Устройство стропильной системы

Стропильная система крыши своими руками

Стропильная система – это несущая конструкция скатной крыши.

Она передаёт нагрузку от кровельного материала, снега и ветра на стены или внутренние опоры строения. От надёжности и долговечности стропил зависит надёжность и долговечность всего здания.

И потому так важно правильно спроектировать и смонтировать эту конструкцию

Стропильная система требует продуманного расчёта: возведение её без проекта чревато деформацией и разрушением крыши.

Расчёт следует доверить профессиональному инженеру-конструктору. Вместе с тем заказчику нужно хотя бы в общих чертах понимать, как устроена эта система.

Её конструкция зависит от целого ряда факторов: формы, размера, уклона крыши; веса кровельного материала; снеговой и ветровой нагрузки, характерной для региона, где ведётся строительство; возможности устройства внутренних опор; величины безопорных пролётов стропил и пр.


Обратите внимание: чем проще форма крыши, тем надёжнее её конструкция.

Одна из главных нагрузок на стропила – вес снегового покрова. Его расчётная величина для средней полосы России – 180 кг/м 2 в горизонтальной проекции крыши. Чем меньше уклон крыши, тем ближе к расчётной величине будет снеговая нагрузка на неё.

С увеличением уклона эта нагрузка уменьшается, а при уклоне свыше 60? ее не принимают в расчёт.

Материалы для стропильной системы

Для возведения стропильной системы чаще всего используют пиломатериалы из древесины хвойных пород не ниже 2 сорта, без пороков, с влажностью 18-22%.

Чтобы защитить дерево от гниения и возгорания, его обязательно обрабатывают био- и огнезащитными составами (антисептиками и антипиренами). В некоторых случаях стропильную систему выполняют целиком или частично из стальных элементов (двутавра, швеллера, уголка и др.), соединяемых сваркой. Стальные конструкции тяжелее и сложнее в монтаже, но они позволяют создавать безопорные пролёты значительной длины.

Помимо прочего, это даёт возможность полноценно использовать всё пространство под кровлей (жилое помещение не будет ограничено стойками, подпорками, дополнительными стенами и пр.).

Обычно поверх металлического каркаса делают деревянную стропильную систему, в которой предусматривают теплоизоляционный слой: металл должен обязательно находиться в тёплой зоне.

Специалисты отмечают, что в этом случае утепление деревянных стропил должно быть выполнено очень качественно, иначе вероятно промерзание металлической конструкции, появления на ней конденсата, способного вызвать коррозию. Кроме того, протяжённые безопорные пролёты можно создать из клеёного бруса, LVL-бруса и других современных пиломатериалов, главным минусом которых является высокая цена. И всё же в большинстве случаев стропильную систему делают из обычной древесины.

Элементы стропильной системы

Основной элемент несущей конструкции крыши – стропильные ноги (стропила), устанавливаемые вдоль ската.

К стропилам крепят обрешётку (в случае мансардной крыши – сначала контробрешётку и только потом обрешётку), а к ней – кровлю. Одним концом стропильная нога опирается на мауэрлат – деревянный брус (или бревно в срубовых сооружениях), который укладывают поверх ограждающей стены здания.

Другим концом стропило опирается либо на коньковый прогон (брус), либо на конец стропильной ноги с противоположного ската.

Монтаж стропильной системы обеих видов

Стропильная система бывает двух типов – висячая и наслонная. Первая предполагает, что стропила опираются только на две наружные стены, без промежуточных опор. Такая конструкция создаёт серьёзное распирающее давление на стены.

Чтобы уменьшить его, обычно предусматривают горизонтальные затяжки (ригели) – деревянные балки, соединяющие стропила с соседних скатов.

Две стропильные ноги и затяжка формируют треугольник – фигуру, которая обеспечивает максимальную жёсткость конструкции. Высоту расположения затяжек определяют расчётом. На мансардной крыше чаще всего их ставят на уровне потолка жилого помещения (их можно тем или иным способом обыграть в интерьере).

Висячие стропила сложны в монтаже, поэтому конструкторы стараются по возможности использовать более простые в исполнении наслонные стропила.

Их устанавливают в зданиях, где есть одна или несколько внутренних несущих стен либо промежуточные опоры того или иного типа. Тогда нижними концами стропильные ноги опираются на наружные стены, а в средней части – на внутренние стены или промежуточные опоры, тем самым оказывая значительно меньшее распирающее давление на ограждающие стены.

Нагрузка от средней части стропил передаётся на основание за счёт вертикальных стоек и наклонных балок (подкосов), установленных поверх мощной горизонтальной балки, называемой лежнем.

