Устройство и монтаж деревянной стропильной системы
Крыша здания защищает его от холодов, дождя и ветра. Это такой же важный элемент, как наружные стены и фундамент. Стропильная система является несущим каркасом крыши. Она берет на себя все нагрузки: от конструкций, от снега и ветра. Чтобы не возникло проблем при эксплуатации, конструкция крыши дома должна быть прочной и надежной. Монтаж стропильной системы своими руками стоит выполнять только после тщательной подготовки и изучения всей необходимой информации.
Крыша и кровля
Прежде чем начать устройство крыши частного дома, нужно разграничить два понятия. Непрофессионалы часто путают, но строители четко разделяют определения крыша и кровля. Крыша — это вся конструкция, которая отделяет здание от улицы сверху. Конструкция крыши частного дома включает в себя стропила, все другие несущие элементы, теплоизоляционный материал, кровельное покрытие.
Стропила — несущие конструкции крыши
Кровля — это верхняя часть крыши. Она же является кровельным покрытием. Устройство кровли требует внимательного подбора материала. Ведь именно от него будет зависеть надежность гидроизоляции и комфортность проживания.
Требования к системе
Чтобы правильно смонтировать стропильную систему своими руками, необходимо учитывать определенный набор правил. Без их учета строение не сможет эффективно сопротивляться негативным воздействиям извне.
В первую очередь стоит учесть прочность. Все элементы должны выдержать нагрузку без разрушения. Устройство стропильной системы крыши предполагает предварительный расчет несущих конструкций по первому предельному состоянию. Именно он проверяет элементы стропильной системы на прочность.
Стропильная система должна быть прочной и жесткой
Второе требование — жесткость. Здесь учитывается максимальный прогиб. Конструкция крыши деревянного дома или любого другого не должна провисать слишком сильно. Допустимые деформации в середине пролета равняются длине этого пролета, разделенной на 200. Перед началом стройки конструкция стропильной системы должна быть рассчитана по второй группе предельных состояний — на жесткость.
Стропиловка крыши своими руками производится с учетом того, чтобы конструкция имела небольшой вес. В противном случае сильно возрастает нагрузка на стены и фундаменты. Именно по этой причине древесина получила широкое распространение в качестве основного материала. Деревянная стропильная система обладает достаточной прочностью, но весит сравнительно немного. Внимание стоит уделить не только конструкции кровли, но и грамотно выбрать кровельный материал. Он не должен быть слишком тяжелым. Керамическая черепица потеряла свою популярность не только из-за стоимости, но и из-за того, что под нее должна быть усилена крыша дома, его стены и фундаменты.
Вес кровельного материала для деревянной стропильной конструкции не должен быть слишком большим
Особые требования предъявляются к качеству материала. Изготовление деревянных элементов должно выполняться только из хорошего сырья. Стоит учесть следующие рекомендации:
Части конструкции
Схема стропильной системы включает в себя множество элементов. Чтобы понимать чертежи и правильно воспринимать информацию, нужно знать хотя бы основные из них. Итак, из чего состоит крыша?
Конек, карниз и скаты — основная часть крыши
В первую очередь – это конек, карниз и скаты. Эти элементы являются основными частями. Конек — это самая верхняя часть конструкции. Карниз или свес — нижняя. Скаты — это наклонные поверхности, которые располагаются между коньком и карнизом.
Возведение стропильной системы требует знания несущих элементов. К таким относятся:
Несущие элементы вальмовой крыши
Еще один элемент стропильной системы — ферма. Это цельная конструкция, которая состоит из стропил, затяжек, подкосов и стоек, жестко соединенных между собой. Ферма имеет треугольную форму, а внутри разбита на несколько более мелких треугольников, что обеспечивает ей хорошую устойчивость.
Формы крыш
Кровли скатных крыш бывают разных форм. Здесь стоит выделить:
Наиболее распространены двухскатные и четырехскатные вальмовые крыши
Самый распространенный вариант — это двухскатная или четырехскатная вальмовая крыша. Первая требует устройства фронтонов. Ломаные актуальны при возведении мансарды. Сначала стропила идут под крутым углом, а потом под меньшим. Такая технология позволяет поднять потолок мансардного помещения. Также рекомендуем прочитать про стропильную систему полувальмовой крыши.
