Какими способами создаются узлы крепления стропильной системы кровли? Узлы стропильной системы – как делать надежную крышу? Стропила из кругляка узлы.
Специализация: отделка фасадов, внутренняя отделка, строительство дач, гаражей. Опыт любителя-огородника и садовода. Также имеется опыт ремонта автомобилей и мотоциклов. Хобби: игра ни гитаре и много чего еще, на что не хватает времени:)
Любая крыша ежедневно подвергается различным нагрузкам, так как на нее действует ветер, осадки, а также она удерживает кровельное покрытие. Чтобы со всеми этими нагрузками крыша могла справляться в течении многих десятков лет, ее необходимо правильно сконструировать. Поэтому, всем желающим заняться строительством самостоятельно, рекомендую разобраться какие детали и узлы стропильной системы существуют, и какую функцию они выполняют.
Элементы каркаса
Все детали стропильных систем условно можно поделить на два типа:
- Основные. Эти детали формируют каркас кровли, именуемый стропильной системой. Без них не обходится ни одна кровля;
- Дополнительные. К этой группе относятся элементы, которые у одних типов крыш могут присутствовать, а другие обходятся без них. Задачей дополнительных элементов является повышение жесткости и прочность каркаса.
Основные узлы
Итак, к основным узлам и деталям стропильной системы относятся следующие элементы:
- Мауэрлат . Это, можно сказать, основа всех кровельных систем, так как на мауэрлат опираются стропильные ноги. Конструкция его предельно простая, по сути, это обычный брус (бревно в бревенчатых домах), уложенный по периметру стен. Его задача заключается в том, чтобы равномерно распределить нагрузку от крыши на стены строения.
Надо сказать, что у двускатной крыши мауэрлат может располагаться не по периметру, а только на боковых стенах, так как на торцевых стенах располагаются фронтоны, представляющие собой продолжение стены;
- Стропильные ноги (далее СН), или просто стропила. Эти детали являются несущим элементом, образующим скат и его угол наклона. Они воспринимают на себя ветровую и снеговую нагрузку, а также вес кровельного материала, и передают на стены через мауэрлат и другие элементы.
Стропила бывают боковыми (основными), диагональными (устанавливаются на стыке скатов вальмовых крыш) и укороченными (опираются на мауэрлат диагональные стропила);
- Стропильные фермы. Их образуют парные (ответные) стропильные ноги. Надо сказать, что стропильные фермы присутствуют у всех скатных крыш кроме односкатных, так как они не имеют ответных стропил;
- Коньковый узел. Является вершиной стропильной фермы, т.е. образован стыком двух СН. Коньковый узел, как и сами фермы, отсутствует только у односкатных крыш.
Вот и все основные узлы деревянных конструкций кровли, которые их формируют.
Дополнительные
К дополнительным деталям можно отнести:
- Прогон . Это горизонтальная балка, которая связывает все СН в пределах одного ската;
- Коньковый прогон . Представляет собой такую же горизонтальную балку, как и обычный прогон, но которая проходит в коньковом узле, т.е. соединяет одновременно две ноги каждой фермы.
Надо сказать, что коньковый прогон может быть установлен несколькими способами – над стыком стропил, по центру стыка, т.е. ноги опираются на прогон, или под стропилами;
- Затяжка (ригель, схватка). Представляет собой балку, которая соединяет две ответные ноги, не давая им разъезжаться. Можно сказать, что затяжка снимает распорную нагрузку с несущих стен;
- Опоры. Могут подпирать стропила, все виды прогонов или затяжки. Опоры передают нагрузку на внутренние стены здания, колонны либо перекрытия;
- Подкосы (подстропильные ноги). Представляют собой наклонные опоры, на которые возлагается та же функция, что и на вертикальные стойки. Единственное, подпирают они только ноги, т.е. являются одним из элементов деревянных ферм. Подстропильные ноги передают нагрузку на несущие элементы здания, либо на перекрытие;
- Кобылки. Эти элементы образуют свес ската в том случае, если СН не выходят за пределы стен. По сути, они удлиняют СН, т.е. являются их продолжением.
