Стропильная система , бесспорно, является важнейшим структурным элементом любой скатной крыши. Последствием ее неправильной установки может стать не только деформация кровли, требующая дорогостоящего ремонта, но и полное обрушение крыши на голову несостоятельного строителя.
На устойчивость стропильной системы к различным нагрузкам влияют следующие четыре основных фактора:
- прочность креплений стропил к коньку и мауэрлату;
- верный расчет опорной конструкции для стропил в зависимости от длины пролета;
- выбор стропильного материала;
- шаг между стропилами.
Темой этой статьи является выбор материала и шага между стропилами с учетом предполагаемого типа кровли.
На чем основываются расчеты?
При проведении расчетов учитываются четыре главных показателя:
Наиболее важным является расчет максимальной нагрузки на крышу, состоящей из:
- веса стропил,
- веса обрешетки,
- веса кровельного материала и утеплителя,
- снеговой нагрузки (справочная информация, уникальная для каждого региона),
- ветровой нагрузки (тоже справочная информация),
- веса человека (при необходимости ремонта или чистки, 175 кг/кв.м).
Для проведения точных расчетов специалисты используют особые формулы из сопромата, но при постройке частного можно воспользоваться приблизительными рекомендациями.
Методика вычисления расстояния между стропилами
Расчет точного расстояния между стропилами основывается на результатах предварительного вычисления максимально допустимого шага. Чтобы произвести это вычисление, учитывают общую нагрузку, конструкцию крыши и используемый на стропильные ноги материал.
Методика расчета шага каркаса крыши:
- Замерить длину крыши от торца до торца.
- Полученное расстояние поделить на максимальный размер шага.
- Полученное значение округлить до большего целого . Это количество межстропильных пролетов.
- Общую длину крыши поделить на количество пролетов . Это искомый размер шага стропил.
- К количеству пролетов добавить единицу .Это необходимое количество стропил.
Для некоторых видов кровельного материала желательно применять фиксированные расстояния между стропилами, в таком случае на одном из торцов крыши устанавливается дополнительное стропило с нестандартным шагом.
Шаг стропильной ноги в зависимости от материала
Можно увеличивать по мере увеличения прочности материала, из которого они изготовлены. Чаще всего к каждому кровельному материалу указывается необходимый под него шаг стропил и допустимые сечения стропильных ног с учетом нагрузки.
Эти рекомендации носят региональный характер и применимы к центральной полосе России и более южным регионам. Перед разработкой чертежа стоит обязательно проверить уровень ветрового давления и заснеженности в своем регионе, и скорректировать шаг и/или сечение стропил.
В тех регионах, где снеговая нагрузка значительно превышает ветровую, рекомендуется применение крыш со скатом 35 – 45 градусов.
Стропильная система в частных домах чаще всего выполняется из бревен диаметром 12 – 22 см , бруса/доски толщиной 40 – 100 мм и шириной 150 – 220 мм . При расчетах можно допустить применение вместо бревен определенного диаметра брусьев аналогичной ширины, толщиной 100 мм .
Стропильная конструкция под профнастил
Стропильная конструкция под керамическую черепицу
Керамическая черепица имеет существенные отличия от других видов кровельных материалов, которые необходимо учитывать при проектировании стропильной системы под нее:
- В 5 – 10 раз больший вес, приводящий к удвоению веса всей крыши . Это приводит к необходимости использовать частый шаг (0,6-0,8 метра ) и увеличенную на 25% площадь сечения стропил.
- Мелкосборный характер материала. Увеличивает требования к точности установки поперечной обрешетки. Шаг обрешеточного бруса, допустимые сечения и углы установки всегда указываются в инструкции к каждой конкретной модели черепицы.
Существуют модели черепицы, предназначенные для установки под углом 12 – 60 градусов , рядовые модели рекомендуется монтировать под углом 20 – 45 градусов . Для обрешетки чаще всего используют брус 50х50 мм .
Стропильная конструкция под металлочерепицу
Металлочерепица по сути представляет собой менее жесткий и более легкий декоративный вариант профнастила, поэтому требования по стропильной системе, в частности по рекомендуемым сечениям стропильных ног, во многом совпадают.
Особенностью стропильной конструкции под металлочерепицу можно назвать значительное уменьшение шага обрешетки, который должен быть равен длине продольной волны (30 см для большинства видов). Это приводит к необходимости уменьшить расстояние между стропилами до 0,6 – 1 м , для снижения расходов пиломатериала на обрешетку. Угол ската крыши выбирается от 22 до 45 градусов .
Стропильная конструкция под ондулин
Ондулин – шифер на основе стекловолокна и битума, выпускается только одним производителем и имеет унифицированные технологические нормы по установке:
- допустимый угол монтажа – 5 – 45 градусов ;
- расстояние между стропилами – 60 см при угле ската до 15 градусов, до 90 см – при угле более 15 градусов ;
- обрешетка – сплошная фанерная на склоне до 10 градусов , доска 30х100 мм с шагом 45 см на склоне 10 – 15 градусов , брус 40х50 мм с шагом 60 см на склоне свыше 15 градусов.
Учитывая небольшой вес материала, сечение стропильных ног подбирается исходя из тех же рекомендаций, что и для профнастила.
Стропильная конструкция под покрытие из шифера
Шифер – традиционный, достаточно жесткий и тяжелый кровельный материал, хрупкий, но устойчивый к постоянным нагрузкам. Такие свойства меняют рекомендации по оптимальному устройству стропильной системы в сторону использования более прочных элементов и увеличения шага между ними:
- Из-за низкой герметичности нежелательно использовать шиферные крыши с углом ската менее 22 градусов. При необходимости монтажа такой крыши в качестве инструкции можно использовать рекомендации по установке ондулина, с поправкой на универсальный шаг обрешетки – 55 см.
- Допустимый угол для установки стропил под шифер – до 60 градусов.
- Шаг установки выбирается от 0,8 до 1,5 м , в зависимости от сечения стропильной ноги, нагрузки и наличия обрешеточного материала.
- Материал на стропила подбирается несколько большего сечения, чем для легких кровель . Для наиболее популярного шага 1,2 м берется брус сечением от 75х150 до 100х200 мм , в зависимости от длины пролета между опорами.
- Материал под обрешетку подбирается в соответствии с величиной расстояния между стропилами – брус 50х50 мм до 1,2 м, брус 60х60 мм – 1,2 м и более.
- Шаг обрешетки подбирается таким образом, чтобы каждый лист лежал на трех брусьях, и имел нахлест на 15 см с соседним. Учитывая стандартную длину листа 1,75 м , используется шаг 80 см .
Стропила для односкатной и двускатной кровли
Какое расстояние стропил для односкатной кровли? Односкатная крыша не требует сложной стропильной конструкции. Стропила укладываются от стены к стене, чаще всего без использования мауэрлата, прямо на венец.
Отсутствие дополнительных ребер жесткости устанавливает максимальный угол уклона – 30 градусов и допустимую длину пролета – менее 6 м (для деревянных стропил). Оптимальный угол – 15 – 20 градусов .
Такие крыши обычно не подвержены ветровым нагрузкам, но требуют защиты от осадков. В регионах, где давление ветра сравнимо со снеговой нагрузкой, правильная установка односкатной крыши “по ветру” способна привести к самоочищению кровли.
Двухскатная крыша
представляет собой систему параллельных треугольников, соединенных между собой мауэрлатом и коньком. Существует множество элементов для прочного скрепления сторон треугольника между собой и передачи нагрузок от стропильных ног стенам – стойки, стяжки, укосины, опорные балки и так далее.
Шаг между стропилами двускатной крыши делают с учетом размера теплоизолятора, который укладывают между ними. Примерный шаг между стропильными ногами 1-1,2 метра
Прочность жесткого треугольника возрастает по мере приближения его формы к равнобедренному, поэтому при повышении угла ската до 60 градусов можно расширять шаг между стропилами.
Однако, это также приведет к увеличению расхода материала и к многократному усилению парусности крыши. Оптимальный угол уклона для снежных регионов – 45 градусов , для ветреных – 20 градусов .
Расстояние между стропилами крыши мансардного типа определяет, какая часть нагрузки приходится на каждый элемент. При проектировании вальмовой кровли шаг стропил должен составлять от 60 см до 1 м.
