудоемкостью, к тому же, подогнать подобные детали на крыше не получится. Поэтому в частном строительстве специалисты все же рекомендуют применение деревянных элементов. Итак, чаще всего встречается стропильная система, выполненная из дерева. За изготовлением ее можно обратиться к специалисту, а можно сделать все элементы и самостоятельно.

Что такое ферма?

Деревянная ферма в каркасном доме — это такая стропильная конструкция, когда вся нагрузка магическим образом распределяется внутри самой конструкции, что позволяет перекрывать большие пролеты без каких-либо опор. Разрабатывается хорошими проектировщиками каркасных домов, такими, как у нас.

Плюсы ферм: Ферма не требует пятой опорной стены, а значит, я могу сделать планировку более свободной Можно поставить внутренние стены уже после наружных под крышей и не тянуть с закрытием контура Фермы удобно и быстро монтировать Фермы собираются на полу, не нужно лишнего прыгать по крыше Фермы можно демонтировать, надстроить второй этаж и снова смонтировать Фермы требуют меньше трат материала Нет проблем с утеплением (даже в углах фермы высота утеплителя 400 мм)

Минусы ферм: Нужны фанерные накладки Нужно много крепежа — около 10 тысяч гвоздей Необходим расчет специалиста ( но можно найти похожий вариант) Нужны как минимум два человека, а лучше четыре для установки ферм

Поскольку я очень много менял решений на протяжении строительства моего дома, менял размеры и планировку бессчетное количество раз, в итоге я принял итоговое решение для себя не делать ферму, а самую обычную стропилку, о чем вы и можете прочитать в следующих постах.

Однако с удовольствием познакомлю вас  с компанией, которая производит деревянные фермы для любых домов, обращайтесь за контактами.

Типы двухскатных классических крыш

Типы двухскатов

Если с принципиальным устройством всё понятно, то по конкретным решениям нужно ещё разбираться. Здания бывают разнообразные, и для каждого требуются конкретные решения. Различных схем существует очень много, но все их можно разделить на два типа по одному критерию: крепление конька. Рассмотрим их более подробно.

Система наслонных стропил

Наслонная система

Следует сразу отметить, что эта конструкция любима кровельщиками за её надёжность и простой монтаж.

Основа для крепления стропильных пар в этой системе являются маурлаты и коньковый прогон, который устанавливается на вертикальные балки, которые в свою очередь крепятся на лежень.

Таким образом, получается следующая картина – каждая пара стропил крыши жёстко крепится в трёх местах: два узла на маурлатах и одно на коньковом прогоне. Получается очень крепкая конструкция, с отличным запасом прочности.

В зависимости от длины стропил и угла наклона скатов конструктив может дополняться усиливающими элементами: затяжками, ригелями, подкосами, подстропилами и т.д. Также при отсутствии в здании капитальной внутренней перегородки в качестве лежня допустимо использование потолочной балки.

Висячая стропильная система

Наслонная система

Принципиальное отличие от наслонной системы является то, что в качестве опоры для стропил только маурлаты, т.е. деревянные брусья, жёстко зафиксированные на торцах внешних стен дома. Вверху, на коньке у стропил опоры нет, они лишь сколачиваются между собой, и как бы “висят” в пространстве, – это и является определяющих критерием данной технологии.

Эта система используется при возведении небольших по ширине зданий, как правило, это не более 7-8 метров. При увеличении этих значений при этой технологии потребуется устанавливать дополнительные элементы – ригели и затяжки, которые в некоторой степени будут преобразовывать силы давления на внешние стены и более равномерно распределяют нагрузку.

Чем больше ширина здания, тем большим количеством усиливающих элементов будет оснащена кровля. На схеме выше наглядно показано отношение ширины укрываемого пролёта к количеству дополнительных деталей.

Количество кровельного покрытия для односкатной крыши

Расчет кровельного покрытия базируется на индивидуальных характеристиках материала. Простой подсчет площади крыши в данном случае будет весьма приблизителен, так как не примется во внимание величина продольного, поперечного нахлеста, размер листа.