Вот и все элементы, из которых состоят каркасы скатных крыш.
Несколько слов о видах систем
Итак, с узлами мы разобрались, теперь давайте рассмотрим основные виды стропильных конструкций. Их существует несколько:
- Односкатные . Как я уже говорил, эти конструкции не имеют ферм. Угол ската образуется за счет разной высоты стен, на которые укладываются СН, или за счет прогона, который укладывается на стойки, установленные на одной из стен;
- Двускатныенаслонные . Наслонными стропилами называются стропила, которые подпираются стойками или подкосами, передающими нагрузку на внутренние несущие элементы здания. Каркас таких конструкций образован только фермами, т.е. они не имеют диагональных ног.
- Двускатные висячие . Висячие стропила от наслонных отличаются тем, что они передают всю нагрузку от крыши только на наружные стены;
- Вальмовые . В отличие от двускатных, на торцах вместо вертикальных фронтонов имеют наклонные вальмы, т.е. торцевые скаты. Как я уже говорил, вальмы образуют диагональные и короткие ноги;
- Ломаные. Представляют собой двускатную конструкцию, каждая СН которой разделена на две части и располагается под разным углом. Коньковые, т.е. верхние ноги образуют пологий скат, а нижние – крутой. Такая конструкция позволяет увеличить чердачное пространство, в результате чего оно может использоваться как дополнительный этаж.
Типовые ломаные (мансардные) системы имеют стойки, на которые опираются верхние и нижние СН. Ответные стойки связаны между собой затяжками (чердачными балками перекрытия).
Существуют еще полумансардные конструкции, которые по сути, являются обычными висячими системами двухскатной крыши. Единственное, их крепление с мауэрлатом обычно делают скользящим (подвижным), что позволяет увеличить прогиб СН, и тем самым снизить распорную нагрузку на стены.
Несмотря на то, что конструкции и у всех вышеперечисленных систем разные, состоят они из одних и тех же деталей, с которыми мы уже ознакомились.
Напоследок о креплениях
Напоследок предлагаю рассмотреть как осуществляются соединения основных узлов таких как:
- Стропило/мауэрлат;
- Коньковый узел.
Остальные детали особого внимания не заслуживают, так как их состыковка чаще всего происходит путем запила места сопряжения (для увеличения площади прилегания деталей) и накладки стальных пластик/уголков, которые фиксируются шурупами. Иногда крепежные элементы даже не используются, т.е. детали крепятся друг к другу шурупами без каких-либо накладок.
Соединение стропила и мауэрлата
Узел крепления ноги и мауэрлата может быть выполнен несколькими способами:
- При помощи пазов . В этом случае под мауэрлат выпиливаются пазы, в которые вставляется СН. Затем она дополнительно крепится к мауэрлату с двух сторон стальным уголком;
- Зубом и шипом . Такой способ обычно применяют для крепления СН к затяжке. Принцип его основан на том, что в торце запиленной СН выбирают шип, а в затяжке – паз. Кроме того, сама нога упирается в так называемый зуб, т.е. выступ в затяжке, которые принимает на себя распорную нагрузку.
Надо сказать, что в последнее время крепление типа зуб с шипом применяется редко, так как гораздо проще использовать специальные крепежные элементы, те же уголки и пластины;
- Путем запила . В этом случае СН запиливается так, чтобы на стыке с мауэрлатом образовался прямой угол, в результате чего стропило не только ложится на брус, но и упирается в его боковую поверхность, передавая таким образом распорную нагрузку. Надо сказать, что вместо запила можно закрепить брусок, как показано на схеме ниже.