Для усиления наслонной системы могут также применяться горизонтальные затяжки. Отметим, что деревянные элементы стропильной конструкции соединяют, как правило, при помощи болтов (шпилек) в сочетании с гайками и широкими шайбами, гвоздей, саморезов в сочетании со стальными фасонными деталями – пластинами, уголками и пр. По мнению ряда специалистов, саморезы – не лучшее решение: под нагрузкой их шляпки могут срываться.

Мнение:

«Желательно, чтобы крыша, под которой будет располагаться мансардное помещение, обладала достаточно простой формой. Дело в том, что в стропильной конструкции для крыши сложной геометрии приходится предусматривать либо очень мощные, дорогостоящие и трудновыполнимые несущие элементы, либо большое количество стоек и других опор для поддержания стропил, что вступает в противоречие с необходимостью создать под кровлей просторное жилое помещение. Если же обязательно требуется крыша сложной формы, имеет смысл выполнить перекрытие мансардного этажа из железобетонных плит или монолитного железобетона. В этом случае можно на любое место перекрытия установить так называемый «лежень» -брус, на который будут опираться стойки, поддерживающие те или иные элементы крыши, например диагональные хребтовые или ендовные стропильные ноги. Когда в здании предусмотрены перекрытия по деревянным балкам, установить «лежень» в нужном месте зачастую оказывается невозможным».

Чаще всего стропильную ногу длиной до 4 м делают из доски сечением 50 х 200 мм. Доска такой высоты выбрана в том числе с учётом необходимости теплоизолировать мансардную крышу.

Дело в том, что плиты или маты утеплителя устанавливают в пространство между стропил, притом для средней полосы России требуется теплоизоляционный слой толщиной как раз 200 мм. Стропильную ногу длиной более 4 м, как правило, делают из доски сечением 100 х 200 мм.

В ендовах и хребтах, где происходит схождение двух скатов, необходимо устанавливать диагональную (накосную) стропильную ногу (к которой будут под углом примыкать основные стропила). Поскольку на эту ногу приходится повышенная нагрузка, обычно для неё берут доску увеличенного сечения – например, 150 * 250 мм, предусматривая под ней тот или иной подпорный элемент.

Также при устройстве ендовы или хребта может быть использована металлическая балка (без подпорок). Важный момент; чтобы повысить несущую способность деревянного стропила, можно увеличивать как его толщину (в частности, объединяя две доски в одну балку), так и его высоту. Предпочтительнее второй вариант, поскольку увеличение высоты даёт стропилу больший прирост несущей способности.

Иными словами, стропило сечением 100х 150мм будет иметь меньшую несущую способность, чем стропило сечением 50 х 250 мм. Максимальная длина досок, представленных на рынке, -6 м. Отметим, что конструкция с применением рядовых стропил длиной до б м зачастую не требует усиления затяжками или стойками. Когда необходимо более длинное стропило, обычно приходится сращивать две доски.

Тут существует несколько стандартных решений.

Например, метод «косого прируба»: концы стыкуемых досок подрезают под определённым углом, затем накладывают один на другой и жёстко скрепляют болтом (диаметром, как правило, 12 мм) или прижимают дощатыми накладками по бокам от стропила, которые фиксируют гвоздями и 2-4 болтами (каждый болт стягивает три элемента: две доски и находящуюся между ними ногу).

Шаг стропил в большинстве случаев – 580-590 мм, что также обусловлено удобством укладки теплоизоляции: стандартная ширина плит утеплителя – 600 мм; когда плиту устанавливают враспор между стропил, имеющих такой шаг, она удерживается в конструкции крыши без зазоров.

Мнение специалиста

«Основные соединительные узлы стропильной системы, требующие усиления. – это места сращивания стропильных ног по длине и стыковки рядовых стропил с диагональными хребтовыми и ендовными балками. В этих узлах желательно выполнять крепёж с использованием гвоздей и болтов (шпилек) с гайками и широкими шайбами, которые жёстко стягивают деревянные элементы друг с другом. Применять здесь саморезы в сочетании с металлическими пластинами не стоит: шляпки саморезов могут срезаться под нагрузкой. Для повышения несущей способности конструкции крыши нередко используют составные стропильные ноги, сделанные за счёт объединения двух досок в одну балку. Однако зачастую доски неплотно прилегают друг к другу – из-за своей кривизны или из-за осадки деревянной конструкции. Неплотности приводят к промерзанию крыши. Поэтому мы рекомендуем прокладывать в стыки досок уплотнительный материал, например синтепон, который будет препятствовать промерзанию в случае появления зазоров».

Варианты крыш с наслонными и висячими  стропилами

Как уже говорилось, нижний конец стропильной ноги опирают на мауэрлат – брус, установленный поверх наружной стены.

Его сечение – расчётная величина, но в большинстве случаев оно составляет 100 х 150 или 150 х 150 мм. Основание под мауэрлатом должно обладать достаточной несущей способностью, Поэтому, если стены здания возведены из материалов с невысокой прочностью (пено- или газобетонных блоков, поризованных кирпичей и др.), приходится их усиливать с помощью железобетонного пояса (армопояса ).