Типы стропил
Выделяют две конструкции:
Устройство крыши деревянного дома возможно только с использованием первых. Это вызвано двумя правилами:
Два этих высказывания противоречат друг другу, поэтому стропильная система деревянного дома может содержать только наслонные элементы.
В деревянном доме монтируют только наслонные стропила
Наслонные балки представляют собой элементы, которые опираются на мауэрлат в нижней точке и на коньковый прогон в верхней. Это позволяет уменьшить горизонтальный распор, который действует на стены, когда стропила пытаются разъехаться и принять горизонтальное положение. Элементы могут быть усилены стойками или подкосами. Схватки в этом случае можно располагать через одну пару ног.
Висячие баки опираются только в нижней точке на мауэрлат. Наверху они просто упираются друг в друга. Чтобы система из деревянных элементов не разъехалась, обязательно делают затяжки. Лучше устанавливать их на каждую пару ног. Такой вариант характеризуется сильным действием распора на наружные стены, но зато позволяет получить больше свободного пространства внутри мансарды.
Соединения
Перед тем как сделать стропильную систему своими руками, нужно внимательно изучить узлы. Чтобы построить свой дом, не стоит экономить время или деньги. Только в этом случае результат будет радовать долгие годы.
Основные узлы соединения стропил
Узлы крепления стропильной системы кровли, которые заслуживают особого внимания, представлены следующими:
Мауэрлат к стене
Этот узел может быть выполнен несколькими способами. Выбор во многом зависит от материала стены. Строительство здания из кирпича, блоков или бетона позволяет использовать следующие методы:
Соединение мауэрлата со стеной при строительстве кирпичных зданий выполняется с помощью анкеров
При деревянном строительстве в качестве мауэрлата выступает верхний венец стены. Его соединяют с предыдущими на нагеля. В каркасном доме мауэрлат — это верхняя обвязка стен. Ее фиксируют на стойки каркаса за счет врубки и металлических уголков с отверстиями для саморезов. Подробнее о креплении мауэрлата к стене.
Стропила к мауэрлату
Крепеж осуществляют двумя способами:
Жесткое крепление может быть с врубкой или без нее. Врубку рекомендуют делать на стропилах, а не на мауэрлате, поскольку это ослабляет его. В обоих случаях ногу жестко фиксируют гвоздями, саморезами, скобами или металлическими уголками.
При жестком креплении врубку лучше делать на стропилах и фиксировать конструкцию с помощью крепежей
Для шарнирного крепления используют специальную деталь — салазки. Они позволяют балке без препятствий перемешаться при усадке стен здания.
Шарнирное соединение дает балке возможность смещения
Дополнительно стропильные ноги крепят к стене. Это нужно для того, чтобы крышу не сорвало ветром. Для крепления используют скрутку из двух проволочек диаметром 4 мм, закрепленные в стену на анкер или ерш. В деревянном доме скрутку можно заменить скобами. Крепление осуществляют на каждую балку или через одну.
В уровне конька
Наслонные элементы опирают на коньковый прогон с врубкой. Дополнительно с двух сторон делают накладку из доски. Накладка нужна и для висячих элементов. Она может быть деревянной или металлической с отверстиями под саморезы.
Коньковый прогон и стропила соединяют с помощью врубки
Сращивание стропил
Существует несколько методов сращивания стропил на крыше своими руками. Выбор между ними во многом зависит от опыта мастера. Место сращивания располагают на расстоянии 0,15 длины пролета от опоры. При этом опорами считаются не только коньковый прогон и мауэрлат, но и подкосы и стойки.
Сращивание стропил по длине
Выделяют пять способов:
Чтобы построить качественную крышу, нужно внимательно изучить технологию, правильно выбрать тип стропил и способы соединения элементов в важных узлах. Это особенно важно, когда возводится стропильная система своими руками.
