Верхняя обвязка и стропила двускатной крыши

Разновидности соединительных узлов

Одной из наиболее прочных и устойчивых к внешним воздействиям фигурой является треугольник, именно такой вид имеют фермы двухскатных и полувальмовых, вальмовых и шатровых крыш

Узел крепления к мауэрлату. Каждая стропильная нога имеет точку крепления к основанию каркаса, называемому мауэрлатым брусом. Его задача – равномерно распределять нагрузку от веса кровли и передавать ее через несущие стены к фундаменту сооружения. Нарушение целостности мауэрлата снижает его прочность, поэтому соединение выполняю, используя бруски, металлические уголки или делая выпилы на концах стропильных ног.

Наращивание стропил

При больших габаритах здания стандартной длины пиломатериала недостаточно, поэтому брус приходится наращивать. Соединение стропил по длине производится несколькими технологиями:

Схема сращивания стропильных ног.

• внахлест — не требуется подрезка концов деталей, нахлест не меньше 0,7-1,2 м, шахматное расположение метизов;
• встык — элементы фиксируются зубчатыми пластинами либо деревянными накладками, саморезы располагаются со смещением;
• на прогон — узел усиливается опиранием на продольный брус либо доску;
• косым прирубом — угловой рез пиломатериала, фиксация в сквозное отверстие шпильками/болтами (10-14 мм) с широкими шайбами;
• «три доски» — двойной нахлест, излишнее увеличение веса стропильной системы, максимальная жесткость, прочность конструкции.

Сращивание стропил в районе конька: как … Сращивание стропил в районе конька: как … Сращивание стропил в районе конька … Сращивание стропил в районе конька … Сращивание стропил в районе конька …

Последним способом соединения стропил пользуются при изготовлении сложных крыш мансардного, шатрового типа. Пустые промежутки после узла соединения заполняются обрезками пиломатериалов. используя одинаковые по толщине доски.

Соединение стропил с опиранием на прогон позволяет увеличить темп работ — все заготовки одного ската имеют одинаковый размер, отпиливаются по шаблону. При использовании фахверковой технологии строительства металлические детали для фиксации традиционно заменяют врубкой всех элементов друг в друга. Это обеспечивает максимальную жесткость. Способ косого переруба чаще применяется для висячих стропил, стыковое соединение — для наслонных вариантов.

Варианты стропильных соединений

Способы соединения и наращивания стропил.

Жесткое соединение стропил применяется при устройстве наклонных конструкций, при этом нога очень жестко, без подвижек крепится к мауэрлату, но стык с коньковой доской уже не делается таким плотным. При данном типе монтажа исключаются такие действующие усилия, как сдвигающие, скользящие, крутящие, поворачивающие. Применяются такие способы соединения стропил:

• нашивка на стропильную ногу специального подпорного бруска из дерева;
• устройство врубки непосредственно на стропильной ноге.

При этом необходимо учитывать, что глубина врубки не должна превышать одной трети высоты доски, это обеспечивает надежный монтаж. При выполнении работ каждый элемент рекомендуется прикручивать дополнительно проволокой, чтобы обеспечить устойчивость от собственных нагрузок, сильных порывов ветра и прочих обстоятельств.

Скользящий вариант соединения

Схема скользящей опоры для стропил.

Скользящее соединение стропильных элементов выполняется при помощи наслонных стропил. При устройстве висячих конструкций стропила в таком виде крепежа не нуждаются.

Само соединение стропил представляет собой запил на стропильной ноге для установки мауэрлата. После этого наискосок в балку по обеим сторонам забиваются два кровельных гвоздя, для усиления применяется металлический уголок. Далее крепятся металлические салазки, стропила при определенных обстоятельствах могут совершать подвижки. Элементы висячих стропильных ног крепятся хомутами и скобами, проволочными скрутками, что сводит на нет возможность срыва крыши при сильных порывах ветра.