Соединение стропила и конькового прогона
Соединение СН и прогона может быть выполнено следующим образом:
- При помощи паза. В СН выполняются два ответных запила, в результате чего после стыка стропил образуется паз под коньковый прогон;
- Жестким защемлением. Принцип основан на том, что под прогоном и над ним устанавливаются затяжки;
- Путем запила. Это наиболее простой и распространенный способ, принцип которого основан на запиливании СН для максимального прилегания к балке. При этом фиксация осуществляется стальным уголком.
Вот, пожалуй, и все основные нюансы сборки стропильных систем.
Вывод
Мы с вами выяснили из каких деталей состоят стропильные системы, каких видов они бывают и как осуществляется соединение основных их элементов. Если какие-то моменты я упустил или что-то вам непонятно – пишите комментарии, и я с радостью отвечу на ваши вопросы.
12 декабря 2017г.Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!
Стропильная система – каркас крыши дома, который несет на себе и равномерно распределяет вес кровельного пирога, порой доходящий до 500 кг/м2. Надежность этого своеобразного остова зависит от трех факторов: точности расчета, исходя из чего подбирается количество и сечение опорных элементов, материал, из которого он изготавливается, а также от правильности технологии крепления. Зная, как правильно крепить стропила, можно существенно увеличить несущую способность каркаса, сделав его более прочным и надежным. Ошибки в монтаже, напротив, приводят к ощутимым потерям прочности и деформациям крыши. В этой статье мы расскажем об основных видах и способах креплений, с помощью которых можно качественно установить стропила своими руками.
Стропильный каркас крыши дома – система взаимосвязанных опорных элементов из дерев или металла, которые придают конструкции форму, уклон, а также равномерно распределяют ее вес между несущими стенами. Его главным компонентом являются стропильные ноги, представляющие собой установленные под углом балки, которые соединяются попарно вдоль ската, образуя в верхней точке своего соединения конек. Существует две основных разновидности стропил:
- Наслонные. Наслонными стропилами называют опорные элементы, которые в конструкции крыши имеют две точки опоры – на коньковый прогон и мауэрлат. Стропильная система такого типа используется в сооружениях, имеющих внутри одну или более несущие стены, на которые можно «наслонить» стропила. Такое крепление стропил позволяет разгрузить их за счет использование дополнительных вертикальных опор.
- Висячие. Висячими называются элементы, которые имеют только одну точку опоры, располагающуюся там, где происходит крепление стропил к стене или мауэрлату. Стропильная система висячего типа испытывает нагрузку не только на изгиб, но и на распирание, поэтому она усиливается горизонтальными компенсирующими элементами (ригелями, затяжками, схватками).
Обратите внимание! В большинстве наиболее популярных стропильных систем осуществляется крепление стропил к мауэрлату. Мауэрлатом называют массивный брус или балку с сечением 150х150 мм или 200х200 мм, укладываемый вдоль несущих стен сооружения, на которые впоследствии будут опираться стропильные ноги. Он смягчает давление на стены дома, а также равномерно распределяет вес кровельного пирога. Прикрепить мауэрлат к верхнему поясу стен можно с помощью анкерных болтов или вмурованных металлических шпилек.
Основные соединительные узлы
Стропильный каркас называют системой, потому что все его элементы тесно взаимосвязаны и зафиксированы, в результате чего конструкция крыши приобретает устойчивую форму, жесткость и высокую несущую способность. Каждый соединительный узел между его частями является уязвимым местом, которое может легко деформироваться под нагрузкой, поэтому все крепления должны выполняться строго по технологии. Опытные мастера выделяют типы соединений в конструкции кровли:
- Крепление стропил к коньковому брусу. Этот соединительный узел характерен только для наслонных стропильных систем, в которых верхней частью стропильная нога опирается на коньковый прогон, закрепленный на вертикальных стойках. Крепление стропил к нему может выполняться с помощью металлических накладок, гвоздей или скользящих креплений-ползунов.
- Крепление стропил к мауэрлату. Наиболее важным крепежным узлом стропильного каркаса считается место соединения мауэрлатного бруса со стропильными ногами. Зафиксировать стропила на нем можно с помощью гвоздей, металлических уголков или деревянных брусков.