- Верное крепление стропил не менее важно, чем правильный расчет конструкции. Перед самостоятельным монтажом крыши стоит взять урок у опытного плотника и почитать обучающую литературу.
- При выборе шага стропил не забывайте о теплоизоляции. Все виды утеплителя способны немного сжиматься, поэтому покупать их можно по приблизительному размеру. Наиболее часто выпускаемые размеры – 60, 80, 100, 120 см.
- Для крыш с уклоном от 45 градусов и более можно не учитывать вес человека на крыше. Это снимает 175 килограмм расчетной нагрузки на квадратный метр и позволяет ставить стропила в среднем на 20% реже.
- Снежную и ветровую нагрузку в регионах России можно узнать по нормативным документам – картам в приложении Ж к .
- В сети существует множество онлайн-калькуляторов для крыши , способных если не рассчитать верно все нюансы, то хотя бы посоветовать подбор верного сечения для стропила.
В любом здании важную роль играет кровельная конструкция. От ее качества и прочности зависит конечная стоимость проекта и срок эксплуатации постройки. Именно эта часть будет принимать на себя большую часть атмосферных воздействий. Прочность крыши во многом зависит от выбора, грамотного расчета и установки стропильной системы.
Существует две разновидности конструкции крыш с применением стропил: наслонные и висячие стропильные системы. В этой статье обсудим последний вариант, разберем в каких случаях он применим, как устроен и существующие разновидности.
Стропила - основная часть конструкции крыши, воспринимающая на себя всю нагрузку. Выбор висячих или наслонных конструкций зависит от наличия внутренних несущих стен в здании. Если они есть, тогда стропила будут через стойку опираться на них и такая схема называется наслонной. В противном случае основаниям служат только внешние несущие стены, при этом максимальное расстояние между ними может быть до 14 метров.
Хотя висячие стропила находятся под уклоном, они не распирают стены, а передают лишь строго вертикальные нагрузки. Это достигается за счет применения растяжки в основании крыши. Их изготавливают из брусьев и в зависимости от требуемой длины могут быть цельными или составными. Если требуется использовать двойную растяжку, тогда делают соединение внахлест, косым или прямым зубом, накладками и так далее.
Сами стропильные ноги могут быть сделаны из бревен, бруса или обрезной доски. Перед тем как использовать, их обрабатывают специальными средствами, защищающими от плесени, грибка, воспламенения и гниения.
Висячая стропильная система применима в жилых домах, торговых складах и на промышленных объектах.
Факторы, влияющие на расчет конструкции
Перед началом возведения крыши с висячими стропилами необходимо сделать грамотный расчет. Он поможет подобрать подходящие материалы, определить необходимую разновидность и сэкономить средства, сохранив прочность конструкции. Хотя это можно сделать самостоятельно, лучше довериться специалисту, тогда под такой крышей будет спать спокойнее. Для безошибочного расчета потребуется следующая информация:
- габариты постройки;
- материалы стен;
- схема расположения дополнительных опорных элементов, например, колон;
- наличие мансардного этажа;
- несущая способность стен;
- форма крыши.
С помощью этих данных определяется материал для стропил, сечение и с каким шагом проводить монтаж.
Кроме того, мастера-кровельщики учитывают климатические условия (количество осадков, сила и направление ветра). Исходя из этой информации принимается решение об угле наклона и выборе кровельного материала.
Основные элементы конструкции
Перед тем как приступить к изучению разновидностей и особенностей конструкций висячих стропил, необходимо познакомиться с основными элементами крыши. Это поможет лучше представить систему и не запутаться в понятиях.
В строительстве такой крыши используется шесть основных элементов:
- Мауэрлат. Брус с сечением 100х100 или 150х150 мм расположенный на верхнюю часть несущих стен. На них опираются стропильные ноги. Основная задача этой части - равномерно распределить нагрузку и передать ее на фундамент.
- Стропильные ноги. Основа ската крыши. Обычно применяют обрезную доску с сечением 50х150 или 100х150 мм. Между отдельными элементами выдерживается шаг в 0,6-1,2 м. Габариты и расстояние зависят от планируемой нагрузки и несущей способности стен.
- Затяжка. Горизонтальная балка или доска, закрепляющаяся на противоположных нижних частях конструкции. Основная задача - сдерживать распирающую нагрузку от стропил.
- Ригель. По сути, та же затяжка, только расположенная возле конька. На эту часть приходится больше нагрузки, поэтому применяют более прочный брус.
- Бабка. Подвесной элемент, расположенный под коньком, поддерживающий слишком длинную затяжку. Может быть деревянным или металлическим.
- Подкос. Подпорки, применяемые на зданиях с большими пролетами. Они помогают избежать слишком сильного провисания стропил. Опорой для подкосов служит бабка.
Некоторые схемы висячей стропильной системы сохраняют необходимую прочность без использования мауэрлата.
Разновидности конструкций висячих стропил
Выбор той или иной схемы для устройства висячих стропил зависит пролета между несущими стенами. Чем больше это расстояние, тем сложнее конструкция и большее количество дополнительных элементов требуется.
Базовая трехшарнирная треугольная арка
Это основа всей конструкции, имеет форму треугольника. Собирается из двух стропильных ног, которые скрепляются в коньке. Нижние части соединяются деревянной затяжкой. Максимально допустимая высота в коньке равна шестой части длины пролета. При этом такую конструкцию разрешается использовать только в зданиях между стенами которого не больше 6 метров.
В таком изделии стропила испытывают только изгибающие нагрузки, а затяжка - растягивающие. В основании разрешается использовать металлический прут, или тяж. Но обычно оставляют дерево, так как оно выполняет роль балок для чердачного перекрытия.
Шарнирная арка с бабкой
Такая система применяется в зданиях с пролетом больше 6 метров. Затяжка такой длины будет сильно прогибаться, а чтобы избежать этого используют бабку. Обычно подвес изготавливают из бруса, но в некоторых ситуациях берут металлический прут. Элемент из металла хорошо переносит растягивающие нагрузки, имеет небольшой вес.
При помощи бабки кровельщики настраивают степень прогиба горизонтальной части. На такой длине затяжку делают из двух равных частей, и стыкуют их точно под подвесом. Применяют разные соединения узлов: косые или прямые прирубы, закрепленные болтами. Между собой подвес и затяжку закрепляют хомутом.
Шарнирная арка с приподнятой затяжкой
Этот вариант подразумевает установку затяжки недалеко от конька. Хотя в этом положении деталь испытывает большие нагрузки, но так появляется возможность обустроить мансардный этаж. Настроить высоту потолков можно поменяв высоту крепления затяжки.
В такой ситуации стропилины приходится опираться на мауэрлат. Так как с увеличением нагрузки, повышением влажности и температуры меняются размеры балок используют скользящее соединение. Они изготавливаются из металла и крепятся напрямую к мауэрлату и стропилам. Благодаря такой конструкции крыша сохраняет свою геометрию и может «дышать».
Зимой, на скатах, висячие стропила с затяжкой испытывают различную снеговую нагрузку. Из-за этого появляется угроза перекоса и появления протечек. Поэтому в подобных конструкциях концы стропил выносят за пределы стен.
При устройстве мансардного этажа с приподнятой затяжкой, балка служит основой для крепления потолка. Для того чтобы она не провисала используют более толстые брусья. В некоторых ситуациях устанавливают подвесы, соединяющие затяжку и конек. Если балка слишком длинная используют несколько навесных креплений.
Шарнирная арка с ригелем
Единственное отличие в этой конструкции от предыдущей заключается в способе реализации узлов крепления стропильных ног. Они жестко закрепляются на мауэрлате и больше не могут свободно менять свое положение. Для этого используют гвозди, саморезы, металлические накладки.
В связи с изменением способа крепления, действие нагрузок так же изменяется. Теперь стропила распирают несущие стены. Из-за этого затяжка начинает испытывать сжатие и в такой позиции она называется ригелем.
Если расчеты показывают большую нагрузку, тогда в дополнение к крыше с ригелем в нижней части конструкции устанавливают классическую затяжку. В таком случае крепление к мауэрлату не понадобится. Получается первая описанная конструкция с дополнительной балкой под коньком.