Инструменты для возведения стропильной системы

Для монтажа стропильной системы двухскатной крыши понадобятся следующий набор инструментов:

• рулетки, разной длины 5, 10, 20 метров;
• маркеры, карандаши;
• шнур, для натяжки;
• молотки, разных назначений, гвоздодер;
• ножницы, для раскроя;
• кровельный нож;
• шпатель;
• скотч;
• ножовки, электропила, электродрель с различными сверлами и насадками;
• шуруповёрт с насадками;
• разметки, уровни горизонтальный и вертикальный;
• рейки, линейки;
• пена монтажная;
• страховочный ремень и веревка – для безопасной работы.

Весь инструмент на кровле содержать в сумке для инструментов, в целях безопасности.

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.

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши

Постройка крыши любой сложности своими руками предполагает знания назначения основных конструктивных элементов.

Элементы стропильной системы двухскатной крышиЭлементы стропильной системы двухскатной крыши — схема 2Элементы стропильной системы двухскатной крыши — схема 3

• Мауэрлат. Предназначен для распределения нагрузки от стропильной системы на несущие стены здания. Для обустройства мауэрлата выбирается брус из прочной древесины. Предпочтительно лиственницы, сосны, дуба. Сечение бруса зависит от его вида – цельный или склеенный, а также от предполагаемого века конструкции. Наиболее популярные размеры 100х100, 150х150 мм.

  Совет. Для стропильной системы из металла мауэрлат также должен быть металлическим. Например, швеллер или двутавровый профиль.

• Стропильная нога. Основной элемент системы. Для изготовления стропильных ног используется прочный брус или бревно. Соединенные сверху ноги образуют ферму.

Варианты фермы стропильной системы крыши

Важное значение имеют параметры стропил. О них речь пойдет чуть ниже.

• Затяжка — соединяет стропильные ноги и придает им жесткость.

• Прогон:

• Коньковый прогон, монтируется в месте примыкания одного стропила к другому. В дальнейшем на него будет установлен конек крыши.

• Боковые прогоны, они обеспечивают ферме дополнительную жесткость. Их количество и размер зависят от нагрузки на систему.

• Стойка для стропил — вертикально расположенный брус. Также принимается на себя часть нагрузки от веса крыши. В простой двускатной крыше обычно располагается по центру. При значительной ширине пролета – по центру и по бокам. В несимметричной двускатной крыше – место установки зависит от длины стропила. При ломанной крыше и обустройстве одной комнаты на мансардном чердаке – стойки располагаются по бокам, оставляя свободным пространство для перемещения. Если комнат предполагается две – стойки находятся по центру и по бокам.

Расположение стойки в зависимости от длины крыши показано на рисунке.

Расположение стойки в зависимости от длины крыши

• Подкос. Служит опорой для стойки.

Совет. Установка подкоса под углом в 45° существенно снижает риск деформации от ветровой и снеговой нагрузки.

В регионах со значительной ветровой и снеговой нагрузкой устанавливают не только продольные подкосы (находящиеся в одной плоскости со стропильной парой), но и диагональные.

• Лежень. Его назначение служить опорой для стойки и местом крепления подкоса.

• Обрешетка. Предназначена для передвижения во время строительных работ и фиксации кровельного материла. Устанавливается перпендикулярно по отношению к стропильным ногам.

Совет. Важное назначение обрешетки — перераспределение нагрузки от кровельного материала на стропильную систему.

Наличие чертежа и схемы с указанием месторасположения всех перечисленных конструктивных элементов поможет в работе.

Совет. Обязательно добавьте в схему стропильной системы двухскатной крыши данные об устройстве прохода вентиляционной шахты и дымовой трубы. Технология их устройства определяется типом кровли.

Выбор материала для стропил

При расчете материала на двухскатную крышу нужно выбирать качественную древесину без повреждений и червоточин. Наличие сучков для балок, мауэрлата и стропил не допускается.

Для досок обрешетки сучков должно быть минимум, при этом они не должны выпадать. Древесина должна быть прочной и обработанной необходимыми препаратами, которые повысят ее свойства.

Совет. Длина сучка не должна превышать 1/3 толщины бруса.