Чаще всего мауэрлат закрепляют на наружной стене анкерными болтами (шпильками) диаметром 12-16 мм. Шпильки закладывают с расчётным шагом (обычно 60-100 см) в армопояс на этапе заливки бетона.

В мауэрлате просверливают отверстия и нанизывают его на шпильки, притягивая к основанию гайками с широкими шайбами. Отметим, что в бревенчатом здании в качестве мауэрлата выступают брёвна верхнего венца. Чтобы влага из бетона не проникала в древесину (вызывая её гниение), между поясом и мауэрлатом обязательно предусматривают слой рулонной отсечной гидроизоляции (чаще всего битумной или полимерно-битумной).

Существуют разные технологии опирания стропил на мауэрлат. Так, нередко в стропильной ноге вырезают так называемую «пятку» – угол (не более 1/3 от высоты ноги), за счёт которого стропило насаживается на мауэрлат. Другой вариант предполагает установку стропильной ноги в паз, проделанный в самом мауэрлате. Кроме того, можно обрезать ногу полностью (или почти полностью – оставляя небольшую «пятку» со стороны помещения) и опирать её торцом на мауэрлат. В каменных домах (из кирпича, газобетона и т. п. )для крепления стропил к мауэрлату используют металлические уголки, закрепляемые гвоздями или саморезами. Специалисты рекомендуют фиксировать уголок к стропильной ноге ершёными гвоздями, а к мауэрлату – болтами с шестигранной шляпкой, имеющими резьбу по дереву.

В бревенчатых и брусовых домах для компенсации осадки здания предусматривают «плавающий» крепёж стропила к мауэрлату: их соединяют при помощи специальных пластин, способных смещаться одна относительно другой в плоскости ската. При этом в мауэрлате прорезают паз, и стропильная нога свободно движется по нему.

Что касается верхней части стропил, то проще всего опереть их на коньковый прогон. Его изготавливают из очень мощного бруса (или двух спаренных досок), сечение которого доходит до 200 * 250 мм. Впрочем, зачастую и у такого бруса оказывается недостаточная несущая способность, и тогда конструкторам приходится придумывать особые решения. Например, использовать в качестве прогона металлическую балку.

Прогон опирают на фронтонные стены здания (и по возможности – на внутренние несущие стены, когда они предусмотрены).

Зачастую в стропильной ноге выпиливают небольшой угол (высотой не более 50 мм) для более жёсткого её опирания на прогон. Кроме того, ногу обязательно механически закрепляют на нём. Есть ограничения подлине прогона.

Так, даже металлическая балка не может быть длиннее 12 м. Если длина конька больше, если крыша имеет вальмовую форму (то есть не имеет фронтонов), а также в ряде других случаев стропило опирают на стропило с противоположного ската. Для усиления конструкции их дополнительно соединяют, например, горизонтальными деревянными накладками, фиксируемыми шпильками.

Ещё один важный узел – карнизный свес, защищающий фасад здания от осадков. Его выносят на расстояние не менее 600 мм от наружной стены. По возможности свес формируют, выпуская стропильные ноги за пределы фасада. При этом стропила не режут, и их несущая способность не снижается.

Однако зачастую вынести стропила невозможно: например, при большом уклоне крыши, толстых наружных стенах и пр. Тогда стропило торцом опирают на мауэрлат, а свес устраивают с помощью «кобылок» – досок сечением, как правило, 50 х 100 мм, прибитых к верхней части стропила -по одну или по обе стороны от него.

Вариант с двумя досками предпочтительнее, так как обеспечивает большую жёсткость свеса. Обычно к каждой «кобылке» крепят ещё две доски – горизонтальную и вертикальную, упирающуюся в фасадную стену <все вместе они образуют треугольник), тем самым создают прочный каркас для кровли и декоративной подшивки карнизного свеса. К торцам «кобылок» прибивают лобовую доску, которая жёстко связывает их в единую конструкцию.

3 факта о стропильной системе

1. Деревянные стропила покрывают антисептиками и антипиренани

2. Наслонные стропила предпочтительнее висячих, поскольку проще в монтаже

3. Стропильную ногу длиной до 4 м обычно выполняют из доски сечением 50 * 200 мм

На заметку собирающимся строить крышу своими руками:

Карнизный свес – очень сложный узел крыши, поэтому необходимо, чтобы он был детально проработан в проекте здания

Стропила примыкают к хребтовой балке под углом. Чтобы обеспечить их плотное примыкание, рекомендуют использовать шаблоны при распиливании досок

Одна из основных нагрузок на стропильную систему — вес снегового покрова

Монтаж стропильной системы фото

По материалам сайта: http://kak-svoimi-rukami.com