- Соединение стропил между собой. Чтобы удлинить стропильные ноги, если длина ската превышает стандартную длину пиломатериалов, их собирают из нескольких элементов, соединенных между собой с помощью гвоздей, клея или металлических накладок.
- Соединение стропильных ног с вспомогательными опорными элементами. В конструкции стропильного каркаса стропила могут соединяться с затяжкой, ригелем или подкосами для увеличения жесткости, прочности и несущей способности.
Учтите, что любые запилы, выполняемые, чтобы прикрепить стропила к балкам, мауэрлату или другим конструктивным элементам каркаса приводят к уменьшению их прочности, поэтому опытные мастера рекомендуют соединять их между собой с помощью уголков и накладок.
Способы фиксации
Решая вопрос, как крепить стропила к мауэрлату или коньковому прогону, необходимо правильно подобрать крепежную фурнитуру. Современный строительный рынок располагает огромным ассортиментом разнообразных по конструкции и размеру креплений. Главными критериями выбора крепежа являются материал, использованный для изготовления стропила, их сечение, а также вид нагрузки, которому они подвергаются. Существуют следующие способы крепления стропил:
Опытные мастера считают, что наиболее надежным способом фиксации стропил является использование металлических уголков, которые прочно соединяют деревянные элементы между собой, жестко фиксируя угол между ними. Уголок, перекрывающий стык между стропильной ногой и коньковым брусом или мауэрлатом, служит своеобразным распором между ними.
Разновидности креплений
Дерево — природный материал, который в процессе выравнивания влажности и высыхания дает значительную усадку, из-за чего линейный размеры сооружения изменяются. Именно поэтому опытные мастера рекомендуют возводить крышу для брусовых и бревенчатых домов, спустя год после постройки, когда процесс усадки переходит из активной в пассивную фазу. Если зафиксировать деревянные элементы каркаса жестко, то после высыхания крыша дома может деформироваться. Поэтому для соединения стропил используют следующие виды креплений:
Интересно, что существует несколько вариантов комбинаций подвижных и неподвижных соединительных узлов. Наиболее распространёнными являются стропильные системы с одним жестким и двумя скользящими креплениями, которые обеспечивают достаточную подвижность при высокой прочности и жесткости конструкции.
Виды крепежных элементов
Среди опытных кровельщиков не стихают споры, чем эффективнее выполнять крепление стропил к балкам перекрытия и мауэрлату. Однако, в большинстве случаев загвоздка в том, что в данных условиях практичнее использовать – гвозди или саморезы. Оба эти крепежные элемента обладают своими достоинствами и недостатками:
- Гвозди хороши тем, что для их забивания необходим только молоток, который есть в каждом хозяйстве. Однако, некоторые мастера сетуют на то, что забивать их вручную слишком долго. Стоит напомнить, что для фиксации стропил используются специальные зазубренные гвозди, которые надежно сцепляются с древесиной.
- Для сборки стропильного каркаса используют оцинкованные саморезы, которые не боятся коррозии. За счет резьбы они прочно ввинчиваются в толщу древесины, надежно фиксируя элементы между собой. Завинчивать их быстро и удобно с помощью портативного шуруповерта. Минус этого вида крепежа в том, что при демонтаже удалять саморезы из дерева долго и муторно.
Большинство опытных кровельщиков сходятся на том, что для фиксации стропильных ног лучше использовать оцинкованные ершенные гвозди, длина которых на 5-3 мм превосходит толщину пиломатериалов. Правильно подобранные крепежные элементы – залог качественной и долговременной фиксации каркаса крыши, которой будет не страшны ни механические воздействия, ни ветровая нагрузка.
Видео-инструкция
В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые все вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов ее организации накопилось немало, и каждая имеет свои особенности в построении узлов и врубок. Подробнее о том, какой может быть стропильная система двухскатной крыши и как при этом должны крепиться стропила и другие элементы системы поговорим подробнее.