Монтаж крыши

• Делается разметка.
• Размечается ось по обвязке в высшей точке с торца строения.
• Ведется расчет 50% толщины конька.
• Ведется установка места размещения первой части всей системы.
• Один отрезок мерной рейки необходимо приложить к намеченной оси. Второй край размещается по линии боковой стены. Тем самым находится точка размещения стропильного промежуточного компонента.
• Определяется длина стропильного свеса. Размещается брус одной стороной на угол, находящийся снаружи стены, другой стороной на кровельный свес.
• Рейка перемещается к краю боковой стены и намечается место закрепления стропил.
• Все эти действия повторяются для всех углов.
• Ведется расчет.
• Проводится монтаж мауэрлата. Для него нужно выбрать брус из дерева разного сечения. Брус должен быть цельным по всей длине, на нем не должно быть трещин и сучков. Этому этапу нужно оказать особое внимание. Его нужно соединять внахлест, а не встык. Углы связываются между собой скобами, металлическими уголками либо пластинами.
• Устанавливаются стропила, конек, стойки и боковые балки:
• Сначала происходит устройство вертикальных стоек, за счет них будет удерживаться коньковый брус. Элементы крепятся к балке, расположенной по центру, используя систему укосов.
• Происходит установка стропил, находящихся по диагонали. Они должны быть похожего размера и длины.
• Устанавливаются накосные стропила, затем рядовые. Последние крепятся к коньковому брусу и мауэрлату методом врубки. Чтобы усилить фиксацию применяют стяжки и ригели. Сечение бруса для них должно быть достаточно большим.
• Конек крепится к отвесам. Для него выбирается брус небольшого сечения. Конек – это направляющая основная деталь для монтажа всей системы.
• К каждой стороне диагональной планки необходимо закрепить нарожник. Он свяжет между собой мауэрлат и накосные стропила.
• Все элементы крепятся перпендикулярно к коньку.
• Усиливается стропильная конструкция.
• По углам кровли нужно зафиксировать шпренгели со специализированной стойкой, которая будет являться опорой для стропильного диагонального компонента.
• По затяжке необходимо набить стойки.
• Если стропильные элементы, расположенные по диагонали имеют некорректную длину, то нужно вместо единичного бруса использовать двойные балки.
• Обустраивается вентиляция. В ветрозащитной пленке делаются небольшие отверстия, чтобы в них мог проникнуть воздух.

Устройство обрешетки

Изготовление двускатной крыши своими руками заканчивается устройством обрешетки под кровельный материал. Для этого по наружной стороне стропил раскатывается гидроизоляционная пленка или мембрана. Настилают ее в горизонтальном направлении. Начинают снизу, продвигаясь вверх. Второй и все последующие ряды укладывают с нахлестом не менее 15-20 см. Закрепляют маленькими гвоздями или скобами из скобострела.

После установки стропильной системы на ней закрепляют пленку или мембрану гидроизоляции, а поверх — обрешетку

Есть два способа — с контр-обрешеткой или без. Контробрешетка набивается по стропилам, а сверху уже бруски обрешетки. Так между гидроизоляцией и кровельным материалом образуется воздушный зазор. Это вариант лучше с той точки зрения, что просыхать такая крыша будет лучше и быстрее. А это для бань очень важно.

Без контробрешетки бруски набиваются сразу поверх гидроизоляции. Зазор тут есть тоже, но он меньше, следовательно, вентиляция будет хуже. Но и такой вариант приемлем: меньше расход материалов и работы тоже.

После изготовления обрешетки остается только закрепить выбранный кровельный материал.

Сфера использования опор

Процесс усадки деревянных домов идет особенно интенсивно в течение первых нескольких лет эксплуатации. Изменение форм и размеров конструкции в основном обусловлено изменениями температурного фона и уровня влажности. При этом меняется высота каждого отдельного бревна или бруса, следствием чего становится общее изменение высоты стены, которое складывается из изменения параметров каждого элемента в отдельности. Из сказанного можно заключить, что по мере увеличения высоты стены увеличивается и степень ее усадки во время эксплуатации. Максимальной высотой обладает расположенная под коньком стена – значит, и ее усадка является наибольшей.

Стены, служащие опорой для расположенных по краям дома стропил, подвергаются меньшей усадке. В течением времени этот процесс приводит к изменению угла наклона крыши. По этой причине появляется необходимость учитывать данные геометрических изменений при осуществлении крепления стропил и обеспечения подвижности соединений.