Арка с бабкой и подкосами
Пролеты длиной до 9 до 14 метров требуют усиление конструкции подкосами. В этой ситуации начинают прогибаться стропильные балки. При наслонной конструкции крыши подкосы упирают во внутреннюю несущую стену. В нашем случае единственным доступным упором является бабка. Тут изменяются все нагрузки, действующие на каркас: стропила давят на подкосы, они растягивают подвес и притягивают конек, далее нагрузка распределяется по стропилам, сжимая их.
Все схемы висячих стропильных систем требуют точного расчета, учитывающего внешние и внутренние нагрузки. Единственным недостатком можно считать сложность монтажа. Приходится либо подавать готовые конструкции краном, либо собирать их на высоте. Но, в некоторых ситуациях других вариантов собрать крышу нет.
Еще на этапе проектирования постройки необходимо определиться с вариантом конструкции стропильной системы крыши. Впрочем, выбор несложен. При наличии внутренней капитальной стены-перегородки, для формирования крыши используют наслонные стропила. Если таких перегородок нет, то устанавливают висячие стропила, которые опираются исключительно на внешние стены.
Висячие стропила находят свое применение в строительстве однопролетных домов, производственных зданий, цехов, торговых павильонов, при устройстве мансард без внутренних стен.
Особенности конструкции висячих стропил
Почему стропила называют «висячими»? Потому что они в буквальном смысле зависают в межпролетном пространстве, опираясь только на внешние стены. Внутренней опоры нет никакой. Тем не менее, висячие системы, благодаря своей конструкции, не прогибаются и способны перекрыть пролеты до 14-17 м!
Конечно, висячие стропила – это только часть стропильной системы, сами по себе они не используются. Только в связке с другими элементами (затяжками, бабками, ригелями, подкосами и т.п.), вместе с которыми стропила образуют фермы или арки.
В случае с висячими стропилами, простейшую ферму составляют из двух стропильных балок, соединенных в верхней точке под углом (в виде треугольника). По горизонтали стропила скрепляют затяжкой, которая обычно представляет собой деревянную балку. Но она может быть и металлической, например, сделанной из профильного металла. Тогда такую затяжку называют тяжем.
Затяжка выполняет важную функцию. Стропила, скрепленные в коньке и упертые в стены, стремятся разъехаться в стороны. А затяжка удерживает их, позволяя сохранить треугольную форму арки. Возникающий распор на стены не передается, а горизонтальные усилия нейтрализуются. Таким образом на наружные стены при использовании висячих стропил воздействуют только вертикальные усилия.
Затяжка не обязательно располагается в нижней части фермы, иногда она сдвигается вверх, ближе к коньку. Это зависит от типа конструкции арки, от того, какую работу должна выполнять затяжка. Если затяжка находится у основания стропил, то одновременно она служит и балкой перекрытия нижележащего этажа. При устройстве мансарды удобно располагать затяжку (ригель) выше основания стропильных ног, чтобы появилась возможность устроить этаж с полноценной высотой потолка.
Если пролет между стенами составляет более 6 м, висячие стропила для прочности подпирают раскосами и подвесами (бабками). А затяжку делают не цельной, а состоящей из двух срощенных балок.
Существует несколько вариантов конструкций с использованием висячих стропил. Рассмотрим их все по отдельности.
Конструкция #1. Треугольная шарнирная арка
Простейшая ферма в виде треугольника. Состоит из двух стропильных балок, сходящихся в коньке. Нижние основания упираются в горизонтальный брус. В нижней части «треугольника» закрепляют затяжку. Чтобы система работала правильно, высота конька в конструкции не должна быть меньше 1/6 пролета фермы.
Эту схему можно назвать классической. В ней стропила работают на изгиб, стремяться разъехаться в стороны, а затяжка удерживает их и получает растягивающие нагрузки (работает на растяжение). Несущим элементом затяжка не является, поэтому ее можно заменить на тяж из металлопроката.
Для снижения степени изгиба стропильных балок, врубку конькового узла выполняют с эксцентриситетом. Благодаря этому при воздействии на стропила внешних нагрузок (атмосферные явления, вес кровли, собственный вес и т.п.), наряду с ожидаемым изгибом, появляется изгибающий момент противоположного направления. Это позволяет не только уменьшить изгибающие деформации, но и применить для стропил балки меньшего сечения. Соответственно, это помогает удешевить строительство.
Как правило, эта конструкция висячих стропил применяется при строительстве мансардного чердака. Затяжки в этом случае играют роль балок чердачного перекрытия.
Конструкция #2. Арка шарнирная с бабкой
Более сложная схема, которая нужна в случае перекрытия пролетов более 6 м.
Проблема в такой системе – длинная затяжка, которая будет испытывать огромные нагрузки и, как следствие, прогибаться под своим весом. Чтобы прогиба не было, затяжку подвешивают к коньку. Как? С использованием дополнительного элемента – бабки. Она представляет собой деревянный брусок, играющий роль подвески. Если подвес выполняют из металла, то называют его тяжем. Нередко применяют для этих целей обычный металлический прут, который на практике хорошо работает на растяжение.
Таким образом, с помощью подвеса-бабки, удается поддержать длинную затяжку и нивелировать ее прогиб. Саму затяжку при этом составляют из двух частей-балок, стыкованных друг с другом (в центре конструкции).
Конструкция бабки проста, однако строители часто допускают ошибку в ее устройстве. Самое главное: бабка должна работать только на растяжение, а не на сжатие. Ее нельзя путать со стойкой, упирая в балку затяжки и карнизный узел. В таком случае элемент будет сжиматься, а не растягиваться.
Такая путаница может возникнуть потому, что стойка и бабка очень схожи по своему устройству. Но их предназначение, как и принцип работы, совершенно разные. Бабка, в отличие от стойки, жестко не закреплена с затяжкой. Она подвешена на карнизном узле, к ее нижней части с помощью хомутов крепится затяжка.
Необходимую длину затяжки набирают из составных частей, соединяя их косым или прямым прирубом и закрепляя болтами. С подвеской затяжку стыкуют через хомут.
Рассмотренная схема подходит для аграрных и промышленных зданий с большими пролетами. Однако в оригинальном виде она уже не используется, считается устаревшей. Но отдельные ее элементы весьма успешно применяются в практике строительства, при разработке арок других типов.
Конструкция #3. Арка шарнирная с приподнятой затяжкой
В этой схеме затяжка устанавливается не в нижней части арки, а продвигается кверху, ближе к коньку. Чем выше место установки затяжки, тем больше она растягивается.
Конструкцию с приподнятой затяжкой используют в строительстве мансардных помещений. Высота потолков при этом напрямую зависит от того, как высоко располагается затяжка.
Стропильные балки конструкции опираются на мауэрлат, а не на затяжку. Причем, крепление не жесткое, а подвижное, скользящее по типу ползуна. Оно позволяет компенсировать изменение размеров балок (их подвижки), которые происходят при колебаниях влажности и температуры.
Если на скаты действует равномерная нагрузка, то система будет устойчивой в любом случае. Если же нагрузка будет больше с одной стороны, то стропильная система сдвинется в сторону превалирующей нагрузки. Чтобы этого не случилась и кровля оставалась устойчивой, стропила устанавливают с выносом в обе стороны, за пределы стен.
Затяжка в такой арке не является опорой, на нее действуют растягивающие нагрузки – при устройстве чердака, и растянуто-изгибающие – при устройстве мансарды.
В мансардных помещениях затяжка зачастую является балкой для крепления подвесного потолка или изоляции. Чтобы защитить ее от провисания, устанавливают подвеску. При небольших предполагаемых нагрузках и короткой затяжке, подвес прибивают к ригелю и коньку, скрепляя соединения двумя досками с обеих сторон.
Если затяжка сравнительно длинная, то используют несколько подвесок, а каждую из них закрепляют гвоздями. Большие нагрузки требуют дополнительного использования хомутов.
Конструкция #4. Арка шарнирная с ригелем
Схема, похожая на предыдущую, но имеющая отличие: нижняя скользящая опора в карнизном узле заменяется на аналогичную жесткую. Стропильные балки врубают в мауэрлат или применяют для неподвижной фиксации опорные бруски.
Замена опоры меняет характер возникающих в арке напряжений. Конструкция становится распорной, воздействуя с распирающими усилиями на стены и мауэрлат.