То есть, площадь листа кровельного материала не используется полностью, при расчете учитывается только полезная часть. У каждого типа материала она своя, определяемая размерами волны или шагом ребристости.

Кроме того, необходимо учитывать размеры козырьков или свесов, на которые тоже идет расход кровельного материала. Если нет полной уверенности в качестве самостоятельного расчета, рекомендуется использовать наш калькулятор односкатной крыши.

Кровельный набор для металлочерепицы

Монтаж стропильной системы двускатной крыши

Два вида стропильной системы определяют две разновидности технологии их сборки. Рассмотрим каждую по отдельности.

Монтаж наслонных стропил

Существует определенная последовательность сборки наслоных стропил.

1. Устанавливаются две крайние опорные стойки под коньковый брус. Они не только будут подпирать брус, но и являться элементами, формирующими фронтоны здания. Крепят их в нижней части к мауэрлату. При этом строго выставляют по вертикали, а верхние торцы в одной горизонтальной плоскости. Для этого между стойками натягивают прочную нить, уровнем проверяют ее на горизонтальность. Если есть отклонения, то одну из опор (низкую) приподнимают при помощи деревянных подпорок.
2. По горизонтально натянутой нити монтируют промежуточные опорные стойки с шагом 2-2,5 м. Чтобы брусы стоек не смещались, их подпирают временными крепежными элементами: подпорками или затяжками.
3. На стойки укладывают коньковый брус, который к ним же и крепится.
4. Производится попарно установка стропил двускатной крыши. Монтаж можно начинать с любой стороны. Крепление сразу проводится к мауэрлату и к коньку. Главное – выдержать расстояние между ногами, которое определяется в зависимости от тяжести и несущей способности кровельного материала. Обычно в проекте дома этот параметр указывается.
5. Если есть необходимость, монтируются промежуточные опорные стойки и подкосы.

Установка стропил на конек по натянутой нитиИсточник

Монтаж висячих стропил

Технология установки висячих стропил другая. Для этого вся конструкция, собранная из двух стропил и затяжки, собирается на земле. То есть подготавливаются кровельные фермы в необходимом количестве, которые затем поднимаются на крышу. Иногда мастера собирают фермы на крыше. Собрали одну – установили, собирают следующую.

Необходимо отметить, что такие фермы имеют значительную массу. Поднимать их вручную сложно и опасно, поэтому используют услуги подъемного крана. А это увеличивает себестоимость сооружения.

Собранные на земле стропильные фермы висячего типаИсточник

Самое сложное – выставить фермы. Все они устанавливаются по месту монтажа с запланированным шагом, где временно закрепляются укосинами и подпорками. Затем между крайними фермами натягивается нить. Ее надо выставить так, чтобы она, во-первых, был натянута строго по горизонту, во-вторых, по конструкции, которая выше остальных.

Остается только приподнимать стропильные конструкции, которые оказались ниже натянутого уровня. И последнее – монтаж обрешетки, которая закрепит все фермы в одну стропильную систему

Обратите внимание, что в нижней части стропила будут закрепляться к мауэрлату

Строение ферм из труб

Единицей стропильной металлической системы является ферма – плоская конструкция, собранная из нескольких прямых стержней. Контур фермы формируют верхний и нижний пояса. Между ними находится решетка, состоящая из раскосов и стоек.

Элементы фермы – прямые профильные трубы – соединяют или непосредственно между собой, или через узловые фасонки. Для крепления используют сварки, болты, клепки.

Металлические фермы стандартных размеров и конструкций можно купить уже в готовом виде или же собрать из труб самостоятельно. Однако самостоятельное изготовление требует высокого профессионализма, умения работать с металлоконструкциями и правильно произвести расчет. Поэтому для частного застройщика намного удобнее вариант приобретения готовых ферм, которые останется только правильно смонтировать.

Частые ошибки при монтаже стропильной системы

Перед монтажом стропильной системы нужно иметь понятие о самых распространённых ошибках при возведении крыши, поскольку они портят внешний вид дома, снижают несущую способность главных элементов, а следовательно, и безопасность конструкции.