Расположенные в коньке стропила создают вращающимися относительно друг друга, с двух сторон закрепляя их с помощью изготавливаемых на основе металла пластин на шпильках.

Определенную сложность представляют нижние края стропил, так как во время усадки они не только поворачиваются, но и сдвигаются относительно стены. Устройство жесткого и неподвижно зафиксированного крепления стропильной ноги к стене приведет к ее выпиранию в результате усадки.

Для стропил необходимо обеспечить возможность не очень большого, но все же ощутимого поворота и определенного сдвига вдоль стены без сокращения степени прочности крепления. В прежние времена с этой целью использовали отожженную проволоку. С ее помощью верхнее бревно привязывалось к стропильной ноге. Такой прием обеспечивал подвижность и надежность создаваемого крепления.

Скользящие опоры для стропил стали эффективной, наиболее удобной в плане монтажа и удовлетворяющей всем требованиям заменой описанному способу. При его использовании стропильная нога надежно закрепляется на брусе или бревне мауэрлата. Если в системе стропил используется клееный брус, этот метод становится единственным, обеспечивающим одновременно необходимую подвижность и прочность. Местом расположения крепления является участок вдоль смещения балки. Для этого древесина верхнего бруса стачивается. В результате получается площадка – на ней и крепится неподвижная нижняя часть опоры.

При выполнении монтажа опора должна располагаться таким образом, чтобы запас ее хода на сдвиг оказался максимально возможным.

Как правило, крепление стропил производится по двум сторонам стропильной ноги, однако при низкой кровле и небольшой величине уклонов кровельных скатов можно ограничиться одним креплением.

Стропильная нога, имеющая промежуточные опоры между брусом мауэрлата и коньком, также должна быть закреплена с помощью скользящей опоры.

Применение и установка различных стропильных конструкций

Соединение стропил между собой и установка конструкций на опоры для стропил с частичным или полным проникновением элементов друг в друга называется сопряжением.

Существует несколько способов соединения стропил в одну конструкцию или крепления их к мауэрлату: соединение зуб-шип, врезка стропильной ноги в тело мауэрлата и др.

Независимо от выбранного способа, установка стропильных конструкций на мауэрлат должна отвечать требованиям надежности и рекомендациям СНиП.

Стоит отметить, что прочность стропильной ноги, собранной из досок, не уступает, а иногда и превосходит аналогичный показатель для цельных брусьев. При этом использование отдельных элементов для создания стропильных конструкций в большинстве случаев экономически выгодней. Особенно часто такие конструкции применяются для создания кровель с холодным чердачным пространством более простой формы.

При необходимости перекрыть большие пролеты или создать кровлю с мансардой сложной геометрической формы предпочтительней применять цельный брус необходимого сечения.

Интересной стропильной конструкцией, которая может быть собрана из досок, являются спаренные стропила.

Они представляют собой элемент, в верхней части которого (коньковый пролет) устанавливается одна доска, а в нижней (несущей) части — две. Таким способом можно довольно просто создать надежную и прочную систему необходимой длины.

Спаренные и составные стропила:

• Спаренные стропила состоят из досок, которые различным способом соединяются между собой. В большинстве случаев стропила такой конструкции удлиняются соединением встык и внахлест одновременно. В результате такого соединения получается прочная надёжная конструкция.
• Составные стропила соединяются при помощи специального деревянного вкладыша, который должен быть длиннее, чем две высоты сращиваемых стропил.

Стоит отметить, что составные стропила не используются в качестве диагональных элементов.

Правильное сращивание стропил способно обеспечить надежность конструкции в любых условиях эксплуатации. Используя эти методы можно создать кровлю любой сложности с минимальными затратами средств, применяя стандартный ряд строительного бруса и доски.

Способы крепления стропил к мауэрлату и стойкам в деревянной крыше

Поскольку стропильные системы из дерева наиболее популярны в частном и малоэтажном строительстве, в основном мы будем рассматривать способы соединения элементов именно для деревянных конструкций.