Затяжку устанавливают в верхней части арки. При этом ее назначение меняется. Она уже не работает на растяжение, ее принцип действия основан на сжатии. Затяжку, работающую на сжатие, называют ригелем.
Арка с одним приподнятым ригелем рассчитана на небольшую распорную нагрузку. При больших нагрузках в дополнение к ригелю устанавливается затяжка. Получаются висячие стропила, конструкция и узлы которой схожи с обычной трехшарнирной аркой. Мауэрлат для них уже не требуется.
Конструкция #5. Арка с подвеской и подкосами
Схема, дополняющая систему арки с бабкой. Используется, когда длина стропил настолько большая (до 14 м), что создает существенный прогиб их под собственным весом. Чтобы нивелировать изгибающие напряжения, систему дополняют подкосами, которыми подпирают стропильные балки.
Обычно подкосы упирают во внутренние стены. Но в висячих системах их нет, поэтому подкосы упирают в единственный существующий упор – бабку. Получается жесткая конструкция со следующим принципом действия: стропила под воздействием внешней нагрузки прогибаются, давят на подкосы, подвеска растягивается и притягивает к себе коньковый брус, одновременно притягиваются и верхние части стропил, стропила поджимают подкосы.
Так как в этой схеме используются длинные стропила, соответственно применяется и длинная затяжка. Как правило, она состоит из двух частей-балок (хотя бывает и одноэлементной), соединенных в середине пролета косым или прямым прирубом. Соединение затяжки с бабкой выполняется через хомут.
По сути, все существующие висячие арки являются вариациями обычной трехшарнирной арки. Все остальные дополнения – бабки, ригели, подкосы – только увеличивают жесткость стропил. И несущей способности не меняют.
Основные узлы: виды соединений элементов
Любая из рассмотренных выше конструкций будет правильно работать лишь при грамотном соединении всех основных узлов. Только тогда они будут выполнять свою функцию, не деформируясь под воздействием внешних факторов.
Сверху стропильные балки совмещают под углом и соединяют встык, внахлест или путем врубки. Этот узел называют коньковым. Крепление встык предполагает стыковку срезанных под углом концов балок и скрепление их накладками из металла или дерева. При соединении внахлест верхние части стропилин схлестывают между собой и закрепляют болтом с гайкой или шпилькой.
Соединение врубкой вполдерева похожа на соединение внахлест. Но в этом случае верхушки стропил накладывают друг на друга после выпиливания выемок в половину толщины бруса. Потом выпиленные части соединяют, в них просверливают сквозное отверстие и стягивают их балтом.
В конструкциях арок также встречается (например, в обычной трехшарнирной арке) соединение нижней части стропил с затяжкой – карнизный узел. Соединение выполняется лобовой врубкой одинарным или двойным зубом с креплением болтами. Также для крепления могут быть использованы короткие доски или металлические пластины, наложенные на стык стропилины с затяжкой и скрепленные гвоздями.
Приподнятая затяжка врубается в стропила внахлест полусководнем с последующим болтовым скреплением.
В схеме с приподнятой затяжкой или ригелем стропила соединяются с мауэрлатом. При этом применяется скользящее (по типу ползуна) или жесткое крепление опор. Скользящее крепление выполняется с применением металлических скользящих опор, допускающих небольшие подвижки стропил. При жестком креплении применяют врубку зубом, также может быть использован опорный брусок.
Общие принципы расчета висячих стропил
Как вы уже успели убедиться, висячая стропильная система относится к сложным конструкциям и требует правильного расчета, основанного на множестве факторов. Ошибочные итоговые параметры приведут к тому, что крыша не сможет противостоять потенциальным нагрузкам, что чревато деформациями и обрушениями.
Поэтому желательно доверить расчет висячих стропил профессионалам или использовать уже готовый проект дома. В крайнем случае расчеты можно выполнить с помощью одного из онлайн-калькуляторов, которых достаточно много в сети интернет.
Для расчета используются следующие данные:
- размеры перекрываемого помещения;
- наличие мансарды;
- угол наклона скатов;
- тип стропильной системы;
- материал изготовления стен;
- материал кровельного покрытия.
В результате расчета определяют:
- сечение стропил;
- величину шага стропил;
- форму ферм.
Монтаж висячих стропил
После выбора стропильной конструкции и ее расчета можно приступать к монтажным работам.
Устройство висячих стропил на строительной площадке выполняется по следующей схеме:
- Для точности монтажа и удобства, отмечают центр крыши и высоту конька. Для этого по фронтонам в центре временно закрепляют две доски, на них делают отметку по высоте конька.
- Изготавливают шаблон для стропильных ног. Берут доску, прислоняют ее к мауэрлату нижним концом, а к отметке высоты конька – верхним концом. Отмечают места расположения верхнего и нижнего запилов.
- Используя шаблон, изготавливают необходимое количество стропильных балок. В зависимости от будущего расположения в ферме помечают их на правые и левые стропилины. Выкладывают их по парам (так как каждая ферма состоит из двух стропилин – правой и левой).
- Начинают сборку первой фермы (арки). Две стропильные балки соединяют вверху внахлест, встык или путем врубки.
- Устанавливают затяжку и, если это предусмотрено схемой конструкции, бабку и подкосы.
- Поднимают ферму на крышу и монтируют ее с торца постройки (на фронтоне). Крепление выполняется к мауэрлату с использованием уголков и гвоздей или саморезов.
- Со стороны второго фронтона устанавливают такую же арку.
- Между фронтонной парой арок натягивают бечевку, чтобы остальные арки были установлены четко по линии и обозначенному уровню.
- Оставшиеся арки выставляют между фронтонами с шагом, предусмотренным проектом. Уровень арок по высоте контролируют натянутой бечевкой. Для исправления небольших погрешностей в размерах, высоту регулируют путем подкладки под стропилины деревянных дощечек.
На этом установка стропил окончена. Теперь можно приступать к очередным кровельным работам: укладывать утеплитель и гидроизоляцию, набивать обрешетку, монтировать кровельный материал.
Чем различаются между собой наслонные и висячие стропила? Как подобрать оптимальное сечение стропильной ноги? Каким может быть максимальный пролет висячих стропил? Какими способами соединить стропила с мауэрлатом и коньковым прогоном? В нашей статье мы постараемся найти ответы на эти и некоторые другие вопросы.
Обшитая кровельным материалом висячая стропильная система.
Виды стропил
Отличия в элементах конструкции наслонных и висячих стропил представлены на фото.
Чтобы понять, что представляет собой конструкция висячих стропил, нужно хорошо представлять себе устройство каркасов крыш разных типов. Нам в данном случае интересны всего два их типа:
- Двускатной крыши , в сечении обычно представляющие собой равнобедренный треугольник. Треугольные арки нередко монтируются с вертикальными фронтонами (иногда - с чердачной дверью и световыми окнами);
- Вальмовой крыши , в которых вместо вертикальных фронтонов присутствуют два дополнительных ската. Этот тип крыш популярен в регионах с сильными ветрами.
Каркас дома с вальмовой крышей.
Стропила перечисленных выше крыш могут относиться к одному из четырех типов:
- Наслонные стропила (металлические или деревянные) опираются на внутреннюю стену или стойку, которая, в свою очередь, переносит вес кровли на капитальную стену дома;
- Висячие стропила в отличие от наслонных опираются только на внешние стены строения. Как следствие, они испытывают нагрузки и на изгиб, и на сжатие.
Нагрузка на сжатие передается наружным стенам дома; для ее компенсации пара стропильных ног обычно снабжается затяжкой - брусом или металлическим профилем, связывающим ноги у основания или ближе к коньку. При нижнем расположении затяжки служат основой пола чердака;
Схемы висячей и наслонной стропильных систем.
- Диагональные стропила связывают коньковый прогон вальмовой крыши с углами строения;
- Нарожные опираются на мауэрлат (брус, опоясывающий стены по периметру и выполняющий функцию опоры для стропильной системы) и на диагональные стропила.
Диагональные и нарожные стропила.
Уточним: боковые скаты вальмовой кровли устройством не отличаются от двускатной и опираются на те же висячие или наслонные стропильные ноги.