Видео: ошибки и просчёты при установке стропил мансардной крыши

Наиболее известные ошибки при сооружении стропильных конструкций:

1. Чтобы свободно передвигаться в подкровельном пространстве, посередине нередко вырубают длинные участки готовых затяжек безупречно изготовленных ферм. Из-за этого несущий каркас становится шатким, поскольку разрезанные затяжки не мешают расхождению конструкции. В результате расползания могут появиться трещины в перекрытиях, и если их не заделать вовремя, то стропильная система просто рухнет. Для ликвидации негативных последствий нужно заменить вырезанные по неведению участки полосовой сталью, чтобы вернуть затяжкам способность и дальше работать на растяжение.
2. Грубой ошибкой является слабое крепление мауэрлата к армопоясу. Если мауэрлатный брус по небрежности не укреплён «намертво» анкерными болтами, то под давлением наклонных стропил он опрокинется и повлечёт за собой всю крышу.
3. Пренебрежение к формированию ж/б пояса жёсткости на промежуточной несущей стене из-за чего балки перекрытия начнут проседать, а крыша — разъезжаться.
4. Чтобы стойки не продавливали перекрытия, под них нужно помещать прокладки длиной не менее 1,8 м. Установка коротких прокладок приведёт к тому, что стойки начнут передавать нагрузку не на балочные перекрытия, а на настил, вследствие чего перекрытия деформируются.
5. Неправильный расчёт стропильной конструкции или выбор древесины плохого качества, из-за чего появляются прогибы. Впоследствии исправить такую ошибку очень сложно и финансово затратно. Придётся разгрузить стропильную конструкцию в повреждённом месте, приподнять её домкратом и установить деревянные стойки под прогнутые стропила, а затем забить клинья между стойкой и поперечным брусом и усилить выровненные стропила накладками.
6. При устройстве мансардных окон или облицовке фронтонов зачастую сосновые доски «в шпунт» для удобства сборки располагают пазом вверх, чего делать категорически нельзя. При такой укладке в швы начнёт просачиваться влага, оказывающая разрушительное воздействие на элементы стропильной конструкции.
7. Невыверенная геометрия стен и скатов, отсутствие ветровой балки, неправильное опирание нарожников и неверно выполненные подкосы, которые обеспечивают жёсткость конструкции и перераспределяют нагрузки.

   При возведении стропильного каркаса можно избежать многих ошибок, если иметь на руках готовый проект дома и не экономить на материалах

Видео: как избежать ошибок при обустройстве стропильного каркаса

В этой статье рассмотрены ключевые элементы и особенности стропильного каркаса. Но это небольшая ознакомительная часть. Чтобы учесть при монтаже все нюансы, обращайтесь к опытным строителям и грамотным проектировщикам. Тогда все кровельные элементы будут соответствовать нормативам, а крыша станет надёжной, необычайно привлекательной и стильной визитной карточкой дома. Удачи вам.

Соединительные элементы

Чтобы крыша получилась надежной, узлы стропильной системы должны правильно соединяться. Нужно при этом учесть направление и силу нагрузок (как статических, так и динамических). А еще важно предусмотреть возможное растрескивание дерева от усушки, сделав так, чтобы узлы системы стропил при этом не перестали исправно работать.

Ранее все детали стропильной системы скрепляли между собой врубками. Это надежно, но не слишком экономно. Ведь для этого нужно, чтобы деревянные конструкции имели большие сечения, которые позволяли бы делать врубки безопасно ослабляя деревянные элементы.

Поэтому в нынешнее время узлы стропил скрепляют не врубками, а нагелями и болтами.

Способы крепления стропильных ног.

Популярно применение перфорированных стальных накладок, имеющих покрытие от коррозии. Закрепляют накладки гвоздями или пластинами с зубцами, утопленными в дерево. Такой крепеж для стропильной системы удобен тем, что:

• Накладки уменьшают расход дерева на одну пятую, так как требуются элементы меньшего сечения, чем при врубке;
• они могут монтироваться мастером с не очень большим опытом;
• они закрепляются весьма быстро.