Виды и элементы стропильных систем
Система стропильной поддержки скатных крыш – обязательный элемент при обустройстве кровли с наклоном. Это сложная конструкция, которая изготавливается из дерева или металла. Современные технологии сделали применение разных видов материалов доступным даже при частном строительстве.
Что такое стропильная система крыши
Стропила помогают крыше противостоять снеговым и ветровым нагрузкам, а также ударам дождя. Особенности проектирования и строительства системы зависят от конкретного региона страны.
Какие задачи решает
Правильно оформленная и возведенная система стропил с легкостью выполняет следующие задачи:
Так как все эти функции выполняются часто в одно и то же время, к расчету системы нужно подходить со всей ответственностью и внимательностью.
Конструкционные элементы
Стропила состоят из множества узлов, каждый из которых отвечает за определенные функции:
Иногда выделяют такой элемент кровли, как ригель. Это горизонтальные планки, лежащие перпендикулярно прогонам.
Конструкция кровли может быть простой и легкой, но детали ее всегда будут содержать представленный список. Аналогично и с более сложными, многоскатными крышами.
Материалы изготовления
Для производства стропил в частном строительстве чаще всего применяют деревянные конструкции. Но металл, особенно облегченный стальной профиль, также может использоваться.
Деревянные
Деревянная стропильная конструкция крыши – наиболее распространенная за счет удобства монтажа и некоторых других преимуществ. При ее возведении можно обойтись своими силами без привлечения строительной техники. Дерево идеально подходит для создания стропил с небольшими пролетами.
Хвойные стропила в длину должны быть до 6,5 м, а лиственные – до 4,5 м. При строительстве крыши дома рекомендуется использовать древесину одного типа.
К дереву предъявляют следующие требования:
Сосновый пиломатериал стоит дешевле всего, однако его качество уступает лиственнице, дубу, ели, буку и осине. Эти породы считаются очень прочными и долговечными.
Особенности стропильной системы деревянного и каменного дома
Говорят, что крыша дома – это пятый фасад. Любой владелец загородного коттеджа хорошо знает, что от того, насколько хорошо подобрано кровельное покрытие, зависит общее восприятие строения.
Мы уже рассказывали пользователям нашего сайта об особенностях выбора кровельного покрытия.
Но кровля – это лишь видимая часть сложной системы под названием крыша. Основой любой крыши является надёжная и правильно спроектированная стропильная система.
В этом материале эксперты FORUMHOUSE расскажут об основных нюансах строительства стропильной системы деревянного и каменного дома.
Из этой статьи вы узнаете:
Общие принципы выбора стропильной системы для каменного и деревянного коттеджа
Нередко начинающие застройщики полагают, что выбор конструкции стропильной системы можно оставить «на потом», когда уже будут возведены стены. Практика показывает, что это в корне неверно. Крыша даже дачного домика – это сложная система, состоящая из множества элементов. Конструирование стропил необходимо начать ещё на этапе проектирования дома.
Управляющая компанией «ДДМ-Строй» Вера Вавилова, Москва:
– Стропильная система – это основа (скелет) крыши дома. От того, насколько грамотно она будет выполнена, напрямую зависит качество и долговечность крыши. Изготовление этой конструкции, особенно сложной, надо начинать с её проектирования. Это единственный путь, который позволит учесть все нюансы и качественно ее смонтировать.
От того, насколько грамотно выбрана и смонтирована эта конструкция, во многом зависит срок эксплуатации крыши. Также необходимо соблюсти баланс между функциональностью и дизайнерскими изысками.
Руководитель компании «Смарт-Строй» Павел Орлов:
– Проектирование стропильной системы начинается с выбора типа крыши – мансардная или холодный чердак. Для мансардных крыш угол наклона стропил делается от 35 градусов и выше. Для холодного чердака базовое значение угла наклона стропил составляет 25 градусов.
Самая экономически выгодная стропильная система – у простой двухскатной крыши с углом наклона не менее 25 – 30 градусов.