Конструкция стропильной системы двускатной крыши
В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).
Теперь о составляющих системы и их назначении:
- Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
- Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
- Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
- Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
- Лежни — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
- Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
- Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.
В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».
Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.
С висячими стропилами
Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.
Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.
Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами
Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов
Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.
Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).
На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.
Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы
Для мансардных крыш
Вариант с установкой ригеля — используется при . В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.
Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.
При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.
Для больших домов
При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.
При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).
Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.
Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки
При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.
С наслонными стропилами
В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.
Безраспорные схемы и узлы врубок
Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.
Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.
Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом — не более сечения балки. Глубина врубки — не более 0,25 ее высоты.
Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.
Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.
Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.
Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.
Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках
Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.
Варианты стропильных систем со схватками
Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.
К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.
Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.
Системы наслонных стропил с подкосами
В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).
Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.
Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса
Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.
Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.
Система для домов с двумя внутренними несущими стенами
Если в доме есть две несущие стены, устанавливают две подстропильные балки, которые расположены над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются лежни, нагрузка от подстропильных балок передается на лежни через стойки.
В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.
В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.
Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.
Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона
Для крепления стоек используются гвозди дляной 150 мм и болты 12 мм. Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.
Проектируя любое жилое строение, архитекторы особое внимание уделяют крыше, так как она выполняет не одну, а сразу несколько функций, в зависимости от ее конструктивных особенностей. Нужно сказать, что далеко не всех будущих домовладельцев удовлетворяет обычная двухскатная крыша, хотя ее можно назвать самой надежной, так как она имеет всего две скатные плоскости и один стык между ними. Многих привлекают более сложные конструкции, которые добавляют строению особую привлекательность и оригинальность. Другие, более практичные домовладельцы, предпочитают мансардные конструкции, которые одновременно способны выполнять роль кровли и второго этажа.
Основой любой крыши является индивидуальная стропильная система, имеющая свои конструктивные особенности. Сделать выбор нужного каркаса крыши будет значительно проще, если заранее разобраться какие же виды и схемы стропильных систем используются в строительной практике. После получения подобной информации станет более понятно, насколько сложны такие конструкции в монтаже. Особенно это важно знать, если каркас для крыши предполагается возводить самостоятельно.
Основные функциональные задачи стропильных систем
При обустройстве скатных конструкций крыш, стропильная система является каркасом для покрытия и для удержания материалов «кровельного пирога». При грамотном монтаже каркасной конструкции будут создаваться необходимые условия для правильной и неутепленных типов кровель, защищающих стены и внутреннее пространство дома от различных атмосферных воздействий.
Кровельная конструкция также всегда является завершающим архитектурным элементом экстерьерного оформления строения, своим видом поддерживая его стилистическое направление. Тем не менее, конструктивные особенности стропильных систем в первую очередь должны соответствовать требованиям прочности и надежности, которым должна соответствовать крыша, и лишь затем уже – эстетическим критериям.
Каркас стропильной системы формирует конфигурацию и угол наклона крыши. Эти параметры во многом зависят от природных факторов, характерных для конкретного региона, а также от желания и возможностей домовладельца:
- Количество осадков в разные периоды года.
- Направление и средняя скорость ветра в местности, где будет возводиться постройка.
- Планы по применению пространства под крышей – обустройства в нем жилых или нежилых помещений, или же использования его лишь в качестве воздушной прослойки для термоизоляции расположенных ниже помещений.
- Разновидность планируемого материала кровельного покрытия.
- Финансовые возможности домовладельца.
Атмосферные осадки и сила потоков ветра дают весьма чувствительную нагрузку на строение кровли. Например, в регионах с обильными снегопадами не стоит выбирать стропильную систему с небольшим углом наклона скатов, так как снеговые массы будут задерживаться на их поверхности, что может привести к деформации каркаса или кровельного покрытия или к протеканиям.