Перфорированные пластины использующиеся для крепления стропил.

На последок можете посмотреть полезное видео в котором рассказывается о всех самых важных моментах конструирования стропильной системы крыши.

Элементы стропильной системы

Установка стропил

С одной стороны это удобно — на земле работать проще, при высокой скорости сборки точность высокая: одна ферма мало чем отличается от другой, что упрощает процедуру. Но поднимать готовые фермы бывает сложно, особенно для больших зданий. Чтобы это было сделать легче, устанавливают две наклонные доски, которые одним концом упираются в землю, а второй торчит немного над стеной.

Сборка стропил требует определенных знаний: как и в каком порядке монтировать их, как размечать и делать запилы. Сборку одной из схем с бабкой смотрите в видео.

1. Разнообразие вариантов схемы кровли и архитектурных форм крыши;
2. Простые расчеты и экономичность крыши;
3. Естественный сток атмосферных осадков;
4. Простые геометрические формы крыши обеспечивают низкую вероятность накапливания воды и протекания крыши;
5. Большая полезная площадь чердака, есть возможность сделать мансарду;
6. Хорошая ремонтопригодность, высокая прочность, долговечность и износостойкость крыши из двух скатов.

Двухскатная крыша

Три наиболее распространенные варианта двухскатной крыши:

1. Симметричная двухскатная крыша: Это самое популярное решение в силу своей абсолютной надежности и простоты исполнения. Симметричные скаты равномерно распределяют все нагрузки на мауэрлат и стены дома. Выбор кровельного материала не зависит от типа и толщины теплоизоляционного слоя. Несущие нагрузки можно легко повысить, сделав стропильную систему из более толстого бруса, укосины и распорки можно крепить в любом месте. Негативный фактор – полноценной мансарды на таком чердаке не получится – или будут низкие скошенные стены с множеством «мертвых» зон, или маленькое, но прямоугольное помещение;
2. Асимметричная крыша из двух скатов: Разные углы наклона скатов уменьшают полезную площадь чердака, но на одной стороне можно сделать полноценное жилое помещение. Из-за разных углов уклона крыши нагрузка на несущие стены и фундамент дома распределяется неравномерно, что требует пересчета нагрузочной способности основания и несущих стен дома, перерасчета типов материалов и их количества, а также изменения методов утепления, гидроизоляции и отделки;
3. Несимметричная двускатная крыша с внутренним или наружным изломом: Позволяет сконструировать жилые помещения без оглядки на конструкцию крыши. Недостатки – те же, что и в пункте выше.

Асимметричная крыша

Любые стропила предназначены для распределения и передачи нагрузки кровли на стены дома. Основными элементами, на которые опираются стропила, являются:

• Мауэрлат – брус, закрепленный на верхней плоскости стен по периметру всего дома;
• Лежни – опорные брусья, уложенные на внутренние несущие перегородки или колонны;
• Балки перекрытия верхнего этажа;
• Стойки и опоры;
• Прогоны – горизонтальные опорные элементы, уложенные вдоль оси крыши на стойки.

Стропильная ферма состоит из следующих элементов:

• Стропильные ноги – доски или брус, образующие контур крыши и уложенные с определенным шагом;
• Затяжки или ригели – горизонтальные элементы, стягивающие парные стропильные ноги между собой;
• Подкосы – опоры, поставленные под углом и поддерживающие стропильные ноги;
• Кобылки – доски, закрепленные на нижнем конце стропил и образующие свесы крыши;

Нарожники – короткие стропила, опирающиеся на диагональные стропила в вальмовой крыше.

Все эти элементы в частном строительстве обычно выполняют из дерева – бруса или доски хвойных пород, высушенного естественным образом. Дерево пропитывают антисептиком, что позволяет продлить срок его службы. Толщина и сечение элементов определяется расчетом.

Установка стропил

Конструктивно двускатная кровля представлена жестким деревянным каркасом, который в основном изготавливают из хвойных пиломатериалов определенного сечения. Конкретный размер элементов каркаса и шаг крепления рассчитывают исходя из габаритов дома и нагрузки, приходящейся на кровлю.