Особенности
Чем в практическом плане узлы висячей системы отличаются от наслонных? Увы, все отличия - не в лучшую сторону:
- Больший размер пролетов означает увеличенное сечение стропил, что приводит к росту расходов на материалы;
- Большое усилие на разрыв затяжки требует надежности соединений между ней и стропильными ногами: обычные гвозди или саморезы здесь не годятся. Как правило, стропила соединяются с приподнятой затяжкой внахлест и фиксируются болтами или шайбами с широкими шпильками.
В области конька можно использовать и обычные саморезы.
Это не относится к соединению между стропильными ногами в области конька. Оно испытывает только нагрузку на сжатие; как следствие, здесь могут применяться оцинкованные накладки и даже обычные саморезы, вкрученные через стропило в коньковый прогон.
Материал
Из чего собирается стропильная система? Вариантов здесь не очень много:
- Профильная труба, двутавр или швеллер . Их применение оправдано при особенно жестких требованиях к прочности - значительные ветровые или снеговые нагрузки. Они обладают прочностью на изгиб, мало уступающей таковой у прутка того же сечения;
Металлическая стропильная система двухскатной крыши.
- Брус или доска. В большинстве случаев висячие и наслонные стропила изготавливаются из указанных материалов. Как правило, пиломатериалы монтируются в положении «на ребре»: так обеспечивается максимальная жесткость конструкции при минимальном сечении каркаса.
На фото - пример стропильных ферм из дерева
Требования
Из каких именно пиломатериалов изготавливаются висячие конструкции? Как правило, в роли сырья выступает древесина хвойных пород (сосна, ель, пихта, реже - кедр или лиственница).
Древесина не должна иметь пороков, влияющих на ее прочность, на сжатие и изгиб:
Древесина стропил (как и все остальные элементы стропильной системы) в обязательном порядке обрабатываются антисептиком. Он не только защитит дерево от грибка и насекомых, но и сделает его менее горючим: в состав всех современных антисептических грунтов входят антипиреновые добавки.
Сечение
Расчет ширины пролета висячих стропил линейно взаимосвязан с их сечением и обратно - с шагом стропил. Вот рекомендуемые значения сечения бруса для разных пролетов при шаге стропил 90 сантиметров:
- На пологих скатах при значительных снеговых нагрузках;
- На скатах со значительным уклоном в регионах с сильными ветрами;
- При использовании тяжелых кровельных материалов - керамической черепицы или шифера.
Несущую способность стропил можно увеличить не только увеличением сечения бруса, но и попарным соединением досок фиксированного размера.
Стропила собраны из пары досок размером 150х50 мм.
Максимальный размер двускатной крыши обусловлен не только сечением бруса, но и устройством стропильной системы:
- Висячие стропила с затяжкой на уровне верха стены могут использоваться при строительстве крыши шириной до 6 метров;
- Аналогичную ширину может иметь двускатная крыша с ригелем (затяжкой, поднятой относительно уровня стен);
- Стропильная система с нижней затяжкой и ригелем может иметь ширину до 9 метров;
Максимальные размеры для разных исполнений стропильной системы.
- Такой же ширины может достигать крыша с центральной стойкой, опирающейся на нижнюю затяжку;
- Наконец, при использовании нескольких стоек или подкосов двускатная кровля может перекрывать здание шириной до 12-14 метров. При этом используется треугольная трехшарнирная арка.
Максимальная ширина - 14 метров.
Деревянные балки-затяжки длиной более 6 метров будут испытывать огромную нагрузку на изгиб даже без учета веса кровли и лежащего на ней снега. В их качестве обычно используется не брус, а металлический или деревянный двутавр.
Сборка
Как связать стропила с коньком, мауэрлатом, затяжкой, ригелем, стойкой или подкосом?
Конек
На соединении с коньковым прогоном стропило отрезается под косым углом и притягивается к прогону вкрученными наискось саморезами. Дополнительную фиксацию можно обеспечить оцинкованными уголками.
Соединение стропильных ног с коньковым прогоном.
При сборке стропильной системы лучше использовать не черные (фосфатированные), а белые (оцинкованные) или желтые (латунированные) саморезы. Они отличаются большей прочностью и коррозионной стойкостью.
Затяжка
Данное соединение - одно из наиболее ответственных. Капитальные или внутренние несущие стены испытывают распирающую их боковую нагрузку, а затяжка их снимает:
- Доска или брус соединяются внахлест и стягиваются болтами или шпильками с широкими шайбами;
- Дополнительную фиксацию может обеспечить клей - любой столярный или универсальный клей ПВА.
Ригели притянуты к стропилам болтами с широкими шайбами внахлест.
Мауэрлат
В зависимости от конструкции висячей стропильной системы к мауэрлату может крепиться как стропильная нога, так и затяжка. В обоих случаях соединение выполняется врубкой мауэрлата в стропило и фиксируется оцинкованными накладками и саморезами.
Соединение стропильной ноги с мауэрлатом.
Как крепится сам мауэрлат? Он анкерится к уложенному поверх кладки стен армопоясу. Здесь есть пара тонкостей:
- Удобнее не бурить отверстия под анкера, а заложить анкерные резьбовые шпильки при заливке армопояса. После набора бетоном прочности отверстия размечаются и сверлятся в брусе, после чего он притягивается к стенам через широкие шайбы;
- Между армопоясом и мауэрлатом необходима гидроизоляция. В этой роли выступает слой битумной мастики или пара слоев рубероида. Гидроизоляция исключит капиллярный подсос воды из стен и загнивание дерева. Особенно это актуально для жилого мансардного помещения.
Монтаж мауэрлата на стене из шлакобетонных боков.
Стойки, подкосы
И подкос, и стойка обрезаются так, чтобы их торец прилегал к стропильной ноге максимальной площадью. Для фиксации соединения и здесь используются накладки - оцинкованные стальные или вырезанные из фанеры толщиной 18-22 мм.
Заключение
Надеемся, что наш материал поможет читателю выбрать оптимальное решение при постройке собственного дома. Прикрепленное видео позволит более наглядно ознакомиться с тем, как монтируются висячие стропила. Мы будем признательны за ваши дополнения и комментарии. Успехов!
Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!
-
Стропила 7,5 метров без промежуточных опор
- Регистрация: 05.03.11 Сообщения: 10.919 Благодарности: 25.362
Нарисуйте планировку, и ставьте стойки там где будут перегородки.
- Регистрация: 27.12.08 Сообщения: 2.086 Благодарности: 674
М. б. Вам вот это подойдёт:
Из обычного бруса без опор Ваша схема не прокатит, низя! Будут проблемы независимо от сечения стропил! - Регистрация: 21.10.11 Сообщения: 8 Благодарности: 0
Последнее редактирование модератором: 21.11.17
В томто и дело, что в задаче БЕЗ ОПОР, просто большая мансарда, видел где-то фото, там приблизительно такую кровлю клееными двутавровыми балками перекрывали, можнно еще стропила собрать двойные из доски 50*200, НО ТОЛЬКО НАСКОЛЬКО ЭТО ВСЕ НАДЕЖНО?!
Да я вот тоже думаю, что из доски все это постепено начнет прогибаться,
А балки как себя поведут, кто-нибуть ими работал,?
Балки эти часто встречаются. Мне в прошлом году на четырёх объектах попадались, из них на двух сам ставил, но не как стропила, а как межэтажные балки и перекрытия. Не DOMMA, немного другие - БДК и БДКУ, но DOMMA вроде и лучше. В мире давно используются такие балки, фирма пожизненную гарантию не зря даёт - что сомневаться?
- Регистрация: 21.10.11 Сообщения: 8 Благодарности: 0
Да дело еще как бы в том, что внятную информацию по тех. характеристиками не могут дать ни в DOMMA, ни в КАРКАСКОМПЛЕКТЕ. у первых по таблице мое стропило идет из 300 балки с шагом 400мм на грани, и тутже пример расчета, где реально посчитано мое стропило из 240 балки с шагом 1 МЕТР! и ВСЕ ОК, при звонке отвечают -» ну мы рекомдуем типа шаг 600″. Вторые отвечают - » у нас есть тех. хар-ки на перекрытия с нагрузом 200кг/м, на стропы нет, надо делать проект, а так где-то 360 балка проходит»
Поэтому все эти сомнения - от недостатка информации! - Регистрация: 07.02.10 Сообщения: 2.006 Благодарности: 856
Топор
живу, но не здесь, а с кем не скажу
Топор живу, но не здесь, а с кем не скажу
Могу порекомендовать груздочки солёные с варёной картошечкой, посыпанной мелко нарубленной зеленью. Под хорошо очищенный напиток! Примерно через день после этого придёт мысль - применить металлокаркас. Но я разок перекрыл 11м пролёт утеплённой крышей из цпч, применив стропила сечением 250х150. Угол побольше 35, около 45 был. Тоже есть о чём подумать.
