Тонкости строительства стропильной системы

Возведение крыши представляет собой весьма трудоемкий процесс, однако служит благородной цели – защите дома от осадков, ветра, потерь тепла. В процессе самостоятельного строительства дома установка стропил, которые служат основанием кровельной конструкции, является вполне выполнимой при соблюдении всех правил и должном подходе к делу. Остается определить, как построить стропила, выбрать материал и инструмент.

Конструкция крыши.

Стропильный ликбез, или что нужно знать о стропильной системе

Прежде чем переходить к непосредственному монтажу, необходимо выяснить конструктивные особенности крыши. Крыши домов в большинстве случаев составляют наклонные плоскости, которые называются скатами. Основой кровельных скатов служит стропильная система совместно с обрешеткой под кровельный настил, который укладывается наверх.

Нижние торцы стропил упираются на мауэрлат. На пересечении скатов формируются горизонтальные и наклонные ребра. Горизонтальные ребра называются коньками, а на пересечениях скатов, образующих входящие углы, формируются ендовы и разжелобки. Края кровли, которые выступают над стенами зданий, называют фронтонными свесами или карнизными. Они размещаются горизонтально и выступают за контуры наружных стен.

Угол уклона кровельных скатов разделяет крыши на скатные с уклоном более 10% или плоские с уклоном в пределах от 2,5% до 10%. Плоскости крыши, которые способны обеспечить скат воды, называют скатами, они обладают углом наклона более 2,5%. Односкатные конструкции имеют опору на две наружных стены. Двускатные обладают опорой на две наружных стены одинаковой высоты.

Тип скатных крыш формируется определенным порядком установки стропил на крыше.

Расчет стропильной системы производят, учитывая тип материала кровли, толщину снежного покрова, привычную для данного района, и силу ветра. Для повышения жесткости каркаса стропильные ноги скрепляются друг с другом, а во избежание срыва ветром каркас надежно связывают с коробкой дома.

Особенности и виды стропильных систем

Виды стропильных систем крыш.

Стропильные фермы – это плоские решетчатые конструкции, которые перекрывают помещения больших размеров. Конструктивно они представляют собой неизменяемую геометрическую систему стержней, которые располагаются в единой плоскости и соединяются друг с другом.

Фермовые стержни, размещенные на верхнем контуре, называют верхним поясом, по нижнему контуру – нижним поясом. Внутренние вертикальные стержни известны как стойки, наклонные – раскосы.

Установка стропил подразумевает в основе системы наличие такой геометрической фигуры, как треугольник, поскольку именно он способен обеспечить наибольшую жесткость. Основной элемент стропильной фермы – стропильные ноги, устанавливаемые вдаль скатов и поддерживающие обрешетку.

Стропила могут быть следующих типов:

• наслонные;
• висячие.

Тип стропил и способ их установки выбирается с учетом уклона кровли, нагрузки от снега и ветра и кровельных покрытий.

Особенность висячих стропил заключается в том, что они опираются лишь на две крайние опоры – на стены дома – без использования промежуточных опор. Висячими стропильными ногами выполняется работа на изгиб и сжатие. Кроме того, данная конструкция создает распирающее горизонтальное усилие, которое передается стенам. Уменьшить показатель этого усилия можно благодаря затяжкам (деревянным или металлическим), соединяющим стропильные ноги.

Виды висячих стропил.

Их могут размещать как в основании стропил (стяжка одновременно выполняет функцию балки перекрытия и используется при строительстве мансардных кровель), так и выше.

Такую стропильную систему применяют в тех случаях, когда пролеты крыши варьируются в пределах от 7 до 12 м и конструкцией не предусмотрены дополнительные опоры. Они оказывают на мауэрлат только вертикальное давление. Ключевые элементы висячих стропил – стропильные ноги и затяжки нижнего пояса.

Наслонные стропила монтируются в домах, которые оснащены дополнительной несущей стеной или промежуточными опорами столбчатого типа, размещенными по центру относительно внешних несущих стен.

Концы стропил этого вида опираются на боковые стены, а средняя часть имеет опору в виде несущих столбов или внутренней стены. В результате их элементы работают подобно балкам, но на изгиб.

Монтаж кровельной системы над несколькими пролетами может совмещать установку висячих и наслонных стропильных ферм. В местах, где отсутствуют промежуточные опоры, используют висячие стропила, а там, где они имеются – наслонные. Если пролет крыши составляет более 6,5 м, а при наличии дополнительного элемента опоры – 10-12 м, применяют наслонные стропила.

Наслонные стропильные конструкции строят и в зданиях каркасной системы. Обрешетка выполняется из досок разреженного или брусьев двойного сплошного настила и крепится к стропилам с помощью гвоздей.

Под настил мягкой кровли из рубероида или толя обрешетка выполняется в форме сплошного настила, который состоит из двух дощатых слоев. Сплошной одинарный или разреженный (с зазором в 20-30 мм) настил используется в роли основания для покрытия из асбестоцементных плоских плит. Обрешетку из брусьев сечением 50х50 мм применяют как основание под классический шифер и черепицу.

Виды монтажа стропил

Крепление стропильной ноги к мауэрлату

Правильно сделать стропильную систему можно несколькими способами, выбор которых осуществляется с учетом типа материала:

• соединением с верхней обвязкой каркасных деревянных зданий;
• соединением с верхними венцами деревянных рубленых и брусчатых зданий;
• соединением с опорными брусьями зданий из камня. В данном случае толщина мауэрлата должна колебаться в пределах 15-16 см.