Основные факторы, которые влияют на сложность изготовления и конечную цену конструкции:
Проектированием стропильной системы (особенно сложной) должен заниматься человек, имеющий соответствующий опыт. Эта конструкция всегда рассчитывается под конкретную постройку. Распространённый подход – «сделаю стропилку, как у соседа» приводит к плачевным результатам стройки. Стропилка не выдерживает нагрузок, что в итоге приводит к дорогостоящим переделкам.
Проектирование начинается со сбора предполагаемых нагрузок на кровлю.
К этим нагрузкам относятся:
1. Постоянные величины, включающие в себя совокупный вес кровельного покрытия, теплоизоляционного материала и элементов крепежа;
2. Временные величины. Это нагрузки, которые оказывают на кровлю климатические условия, особенно снег и ветер.
Конструкторы закладывают расчётный шаг стропил в соответствии с предполагаемой нагрузкой. Посмотрим, насколько это верно.
Павел Орлов:
– По моему мнению, шаг стропил для мансардных, хорошо утеплённых крыш лучше выбирать, исходя из размера утеплителя – так, чтобы расстояние между стропил получалось на 1 см меньше ширины утеплителя. Это упростит его укладку.
Основная нагрузка, по которой производится расчёт стропильной системы – снеговая. Обычно все такие конструкции проектируются с запасом, но если есть сомнения (предполагается монтировать тяжёлое кровельное покрытие – натуральную черепицу и пр.), можно немного уменьшить шаг стропил.
Хотя снеговая нагрузка носит непостоянный характер, стропилка должна рассчитывается с учётом совокупности всех нагрузок, действующих на неё. Расчёт необходимо вести не «впритык», а с некоторым запасом на случай выпадения обильных осадков (затяжного снегопада) или повышенной ветровой нагрузки.
На «работу» стропильной системы существенное влияние оказывает выбор материала для стен дома.
Особенности стропильной системы в деревянном и каменном доме
Основное отличие стропильки каменного дома от деревянного – в том, что каменные стены имеют структуру, не подверженную усадке и деформациям.
Павел Орлов:
– Стропила каменного дома не нуждаются в деформационных элементах, так как каменный дом практически не усаживается. Главная особенность стропильной системы каменного дома – это необходимость надёжного закрепления мауэрлата. В деревянных домах роль мауэрлата выполняет стена.
Мауэрлат – это элемент кровли (спаренные доски 50х150, брус размером 100х150 или 150х150), который укладывается по всему периметру верхней стены дома. На мауэрлат опирается нижняя часть стропил. Таким образом, мауэрлат перераспределяет точечную нагрузку, передаваемую от стропил на всю площадь верхней части стены.
Также при проектировании стропильной системы каменного дома необходимо учитывать толщину стен.
Павел Орлов:
– Конструкция требует расчёта допустимой боковой нагрузки стропил на стену с закреплённым мауэрлатом.
Тонкая и высокая стена выдерживает меньшую боковую нагрузку. Это требует применения для несущей конструкции стропил дополнительных элементов – подпорных стоек и прогонов.
У деревянных домов также есть свои нюансы, которые необходимо учесть при изготовлении стропильной системы.
Вера Вавилова:
– Основная особенность в том, что стены, которые являются основанием для стропил, усаживаются и меняют свою геометрию при изменении погоды, температуры и влажности снаружи и внутри дома.
Основной элемент, компенсирующий усадку стен относительно стропил – это скользящая опора (её ещё называют скользячка). Скользящая опора необходима для того, чтобы компенсировать перекосы стропильной конструкции, возникающие в результате усадки древесины естественной влажности.
Скользящая опора – это составной крепёж, в который входит гнутая пластина и уголок с направляющей.
При усадке дома стропило скользит по направляющей, таким образом компенсируются все перекосы общей конструкции стропильной системы дома. Скользящая часть опоры прикрепляется к стропильной балке так, чтобы между ней и стропилом оставался зазор. А уголок с направляющей прикручивается к брусу.