Если же местность, где будет производиться стройка, славится своими ветрами, то лучше выбирать конструкцию с небольшим уклоном ската, чтобы случающиеся резкие порывы не сорвали отдельных элементов крыши и кровли.
Основные элементы конструкции крыши
Детали и узлы стропильных систем
В зависимости от выбранного вида стропильной системы, используемые элементы конструкции могут значительно разниться, однако, существуют детали, которые присутствуют и в простых, и в сложных системах крыш.
К основным элементам стропильной системы скатной крыши относятся:
- Стропильные ноги, формирующие скаты кровли.
- - деревянный брус, закрепляемый на стенах дома и служащий для фиксации на нем нижней части стропильных ног.
- Конек - это стык каркасов двух скатов. Он обычно является самой высокой горизонтальной линией крыши и служит опорой, на которой закрепляются стропила. Конек может быть сформирован стропилами, скрепленными между собой под определенным углом или же зафиксированными на коньковой доске (прогоне).
- Обрешетка - это рейки или брус, монтируемые на стропила с определенным шагом и служащие основой для настила выбранного кровельного материала.
- Подпорные элементы, куда можно отнеси лежни, прогоны, стойки, подкосы, стяжки и другие детали, служат для повышения жесткости стропильных ног, поддержки конька, связывания отдельных деталей в общую конструкцию.
Кроме упомянутых деталей конструкции, в нее могут быть включены и другие элементы, функции которых направлены на упрочнение системы и оптимальное распределение нагрузок крыши на стены строения.
Стропильная система подразделяется по нескольким категориям в зависимости от разных особенностей своей конструкции.
Чердачное пространство
Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.
Конструкцию скатных крыш можно разделить на бесчердачные и чердачные. Первый вариант называется именно так оттого, что пространство под крышей имеет небольшую высоту и используется только в качестве утепляющей сверху помещения здания воздушной прослойки. К таким системам обычно относится или же имеющая несколько скатов, но расположенных под очень незначительным углом.
Чердачная конструкция, имеющая достаточно большую высоту конька, может использоваться по-разному, быть утепленной и неутепленной. К таким вариантам можно отнести мансардный или же двухскатный вариант. Если выбирается кровля с высоким коньком, то в обязательном порядке необходимо учитывать ветровые нагрузки в регионе, где выстроен дом.
Уклон скатов
Чтобы определить оптимальный наклон скатов крыши будущего жилого строения, в первую очередь нужно присмотреться к уже выстроенным малоэтажным соседским домам. Если они стоят уже не один год и стойко выдерживают ветровые нагрузки, то их конструкцию смело можно брать за основу. В том же случае, когда владельцами поставлена цель создать эксклюзивный оригинальный проект, непохожий на стоящие рядом постройки, необходимо ознакомиться с конструктивными и эксплуатационными особенностями различных стропильных систем и произвести соответствующие расчеты.
Следует учитывать, что от того, насколько велик уклон скатов крыши, зависит изменение касательных и нормальных значений силы ветра — чем круче угол наклона, тем большее значение имеют нормальные силы и меньше касательные. Если крыша пологая, то на конструкцию больше влияет касательная нагрузка ветра, так как увеличивается подъемная сила с подветренной стороны и уменьшается с наветренной.
Зимняя снеговая нагрузка тоже должна быть учтена при проектировании кровли. Обычно этот фактор рассматривается в комплексе с ветровой нагрузкой, так как с наветренной стороны снеговая нагрузка будет гораздо ниже, чем с подветренного ската. Кроме этого, на скатах существуют места, где обязательно будет собираться снег, давая большую нагрузку на эту область, поэтому ее следует укрепить дополнительными стропилами.