К основным составляющим двускатной крыши относятся:

1. Стропила – длинные боковые ребра каркаса, основа для крепления обрешетки. Важное значение имеют следующие параметры балок: длина, поперечное сечение, частота шага установки.
2. Затяжка – нижняя обвязка торцов стропильных ног, обеспечивающая достаточную прочность и жесткость каркаса. Часто этот элемент выполняет несколько функций:
   • надежно фиксирует нижние концы стропил к балкам;
   • выступает в качестве балок для пола мансардных помещений;
   • служит основой для потолка нижнего этажа дома.
3. Стойка – вертикальный опорный брус, на который опирается верхнее соединение стропил (прогон). Наличие данного элемента, с одной стороны, снижает нагрузку на стропильную ферму, с другой – разделяет подкровельное пространство.

Элементы наслонных стропил: а — для односкатных крыш; б, в — для двускатных; 1 — стропило; 2 — обрешетка; 3 — мауэрлат; 4 — кобылка; 5 — стойки; 6 — подкос; 7 — прогон.

Основные этапы строительства мансардной крыши

Конструкция стропильной системы предполагает наличие следующих элементов :

• мауэрлаты;
• стропильные ноги;
• коньковый брус;
• наклонные подкосы;
• вертикальные стойки.

Для увеличения надежности всей конструкции и придания ей большей жесткости между стропил закрепляют ригеля, подбалочники, подкосы, стойки. Для обустройства основания под кровельные материалы монтируют обрешетку сплошного или разреженного типа.

Монтаж стропильной системы мансардной крыши двухскатного типа выполняется в несколько этапов :

Стропильная система мансардной двухскатной крыши выполняется с соблюдением следующих правил :

• стропила и другие конструктивные элементы мансарды должны выполняться из балок с минимальным сечением 10×10 сантиметров; брус должен быть самого высокого качества и содержать не более трех изъянов на 1 погонный метр;
• при креплении мансардной конструкции используют металлические скобы, специальные гвозди и обвязку из проволоки;
• для мансардной крыши используют деревянные элементы с влажностью не более 15%;
• все деревянные конструктивные элементы должны подвергаться обработке антисептическими препаратами и веществами, которые предохраняют от преждевременного гниения;
• оптимальным вариантом для использования в строительстве мансарды, являются хвойные породы деревьев, которые наименее подвержены влиянию влаги;
• для использования в качестве вертикальных стоек применяют деревянный брус с геометрическими размерами 10×10 сантиметров; для их установки используют отвес, который поможет установить их в строго вертикальной плоскости; эти стойки будут основой для будущих стен мансарды, которые впоследствии оббиваются фанерой, гипсокартоном или другим материалом;
• особое внимание следует обратить при закладывании окон, потому что после установки стропил их размер будет уже очень сложно изменить.

Монтаж стропильных ферм при строительстве односкатной крыши

Поскольку процесс монтажа стропильных ферм требует профессиональных навыков и знаний, то это дело лучше поручать специалистам. Мы же рассмотрим самый простой вариант монтажа при строительстве .

При этом буквой H обозначен искомый перепад стен, буквой Ш – расстояние между опорными стенами, а символ tg L обозначает тангенс угла наклона крыши.

• Далее следует заготовить достаточное количество стропил из дерева и обработать их антисептическими пропитками.
• Следующий этап – установка опорной балки – мауэрлата. Толщина балки должна соответствовать толщине стены, она должна быть жестко прикреплена и хорошо гидроизолирована. При установке опорной балки нужно следить, чтобы его поверхность была строго горизонтальной. После установки мауэрлата на нем размечают места установки стропильных ног и вырезают выемки для их установки.
• . Подготовленные фермы укладывают так, чтобы они на 30 см выступали за поверхность опорной балки. Укрепляют при помощи скоб и болтов.
• Установка подпор и монтаж обрешетки. Подпоры – это необходимый элемент, если длин стропильных ног больше4,5 метров. Поверх установленных стропил набивают планки обрешетки.