Различают два основных вида соединений: методом врубки без дополнительных соединительных деталей и соединение с помощью крепежа. Также используются комбинированные способы – врубка с дополнительным крепежом.

Еще одно существенное различие: узлы соединений могут быть жесткими и скользящими. В первом случае стропильная нога не может смещаться относительно мауэрлата даже на несколько миллиметров, что, с учетом температурной и влажностной деформации дерева, может привести к повреждению стропильной системы в целом. Скользящие узлы креплений допускают небольшие смещения для компенсации этих деформаций.

Ниже представлены два варианта крепления – только с врубкой (запилом) и с дополнительным крепежом.

В обоих случаях обеспечивает жесткое, неподвижное положение балки. Следует заметить, что при врубке (запиле) без металлических соединительных деталей небольшая свобода перемещений все же остается – это связано с тем, что и стропило, и мауэрлат изготовлены из дерева и деформируются под действием влажности и температуры одинаково. Металлические скрепы лишают их такой возможности.

Крепление стропил к мауэрлату при использовании металлических скреп может осуществляться с одной степенью свободы или двумя.

Как видно из приведенной схемы, для одной степени свободы (то есть незначительного поворота стропильной ноги под действием нагрузок на кровельное покрытие) используется жесткое крепление в виде запила и уголка, а для двух степеней применяется ползун или уголок с креплением на один гвоздь. В этом случае стропильная нога может не только поворачиваться, но и немного смещаться вдоль своей оси.

При этом, в зависимости от того, какие элементы соединяются, используется разное количество гвоздей и способ их забивки – под прямым углом или на косую.

Важно: при забивании гвоздей с обоих сторон они должны идти навстречу друг другу, фактически перекрещиваться внутри балки или мауэрлата.

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

Установка стропил

Вначале работы необходимо определиться с нужным сечением строительных ног. Данную величину рассчитывают в зависимости от расстояния между стропилами и их длиной. Важно учитывать использование утеплителя. Расстояние между стропилами должно быть таким, чтобы не надо было тратить время и силы на обрезку теплоизоляционного материала.

Есть несколько видов стропильных систем (не один десяток). Выбрав тот, что вам наиболее подходит, из тонких досок следует сделать шаблон для врубок, запилов и других деталей. Часто первую форму делают на крыше, затем по ней делают шаблон.

Порядок сборки различается в зависимости от вида стропильной системы. Наклонные стропила устанавливаются постепенно. Их собирают из элементов на крыше. Очень удобно в этом случае, если уже настелены балки перекрытия потолка и черновой настил мансарды.

Для системы с висячими стропилами ферма собирается на земле. Она состоит из треугольника стропильных ног и затяжки со всеми стойками и подкосами. Сначала понадобится составить чертеж, высчитав угол соединения и длину стропил. Обычно угол наклона крыши 35−40 градусов. Однако на сильно продуваемых, открытых участках его делают меньше — 15−20 градусов. Чтобы определить угол соединения стропил, надо умножить на 2 угол наклона крыши.

Длину стропильных ног высчитывают, основываясь на угол соединения и длину прогона между внешними стенами. С учетом карнизного свеса (шириной 50−60см), она, чаще всего равняется 4−6 м.

Верхние концы стропил крепят разными способами:

Фиксируют их болтами или металлическими накладками. Дальше монтируют верхние и нижние затяжки.

Собрав нужное количество ферм, их поднимают на крышу и крепят к мауэрлату. Первыми крепят крайние фермы. Стропила выставляют с помощью отвеса по вертикали, регулируя длину свеса. Ферму необходимо укрепить временными укосинами из бруса, чтобы она не сдвинулась в процессе монтажа.

Далее устанавливают остальные стропила, соблюдая одинаковое расстояние между ними.

Закрепив все фермы, доской с сечением 50*150мм, длиной на 20−30 см больше карниза прибивают верхние края ската. Эту же работу проводят с другой стороны крыши.

Расчет количества материала

Количество балок зависит от общей площади крыши и шага укладки

Длину свеса крыши делят на ориентировочный шаг стропил. Полученный результат округляют в сторону увеличения и прибавляют единицу. Так получают количество стропилин. Чтобы выяснить точное расстояние между элементами, делят длину карниза на количество стропил.