Уклон скатов крыш может варьироваться от 10 до 60 градусов, и он должен быть выбран не только с учетом консолидированной внешней нагрузки, но и в зависимости от кровельного покрытия, которое планируется использовать. Этот фактор учитывается потому, что кровельные материалы различаются по своей массе, для их закрепления требуется различное количество элементов стропильной системы, а значит, будет разниться и нагрузка на стены дома, и насколько она будет большой, тоже зависит от угла уклона крыши. Немаловажное значение имеют и особенности каждого покрытия по сопротивляемости проникновению влаги – многим кровельным материалам в любом случае необходимо тот или иной уклон для обеспечения свободного схода ливневой воды или тающего снега. Кроме этого, выбирая уклон крыши, нужно заранее продумать то, как будет осуществляться процесс очистки и ремонтных работ на кровле.
Планируя тот или иной угол скатов крыши нужно знать, чем меньше стыков между листами покрытия, и чем они герметичнее, тем меньше можно делать уклон ската, конечно, если не предполагается устроить в чердачном пространстве жилое или хозяйственное помещение.
Если же для покрытия кровли используется материал, состоящий из небольших элементов, например, керамическая черепица, то уклон скатов нужно делать достаточно крутым, чтобы вода никогда не задерживалась на поверхности.
Учитывая вес кровельного материала, нужно знать – чем тяжелее покрытие, тем угол скатов должен быть больше, так как в этом случае нагрузка правильно распределится на стропильную систему и несущие стены.
Для покрытия крыши могут быть использованы следующие материалы: или профильный лист, оцинкованная сталь, волнистые асбестобетонные и битумно-волокнистые листы, цементная и керамическая черепица, рубероид, мягкая кровля и другие кровельные материалы. Ниже на иллюстрации показаны допустимые углы крутизны скатов для различных типов кровельных покрытий.
Базовые конструкции стропильных систем
В первую очередь стоит рассмотреть базовые виды стропильных систем относительно расположения стен дома, которые применяются во всех конструкциях крыш. Базовые варианты разделяют на наслонную, висячую, а также комбинированную, то есть включающую в свою конструкцию элементы и первого, и второго типа систем.
крепления для стропил
Наслонная система
В постройках, где предусмотрены внутренние несущие стены, чаще устанавливается наслонная стропильная система. Монтировать ее гораздо проще, чем висячую, так как внутренние несущие стены обеспечивают для ее элементов надежную опору, а кроме того, для этой конструкции потребуется меньшее количество материалов.
Для стропил в этой системе определяющей опорной точкой является коньковая доска, на которой они и закрепляются. Безраспорный вид наслонной системы может быть обустроен в трех вариантах:
- В первом варианте верхняя сторона стропил фиксируется на коньковой опоре, называемой скользящей, а нижняя их сторона закрепляется путем врубки к мауэрлату. Дополнительно стропила в нижней части фиксируется к стене с помощью проволоки или скоб.
- Во втором случае стропила в верхней части подрезаются под определенным углом и соединяются между собой при помощи специальных металлических пластин.
Нижний же край стропильных ног крепится к мауэрлату подвижными креплениями.
- В третьем варианте стропила жестко скрепляются в верхней части брусками или обработанными досками, расположенными горизонтально, параллельно друг другу с обеих сторон соединенных под углом стропил, а между ними защемляется коньковый прогон.
В нижней части для закрепления стропил, так же, как и в предыдущем случае, применяются скользящие крепления.
Необходимо пояснить, почему для фиксации стропил на мауэрлате часто используются именно скользящие крепления. Дело в том, что они способны избавить несущие стены от излишнего напряжения, так как стропила не зафиксированы жестко, и при усадке строения они имеют возможность сдвигаться, не деформируя при этом общей конструкции кровельной системы.
Этот вид крепления применяется только в наслонных системах, что также отличает их от висячего варианта.
Однако в некоторых случаях для наслонных стропил применяют распорную систему, в которой нижний конец стропил жестко фиксируется к мауэрлату, а чтобы снять нагрузку со стен в конструкцию встраиваются затяжки и подкосы. Этот вариант и называется комплексным, так как включает в себя элементы наслонной и висячей системы.