У меня по проекту похожая кровля, народ тоже разделяется во мнениях, но архитектор говорит что все рассчитано и усе выдержит, стропила 250*80 с затяжкой и шагом 900
То же планирую такую кровлю, что бы полумансарда была полноценной площадью.
Вариант у меня такой…
1. стены 2 этажа подымаем на 1,8 метра, фронтон полноценный, пролет 7,4 метра
2. висячие стропила с опиранием на мауэрлате плж углом 45* с шагом 1 метр, размеры досок-конструктивно
3. на высоте 3 метра от пола 2 этажа ригель, на ригель, перпендикулярно стропилам упираются 2 укосины симметрично.
Получается полуэтаж
Потолки подшиваются по ригелю.
Трудно представить без чертежа…трапеция получается как-бы.
Кто представил и понял-как вам вариант? выдержит?забыл…стропила висят на погоне, встроенном в верхнюю часть фронтона.
- Регистрация: 26.05.10 Сообщения: 1.391 Благодарности: 876
- Регистрация: 30.07.11 Сообщения: 5.757 Благодарности: 12.372 OZLOCKer строю в удовольствие
Если «стропила висят на погоне, встроенном в верхнюю часть фронтона», то такие стропила называются наслонные, не висячие. Из чего сделаны стены и фронтон? Прогон кроме фронтонов на что опирается? Длина прогона?
насколько я правильно понимаю, наслонная кровля это односкатная…
прогон 9 метров, сборный…так, сам понимаю, что не покатит. а без прогона если?
стены и фронтон газобетон 300 мм. - Регистрация: 21.01.11 Сообщения: 837 Благодарности: 280
Планирую перекрыть мансандровый этаж, при габарите дома 12*13 м, угол кровли 35*, кровля двускатная, опоры внутри не желательны.
Выходит что длина стропилы меж опорами на коньке и мауэрлате 7,5 метров,
Кто что может порекомендовать?Мы прошиваем между двух стропилин два слоя 10-12мм.фанеры в разбежку, а потом наращиваем хвосты, а затем сшиваем все шпильками М-12мм.
- Регистрация: 26.05.10 Сообщения: 1.391 Благодарности: 876
- Регистрация: 27.12.10 Сообщения: 47 Благодарности: 18
Вот что мне предстоит примерно соорудить:
основной гемор это конечно тяжеленные стропила, по 70 кг каждая нога примерно получается, еще жду пока дорисуют узлы опирания. Ну и армпояс нужно будет сделать от распирания.
- Регистрация: 30.07.11 Сообщения: 5.757 Благодарности: 12.372 OZLOCKer строю в удовольствие
Наслонные стропила - это те которые вверху опираются на что-нибудь: прогон, стойку, стену. Ну а если у Вас прогон такой, что не держит ничего, а его самого надо держать, то и пользы от него никакой. Тогда, конечно, - висячая система стропил. Армопояс планируется?
армояс обязательно, утепленный, армированный, бетонный
Еще вопрос. Если прогона не будет, как скреплять между собой стропильные ноги? хватит ли просто обрешеткой скрепить?
Любая стропильная система формируется из многочисленных стропил, для создания которых используется брус или доски. Наиболее часто выбираются именно доски за счет доступной стоимости, но их прочность считается не слишком высокой по сравнению с брусом.
Важно! От качественно выбранного пиломатериала зависит долговечность крыши и безопасность проживания в доме.
Требования к стропильным доскам
Стропила для крыши выдерживают существенные воздействия от снега, ветра и кровельного покрытия, поэтому в процессе их создания должны учитываться определенные правила, которым они обязаны соответствовать.
Важно! Во время формирования стропил учитывается не только правильный выбор их размера и сечения, но и материал, используемый для создания.
Оптимально считается выбирать брус для стропил, но этот материал обладает высокой стоимостью, поэтому для снижения затрат нередко покупаются доски. Выбирается только качественная древесина, причем нередко выбор падает на хвою или лиственницу.
При поиске досок, используемых для создания стропил, учитываются основные требования к ним:
Приобретаются доски только у проверенных продавцов, предоставляющих покупателям информация о товаре. Для этого должна иметься специальная сопроводительная документация, причем в ней содержится информация:
- сорт древесины, используемой для изготовления досок;
- название и номер стандарта изделия;
- наименование производственной организации, занимающейся его изготовлением;
- число единиц в одной упаковке;
- дата выпуска досок;
- размеры пиломатериала, а также его влажность.
Важно! Древесина является натуральным материалом, поэтому разные биологические воздействия приводят к его разрушению, поэтому важно грамотно выбрать доски, а также защитить их специальными защитными составами.
Доска для стропил перед использованием должна обрабатываться разными составами:
- обработка качественными антисептиками, которые не допустят гниения материала;
- пропитка антипиренами, защищающими древесину от возгорания;
- обработка средствами, отпугивающими вредителей и насекомых.
Только при грамотном выборе досок и после их качественной обработки имеется возможность сделать стропила, обладающие не только высоким качеством, но и стойкостью перед разными воздействиями.
Какими размерами должны обладать стропила?
После того, как будет выбрана оптимальная доска для стропил, можно приступать к формированию специального чертежа и схемы будущей стропильной системы. Для этого определяется сечение, длина, ширина и иные параметра стропил, которые после изготовления будут соединяться друг с другом в правильной последовательности.
Размер стропил может значительно отличаться, так как на этот параметр оказывает влияние много факторов. К ним относятся габариты дома и крыши, выбранная конструкция стропильной системы, возможные нагрузки от ветра и другие аналогичные воздействия. Оптимальным будет использование рекомендаций:
- минимальный размер равен 50х150 мм;
- если создаются значительные пролеты, то выбирается размер 150х150 или же 250х100;
- нередко используются более значительные по размерам стропила, если планируется возведение существенного по габаритам торгового павильона или иного крупного строения.
Важно!
Чтобы точно знать оптимальные размеры стропил для крыши, требуется правильно рассчитывать данный показатель.
Для расчета важно определить, какая нагрузка будет воздействовать максимально на крышу, что позволяет выбрать сечение и иные параметры стропил. Дополнительно имеется возможность воспользоваться специальными нормативными значениями, но они не учитывают определенные климатические условия различных регионов, поэтому специалисты предпочитают проводить правильные расчеты, материалы по теме: , .
Грамотное определение габаритов стропил
При определении оптимальных размеров стропил, важно учитывать, какой толщиной должна обладать доска, применяемая для создания стропил.
Важно! Толщина доски оказывает непосредственное воздействие на прочность созданных изделий из нее.
Желательно пользоваться для этих целей доской, толщина которой варьируется от 4 до 6 см. Если же возводится стропильная система не небольших строениях, предназначенных для хозяйственного применения, то для снижения затрат допускается пользоваться досками толщиной в 3,5 см. Для жилого дома рекомендуется выбирать изделия, толщина которых не будет меньше, чем 5 см.
При выборе ширины доски непременно учитывается, какой длиной обладает проем, перекрывающийся стропилами. Чем длиннее должны быть стропила, тем шире используется для их создания доска:
- если длина стропила равна примерно 6 м, то желательно пользоваться доской, ширина которой равна примерно 15 см;
- если длина ног превышает 6 м, то ширина доски вовсе должна составлять 18 см;
- если требуется получить еще более длинную стропильную ногу, то используется наращивание элементов, а места, где имеется нахлест, должны находиться рядом с коньковой частью крыши.
Сечение стропил рассчитывается в зависимости от определенного оптимального расстояния между ними, а также учитывается длина элементов. Во время работы надо решить, какие постоянные нагрузки будут воздействовать на крышу от ветра и снега. Берется в расчет масса созданной стропильной конструкции, угол наклона, имеющийся у ската, а также, какой длиной обладает проем, нуждающийся в перекрытии. При расчете дополнительно учитывается, какой шириной обладает строение.