Пример расчета:

• длина свеса 27 м, ориентировочный промежуток 0,8 м;
• вычисление числа стропил: 27 / 0,8, получают 33,75 (34) штуки, прибавляют 1, получают количество 35 шт.;
• точная величина интервала: 27 / 35 = 0,77 м.

Количество обрешеток узнают, разделив длину ската на расстояние шага. Общую длину досок или реек считают, перемножив их количество на размер свеса по длине. Учитывают, что в сложных местах примыкания, коньковой области, на карнизе ставят двойную обрешетку.

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.

Утепление и пароизоляция

Использование качественного утеплителя для крыши позволяет значительно снизить тепловые потери и сэкономить на обогреве помещения. Компании предоставляют большое количество разнообразных материалов со своими преимуществами и недостатками. Тем не менее, наиболее распространенными до сих пор остаются:

• минеральная вата;
• базальтовая вата;
• стекловата;
• пенопласт.

Монтаж производится с внутренней стороны в междустропильное пространство. Листы следует нарезать так, чтобы их ширина превышала расстояние между стропилами на 15-30 мм, что позволяет обеспечить более надежную фиксацию материала, то есть «в распор». При утеплении в несколько слоев, материалы следует располагать в шахматном порядке, чтобы исключить появление мостика холода.

Для того чтобы защитить утеплитель от испаряющейся влаги с нижних этажей здания и соответственно предотвратить появление грибка, обязательно требуется настелить пароизоляционную пленку изнутри. Ее крепление следует производить с помощью степлера соблюдая нахлест 4-6 см, а швы обязательно должны быть заклеены герметизирующей лентой.

Утепление особенно актуально при наличии мансардного помещения.

Разновидности соединительных узлов

Основа каркаса крыши – стропильные фермы, в которые отдельные элемента, соединятся между собой в конструкции различной геометрической формы, к примеру, треугольной или пятиугольной. Одной из наиболее прочных и устойчивых к внешним воздействиям фигурой является треугольник, именно такой вид имеют фермы двухскатных и полувальмовых, вальмовых и шатровых крыш . Соединительным узлом называют место сращивания или друг с другом, с мауэрлатом, дополнительными опорами. При сооружении стропильной системы используются следующие виды узлов:

Важно! В процессе строительства стропильного каркаса используют два типа соединительных узлов: жесткие и подвижные. Жесткими называют крепления, когда элементы фиксируются между собой неподвижно. Подвижные соединения имеют возможность изменять свое положение, для них применяют специальные металлические «ползунки».

Расчёт сечения

Чтобы подобрать сечение коньковой балки, необходимо провести расчёт по двум показателям:

• на прогиб;
• и высчитать прочность на разрушение.

1. Сначала требуется определить внутреннее напряжение, которое возникает в балке при изгибе под действием внешней нагрузки. Это значение не должно быть больше расчётного показателя сопротивления материала на изгиб, которое можно найти по таблице или в СНиП номер ІІ-25-80. Внутреннее напряжение находим по формуле: Σ = М:W , где:

• Σ – искомая величина, которая определяется в кг на см²;
• М – предельный изгибающий момент (кг Х м);
• W – это момент сопротивления на прогиб у подобранного сечения стропил (находится по формуле bh²:6).

1. Прогиб прогона нужно сравнить с нормируемым значением, которое равно L/200. Он не должен его превышать. Прогиб балки находится по формуле f = 5qL³L:384EJ, где:

• J – это момент инерции, который определяется по формуле bh³:12, где h и b – габариты сечения прогона;
• Е – величина модуля упругости (для древесины хвойных пород она равна 100 тысяч кг/см²).

Для начала нужно высчитать изгибающий момент. Если на схеме балки их присутствует несколько, то после расчёта выбирается наибольший. Далее чтобы определить габариты сечения балки, мы можем произвольно задать параметр ширины балки и потом определить её требуемую высоту по формуле: h = √¯(6W:b), где:

• b – это заданная нами величина ширины балки в см;
• W – сопротивление прогона на изгиб, величина определяется по формуле: W = M/130, где М – это самый большой изгибающий момент.