При подборе стропильных ног небольшого сечения для снижения вероятности провисания применяют решетку из подкосов, ригеля и стойки. Стойки и подкосы изготавливаются из бревен диаметром не менее 130-140 мм.

Для исключения вероятности скольжения конца стропильной ноги по затяжке выполняют врезку стропил зубом высотой, которая составляет 1/3 высоты затяжки. Стропильную ногу врубают в конец затяжки и отодвигают зуб как можно дальше.

Как рассчитать стропила и обрешетку

Построить крышу без правильно проведенного расчета невозможно, поэтому следует привести пример расчета стропил для волнового шифера. По условию построить крышу необходимо для двухэтажного дома 8х10 м с высотой этажа 3 м. Местом строительства выбрана средняя полоса. Дом имеет пять несущих стен толщиной 0,51 м. Предполагается построить двускатную крышу с шагом стропил в 1 м.

Параметры для расчета стропил.

Стропила будут рассчитаны на основе укладки трех рядов шифера. Требуемая длина стропил составит 1,65х3=4,95 м, а уклон кровли образует угол 27,3°.

Асбестоцементный шифер обладает достаточно высокой прочностью, поэтому расстояние между центральными осями досок обрешетки можно определить, как 1,65/3=0,55 м. Таким образом, под волновой шифер необходимо 10 рядов обрешетки:

• расчетная длина стропил составит 4,002 м (4 м);
• удельный вес древесины – 500 кг/м³;
• сечение стропил – 50х150 мм;
• вес 1 п.м. – qcт=0,15х0,05х1х500=3,75 кг/м;
• доски устанавливаются с шагом 1 м и имеют ширину 25 см, на 1 п.м. приходится 2 доски;
• снеговая нагрузка – qs=Sg•μ•γс (227.3.2), qs=180х1,25х1,2=270 кг/м (таблица 1, 2)
• нагрузка на стропила от обрешетки составит qo=0,25х0,025х1х2х500=6,25 кг/м;
• нагрузка от веса асбестоцементного шифера qш=26/(1,125-(0,06+0,065))(1,75-0,1х2)=16,77 кг/м;
• суммарная нагрузка на стропила q=qcт+qo+qш+qs=3,75+(6,25+16,77+270)x1,1=326,1 кг/м.

Последовательность установки стропильной системы

Стропила изготавливают из пиломатериалов 1-2 сортов без гнили и червоточин. Доски и брусья раскраивают до нужного размера с помощью круглопильного станка. Прежде чем построить, стропила окоряют и производят разметку по шаблонам.

Варианты крепления стропил к стене.

Сборку элементов стропильной системы осуществляют на бойке в шаблонах. Детали, подлежащие сборке, размещают у бойка в удобном порядке. Перед началом сборки на бойке следует нанести с помощью угля или мела схему стропил в естественную величину. Кроме того, на площадке бойка набиваются планки, фиксирующие точное расположение стропильных ног.

Стропила на крышу изготавливают из круглого окоренного леса диаметром 18 см. Затяжки, с помощью которых соединяют стропильные ноги, выполняют из древесины более высокого качества. В связи с тем, что круглый лес поставляют максимальной длиной в 6,5 м, затяжку для больших пролетов изготавливают из 2-3 бревен, скрепленных между собой по длине.

Стойки и подкосы на крышу, которые имеют меньшую длину, изготовливают из обрезков бревен. У бревен отесывают торцы и выполняют разметку по шаблону, выполненному из фанеры или тонкого листового металла.

По окончании разметки точки врубок выпиливают и зачищают с помощью остро заточенного топора. Балки на пластинчатых нагелях составного типа используют при обустройстве перекрытий и формировании верхних фермовых поясов. Балки сплачивают из брусков на деревянных нагелях.

Наиболее распространенной конструкцией сборного сечения является балка – конструкция из двух или трех брусьев, связанных между собой пластинчатыми нагелями.

Нагели в балках устанавливают по длине, исключение составляет средняя часть, в которой усилия на сдвиг сравнительно небольшие. Изготавливаются балки из брусьев первого сорта с влажностью не более 20%. Влажность пластинчатых нагелей для выполнения балок не должна превышать 10%.

Сборку балок стропила осуществляют с применением специального приспособления, состоящего из двух опор, на которых размещен вал, выполняющий вращение в двух втулках. На козелках с каждой стороны вала размещены брусья. Балки сдвигаются на концах с помощью хомутов-тяжей.

В процессе изгибания балок следите за тем, чтобы плоскости брусьев, которые соприкасаются между собой, были правильно подогнаны друг к другу. Далее по шаблону наметьте места монтажа нагелей на крышу и подберите гнезда. После этого в гнезда вставьте пластинчатые нагели.

После выполнения данных действий с одной стороны из-под приспособления выдвигают козелки, затем разворачивают вал одновременно с балками на 180°, далее устанавливают козелки на место, подбирают гнезда и устанавливают в них нагели со второй стороны балок.

После завершения монтажа нагелей тяжи снимают, в результате готовые, правильно установленные на крышу балки немного выпрямляются, незначительно снижая строительный подъем. Обратите внимание на то, что нагели необходимо плотно защемить в гнездах.