Важно! Для облегчения расчетов рекомендуется пользоваться специальными компьютерными программами, имеющимися в свободном доступе в интернете, причем с их помощью не только обеспечивается быстрое получение результата, но и гарантируется точность значений.
После определения сечения стропил, надо решать, на каком расстоянии друг от друга они будут устанавливаться. непосредственно связан с их сечением, поэтому если эти параметры не будут правильно определены, то это может негативно сказаться на надежности и долговечности крыши.
Важно! Допускается снижать сечение стропил, если применяются специальные подкосы.
Основные правила выбора досок
Стропильная доска должна отвечать многочисленным требованиям и условиям, описанным выше. Чтобы выбрать действительно качественный материал, рекомендуется пользоваться определенными советами специалистов. К ним относится:
Важно! Если будет приобретен материал с высоким показателем влажности, то не допускается пользоваться им для возведения стропильной системы, так как она будет непрочной, а также вовсе имеется опасность для проживания в доме с такой крышей, поскольку через небольшой промежуток времени будет нарушена геометрия конструкции.
Если обнаруживаются в одной партии досок несколько неподходящих элементов, не рекомендуется пользоваться ими для создания важных частей крыши, поэтому они применяются для дополнительных элементов.
Пусть сооружение стропильной системы кажется довольно простым делом, но оно требует точных математических расчётов. Правильные размеры элементов несущей конструкции не позволят кровле быть хрупкой и спасут хозяина дома от чрезмерных денежных трат.
Расчёт параметров стропильной системы
Стропильную систему образуют не только стропильные ноги. В конструкцию входят мауэрлат, стойки, подкосы и другие элементы, размеры которых строго стандартизированы. Дело в том, что составляющим стропильной системы полагается выдерживать и распределять определённые нагрузки.
Элементы стропильной системы простой двускатной крыши - это стропила, прогон (коньковая доска), стойки, лежень, мауэрлат и подстропильные ноги (подкосы)
Это конструкция из четырёх брусьев, соединяющая кирпичные, бетонные или металлические стены дома с деревянной несущей конструкцией крыши.
Брус мауэрлата должен занимать 1/3 места наверху стены. Оптимальное сечение этого пиломатериала - 10х15 см. Но существуют и другие подходящие варианты, например, 10х10 либо 15х15 см.
Главное, для создания мауэрлата не брать брусья шириной менее 10 см, так как они сильно подведут в вопросе прочности. А вот пиломатериал шириной более 25 см в надёжности сомнений не вызовет, однако будет давить на дом так, что тот в скором времени начнёт разрушаться.
Мауэрлат должен быть уже стены, иначе он будет оказывать на стены чрезмерное давление
Идеальная длина бруса для основания под стропильную систему равна длине стены. Соблюсти это условие не всегда получается, поэтому мауэрлат позволительно сооружать и из отрезков полностью или хотя бы примерно одинаковых по длине.
Лежень выступает элементом стропильной системы, который находится в лежачем положении и служит основанием для стойки (бабки) несущей конструкции кровли.
В качестве лежня обычно берётся брус такого же сечения, как и мауэрлат. То есть оптимальный размер горизонтального элемента на внутренней несущей стене - 10х10 или 15х15 см.
Размером лежень не отличается от мауэрлата
Коньковый брус
Из-за размеров конькового бруса, в который стропила упираются верхним концом, вес крыши не должен выходить за допустимые рамки. Это значит, что для конька требуется брать брус довольно прочный, но нетяжёлый, чтобы под его давлением не прогнулись другие элементы несущей конструкции кровли.
Наиболее подходящий сосновый пиломатериал для конька крыши - это брус сечением 10х10 см или 20х20 см, как у стоек конструкции.
Коньковый прогон не должен быть толще стойки стропильной системы
Кобылка
Кобылка - это доска, удлиняющая стропило, если оно недопустимо короткое.
При использовании кобылок стропильные ноги обрезают вровень с наружной стеной. А доски, удлиняющие их, подбирают таким образом, чтобы они образовывали необходимый свес крыши и были не толще самих стропил.
К длине кобылки обязательно добавляют лишние 30–50 см, которые уйдут на совмещение стропила с дополнительной доской и сделают соединение каркаса и свеса кровли максимально крепким.
По толщине кобылка уступает стропильной ноге
Стойки
Стойка - это то же самое, что и центральная опора. Высоту вертикального бруса в стропильной системе принято находить по формуле h = b 1 xtgα – 0,05. h - это высота стойки, b 1 – половина ширины дома, tgα – тангенс угла между стропилом и мауэрлатом, а 0,05 - это примерная высота коньковой балки в метрах.
Главное требование к стойкам - устойчивость, поэтому в качестве них выбирают толстые, как лежень, брусья
Подкосом называется элемент стропильной системы, который под углом не менее 45° (по отношению к горизонтали среза стен) одним концом монтируется на стропиле, а другим - на затяжке, проложенной в направлении от одной стены дома к другой, вплотную к вертикальной стойке.
Длину подкоса определяют по теореме косинусов, то есть по формуле a² = b² + c² - 2 x b x c x cosα для плоского треугольника. a обозначает длину подкоса, b - часть длины стропила, c - половину длины дома, а α – угол, противолежащий стороне a.
Длина подкоса зависит от длины стропила и дома
Ширина и толщина подкосов должна быть идентична этим же размерам у стропильной ноги. Это значительно облегчит задачу по закреплению элемента в каркасе кровли.
Затяжка устанавливается у основания стропильной системы и играет роль балки перекрытия. Длина этого элемента определяется протяжённостью здания, а его сечение не отличается от параметра стропильных ног.
Затяжка по-другому может называться потолочной лагой
Скользящая опора или элемент стропильной системы, позволяющий ей приспосабливаться к изменению конфигурации, должен характеризоваться следующими параметрами:
- длина - от 10 до 48 см;
- высота - 9 см;
- ширина - 3–4 см.
Размер скользящей опоры должен позволять хорошо фиксировать стропила на основании кровли
Доски или брусья для стропил
Размер досок, которые станут стропилами крыши с симметричными скатами, определить нетрудно. В этом поможет формула из теоремы Пифагора c² = a²+ b², где c выступает в качестве необходимой протяжённости стропильной ноги, a обозначает высоту от основания кровли до конькового бруса, а b - ½ часть ширины здания.
Параметры стропил, отличающихся асимметрией, тоже узнают по формуле Пифагора. Однако показателем b в этом случае будет уже не половина ширины дома. Это значение для каждого ската придётся измерять отдельно.
По формуле Пифагора можно вычислить как длину стропил, так и высоту стойки
Стропилами обычно становятся доски толщиной от 4 до 6 см. Минимальный параметр идеален для строений хозяйственного назначения, например, гаражей. А стропильную систему обычных частных домов создают из досок толщиной 5 или 6 см. Средний показатель ширины главных элементов несущей конструкции кровли - 10–15 см.
При большом шаге и значительной длине сечение стропил непременно увеличивают. Допустим, когда расстояние между ногами несущей конструкции крыши достигает 2 м, для стропил выбирают сечение 10×10 см.
На длину стропила влияет степень наклона кровли и протяжённость пространства между стенами, расположенными друг против друга. С увеличением уклона крыши длина стропильной ноги растёт, как и её сечение.
Размер стропил обусловлен величиной зазора между ними
Таблица: соответствие длины стропильной ноги её толщине и шагу
| Длина стропильной ноги (м) | Пространство от одного до другого стропила (м) | |||||||
| 1,1 | 1,4 | 1,75 | 2,13 | |||||
| Толщина стропила (мм) | ||||||||
| Бруски | Брёвна | Бруски | Брёвна | Бруски | Брёвна | Бруски | Брёвна | |
| До 3 | 80×100 | Ø100 | 80×130 | Ø130 | 90×100 | Ø150 | 90×160 | Ø160 |
| От 3 до 3,6 | 80×130 | Ø130 | 80×160 | Ø160 | 80×180 | Ø180 | 90×180 | Ø180 |
| От 3,6 до 4,3 | 80×160 | Ø160 | 80×180 | Ø180 | 80×180 | Ø180 | 100×200 | Ø180 |
| От 4,3 до 5 | 80×180 | Ø180 | 80×200 | Ø200 | 100×200 | Ø200 | - | - |
| От 5 до 5,8 | 80×200 | Ø200 | 100×200 | Ø220 | - | - | - | - |
| От 5,8 до 6,3 | 100×200 | Ø200 | 120×220 | Ø240 | - | - | - | - |
Угол стропила
Величину угла стропила определяют по формуле α = Н / L, где α – это угол наклона кровли, Н - высота конькового бруса, а L - половина пролёта между противоположными стенами дома. Полученное значение переводят в проценты по таблице.