Можно сделать наоборот, задать произвольную ширину прогона и вычислить его высоту по формуле b = 6W:h². После того, как вы вычислите габариты сечения прогона, его необходимо проверить на прогиб по формуле из пункта 2.

Внимание! В расчётное значение прогиба лучше внести небольшой запас прочности.

Когда коньковый брус будет рассчитан на прогиб, то необходимо сравнить эту величину со значением L:200. Если прогиб на наиболее длинном участке не будет превышать это значение, то сечение балки оставляют таким, как получилось. В противном случае необходимо увеличить высоту прогона или использовать дополнительные опоры снизу. В последнем случае полученное сечение нужно перепроверить, снова выполнив расчёт с учётом используемых опор.

Полученные значения ширины и высоты конька нужно округлить в большую сторону. В принципе, выполнить этот расчёт несложно. Самое главное, указывать значения в нужных единицах измерения, то есть не запутаться, переводя метры в сантиметры и обратно.

Принципы крепления

Чтобы качественно соединить крепление стропил друг другу в коньковом узле, требуются самые обычные инструменты: карандаш, рулетка, пила, строительный уровень, шуруповерт и крепеж. Качество выполнения работ зависит от соблюдения следующих правил:

• Тип используемого крепления для каждого соединительного листа определяется при расчете и проектировании стропильной системы. Чтобы не возникло путаницы, эта информация отражается на чертеже.
• Чтобы все узлы крепления имели одинаковый размер и угол, из изготовляют по одному, предварительно размеченному и изготовленному, шаблону.
• Если в процессе фиксации используются болт или саморезы и необходимо проделать отверстия, то их диаметр должен превышать размеры крепежного элемента. Это предотвращает образование на древесине трещин, коробления и деформации.
• Затягивая болты, саморезы или заколачивая гвозди, из не заглубляют ниже поверхности досок, а наоборот, оставляют небольшой зазор, чтобы древесина не повредилась при изменении влажности.
• Каждый соединение стропильных ног в коньке должно быть плотным, но не тугим. После завершения монтажа, обязательно проводится проверка на плотность прилегания всех узлов.

Коньковый узел крыши – участок, на который ложится самая большая нагрузка. Поэтому от правильности расчета и качества соединения стропил зависит несущая способность всей стропильной системы.

Балочный узел

К балкам стропила прикрепляются следующим образом. Главная задача крепления — не допустить скольжения стропила по балке, поэтому используются различные приемы.

1. В пятке стропила необходимо вырезать зуб и шип, в балке вырезают соответствующего размера упор.
2. От свисающего края балки место крепления должно отстоять на 25-40 см.
3. Гнездо для крепления должно быть глубиной 1/4 — 1/3 толщины балки.
4. Вместе с зубом вырезают шип, который не дает стропилу сдвинуться вбок. Такое соединение называют «зубом с шипом и упором».

Если крыша более пологая (угол ее наклона меньше 35 градусов), то стропила крепят таким образом, чтобы площадь их соприкосновения с балкой увеличилась. Тогда используют следующие способы:

• два шипа с двумя зубами,
• упором с шипом или без него,
• два шипа в замок.

Общие рекомендации

При создании стропильной системы для крыши важно помнить следующее.

• Все деревянные элементы перед установкой обрабатывают антисептиком и огнеупорным составом.
• Толщина любой деревянной части не должна быть меньше 5 см.
• Стропила без стоек и подкосов не делают длиннее 4,5 м.
• Мауэрлат должен располагаться строго горизонтально.
• Стойки и подкосы рекомендуется делать максимально симметрично.
• Нельзя добавлять элементы в рассчитанную стропильную систему — это может привести к появлению нагрузок там, где они не нужны.
• В местах стыка дерева с каменной (кирпичной) кладкой нужна гидроизоляция.

Правильно сделанная стропильная система — это залог надежности кровли. Именно стропила принимают на себя весь вес материалов кровли и противостоят ветровым нагрузкам. Поэтому очень важно построить стропильную систему с соблюдением технологии.