Как будут наклонены стропила, зависит от двух показателей - высоты конька и ширины дома
Таблица: определение угла стропила в процентах
Видео: вычисление размера стропильных ног
Для каждого элемента стропильной системы существуют усреднённые данные о размерах. На них можно ориентироваться, однако лучше высчитывать параметры стоек, подкосов и иных составляющих несущей конструкции кровли в специальных программах на компьютере или с помощью сложных геометрических формул.
1.
2.
3.
Стропильная система – это конструкция, обеспечивающая прочность крыши и служащая основой для укладки кровельного материала. Она показана на фото.
Крыша – это несущая конструкция, которая выполняет следующие функции:
- придает строению красивый внешний вид;
- принимает на себя внешние нагрузки;
- ограждает чердак от окружающего мира;
- передает нагрузку с обрешетки и материала на ней на стены здания и внутренние опоры.
К главным элементам крыши относятся обрешетка, стропила и мауэрлат. Также в несущую конструкцию входят дополнительные элементы крепежа – ригели, стойки, подкосы стропил, распорки и прочее. На надежность и прочность кровли наиболее влияет система стропил. Стропила – это основная несущая часть крыши. На стропильную систему приходится вес не только кровельного покрытия, но и снежного покрова, давление ветра. Она должна выдерживать все эти воздействия, поэтому расчет производят с учетом типа кровельного материала и климатических особенностей региона.
Конструкция системы стропил
Соединение стропил друг с другом придает жесткость кровельному каркасу, и в результате получается прочная стропильная конструкция. Нагрузка на стропила может быть довольно значительной, например, во время сильного ветра, поэтому каркас крепко связывают с коробкой здания.
При строительстве частных домов и коттеджей обычно используют деревянные стропильные системы, которые легко изготавливаются и устанавливаются. Если же при возведении стен были сделаны ошибки, эти изделия можно легко обработать: укоротить, нарастить, подтесать и т.д.
При монтаже используют крепежные элементы стропильной системы: болты, шурупы, хомуты, гвозди, скобы. Также они применяются для усиления несущей кровельной конструкции. Связанные между собой элементы крыши создают стропильную ферму, в основе которой находятся треугольники, являющиеся самой жесткой геометрической фигурой.
Выбирая материал для изготовления системы из стропил, необходимо учитывать конструктивные и архитектурные нюансы проекта. Не стоит забывать про антисептическую и противопожарную пропитку для них, поскольку это влияет на долговечность кровли.
Состоит система из стропильных ног. Устанавливают стропила под углом уклона скатов крыш. Нижние участки стропильных ног опираются на внешние стены с помощью мауэрлата, способствующего равномерному распределению нагрузки. Верхние окончания стропил опираются на брус под коньком или на промежуточные подгоны. С помощью системы стоек нагрузка передается несущим внутренним стенам.
Виды стропил
Конструкция передает стенам значительное распирающее усилие по горизонтали. Для того, чтобы уменьшить нагрузку, используют растяжку, с помощью которой соединяют стропильные ноги. Делают ее либо в основании стропил, либо на большей высоте. Растяжка в основании стропил является одновременно и балкой перекрытия – это актуально при создании мансардных кровель. При повышении высоты расположения растяжки требуется увеличить ее мощность и убедиться в надежности прикрепления к стропилам.
В состав наслонных стропил входят: стропильная нога, мауэрлат, бабка, подкос, затяжка. Этот вид стропил устанавливают в зданиях, в которых есть средняя несущая стена или промежуточные опоры в виде столбов. Элементы такой конструкции работают только на изгиб, выполняя функцию бабок. Вес системы наслонных стропил меньше, материалов также требуется меньшее количество, поэтому она обходится дешевле, чем висячая система.
Монтаж наслонной системы делают в том случае, если опоры друг от друга удалены не больше чем на 6,5 метров. Если есть дополнительная опора, стропила иногда перекрывают ширину в 12 метров, а если опор две – до 15метров.
Стропильные ноги чаще всего опирают не на стены здания, а на специальный брус – мауэрлат. Этот элемент может находиться по всей длине дома или быть подложенным только под стропильные ноги. Если конструкции деревянные, для мауэрлата берут бревно или брус, которое является верхним венцом сруба.
При кирпичной кладке стен мауэрлат представляет собой установленный вровень с внутренней поверхностью стен брус, огражденный снаружи выступом кладки. Между этим элементом и кирпичом укладывают слой гидроизоляции – например, можно положить в два слоя рубероид.
Если ширина стропил небольшая, со временем они могут обвиснуть. Чтобы этого не произошло, используют решетку, состоящую из стойки, ригеля и подкосов. В верхней части конструкции укладывают прогон, который соединяет стропила или фермы. Это делают независимо от вида кровли. Впоследствии на этом прогоне делают конек кровли. В местах, где нет несущих стен, пятки стропил упирают в боковые прогоны – продольные балки значительной мощности. Размеры данных деталей зависят от ожидаемой нагрузки.
При строительстве частных домов используют стропила из бревен – они более легкие. Для создания крыш на многоэтажных жилых объектах и промышленных зданиях применяют металлические стропила.
Установка стропильных систем
Углы наклонов скатов выбираются исходя из типа здания и назначения чердачного пространства. На величину наклона также оказывает влияние материал, выбранный для создания кровельного покрытия.
Если будет укладываться рулонная продукция, угол наклона должен составлять 8-18 градусов. Для черепицы необходимый угол равен 30-60 градусов, для кровельной стали или листов асбоцемента – 14-60 градусов.
Установку системы стропил начинают после возведения несущих стен дома (подробнее: " "). Конструкция стропил деревянного рубленого дома значительно отличается от систем для домов из пеногазобетона, кирпича, каркасных деревянных или панельных домов. Различия существенны и при одинаковой форме, типе и виде крыши. Что касается того, чем обработать стропильную систему, то необходимо использовать антисептические и противопожарные средства, чтобы крыша прослужила длительное время.
Главные элементы несущей конструкции – и обрешетка. Кровля является наружной частью крыши, которую укладывают на несущую конструкцию, состоящую из обрешетки и стропил.
Для производства стропил берут материал определенного размера. Так, толщина стропил (сечение) чаще всего составляет 150х50 и 200х50 миллиметров. Для обрешетки обычно берут брусья и доски размером 50х50 и 150х25 миллиметров. Расстояние между стропильными ногами в среднем составляет 90 сантиметров. Если уклон крыши больше 45 градусов, данный шаг увеличивают до 100-130 сантиметров, а если в регионе выпадает огромное количество снега, то уменьшают до 60-80 сантиметров.
Чтобы произвести более точные расчеты относительно промежутка между строительными ногами, нужно учитывать их сечение, шаг между опорами (подкосами, прогоном конька, стойками), тип кровельного материала.
Плавающая стропильная система крепится с помощью специальных кронштейнов, позволяющим стропилам «садиться» вместе с усадкой фронтонов и не висеть над коньковым бревном.
В горных районах пользуется популярностью стропильная система шале (детальнее: " "). Особенностью данной конструкции является значительный выступ крыши за пределы несущих стен. Иногда такой выступ достигает двух-трех метров, а угол ската кровли небольшой. На такой крыше не задерживается снег, поэтому она служит долго. Но лучшим вариантом является выступ крыши на 1-1,5 метра (прочтите также: "Характеристики и конструкция крыш: стропильные системы ").
Монтаж стропильной системы необходимо произвести, точно соблюдая все требования. Если нет опыта в строительстве, лучше поручить возведение крыши специалистам, поскольку это нелегкое занятие, и малейшие ошибки могут привести к ее обрушению.