Скользячка должна устанавливаться строго перпендикулярно стропилам, с запилом в брусе под установку её основания. Для того чтобы при усадке деревянных конструкций обеспечить максимальный ход скользячки, при её монтаже она устанавливается в самое крайнее положение.
Степень усадки деревянного дома (а значит и величина подвижки, действующая на стропила) зависит от материала, использованного при возведении стен. Брус естественной влажности даёт большую усадку, сухой профилированный усаживается меньше, а клееный брус даёт минимальную усадку и т.д.
Стены дома, сложенного из сухого бруса, могут усаживаться на 6% от их общей высоты. Если речь идёт о стенах дома, сложенного из бруса естественной влажности, то усадка может быть ещё больше. Наша статья подробно рассказывает том, какие плюсы и минусы есть у сухого профилированного и обычного бруса.
Строительство крыши на бревенчатый дом
Кроме бруса, деревянные дома возводят из так называемого бревна ручной рубки. Практика показывает, что стропильная система такого дома имеет свои особенности.
Дмитрий Филиппов, специалист компании «Традиционные плотницкие технологии»:
– В бревенчатых домах на основе сруба применяется самцово-слеговая система устройства крыши плюс «скользящая» стропильная часть.
Кровля в доме из бревна, устройство.
Крыша для бревенчатого дома имеет свои особенности конструкции. Слеги – горизонтальные бревна, врубленные в бревенчатый фронтон (верхняя из них – это конёк) – усаживаются вместе со срубом. После на бревна (слеги) укладывается подбой из доски (он же потолок). Дальше монтируются стропила (в двухскатных крышах они крепятся друг с другом на коньке скользящими креплениями). Затем формируется кровельный пирог – пароизоляция, утеплитель, гидроизоляция, контробрешётка, обрешётка, сверху укладывается кровельный материал.
Дмитрий Филиппов:
– Таким образом, стропильная часть с кровельным пирогом не привязаны к срубу, а как бы «лежат» на нем, что позволяет крыше при усадке сруба сохранить свою форму и целостность.
Материалы, идущие на стропила
Помимо учёта особенностей деревянных и каменных домов, при конструировании стропильной системы необходимо разобраться в требованиях, предъявляемых к пиломатериалам.
Вера Вавилова:
– Подойдут сосна и ель. Это недорогие и отвечающие основным прочностным характеристикам стропил породы дерева.
Павел Орлов:
– На стропильную систему применяют обрезную древесину хвойных пород влажности до 20%. Весь используемый пиломатериал должен обрабатываться сертифицированными огнебиозащитными пропитками.
Если поставить на стропила свежеспиленную, сырую древесину, то в процессе усыхания уже смонтированные стропила поведёт. Это вызовет деформацию крыши и кровельного покрытия.
Чтобы этого избежать, стропила лучше делать из калиброванного пиломатериала камерной сушки.
Ещё одним вариантом материалов, использующихся для изготовления стропилки, могут стать фермы и клееные балки.
Применение этих материалов определяется по проекту, исходя из величины пролётов и предполагаемой нагрузки на конструкцию.
Вера Вавилова:
— В этом случае элементы стропильной системы изготавливают на заводе и привозят на участок в виде деталей, готовых для сборки.
Это нивелирует так называемый «человеческий фактор». Также экономится время, т.к. такая конструкция собирается быстрее, чем та, которую делают на участке с неизбежной распиловкой и подгонкой деталей на месте.
Заводские стропильные системы изготавливаются строго по проекту и техническим условиям. Благодаря этому, достигается высокое качество основания будущей крыши, т.к. древесина уже обработана антисептирующим средствами, а вся стропильная система собирается по принципу конструктора.
Ещё одним материалом, используемым при возведении стропильных систем каменного или деревянного дома, могут стать лёгкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК). Такую стропилку не нужно обрабатывать антисептирующими средствами, она имеет небольшой вес, долгий срок службы и высокую огнестойкость. Рассмотрим основные особенности стропильной системы, возведённой по этой технологии.
Заместитель коммерческого директора компании «Полиметалл-М» Андрей Усачёв:
– В стропильную систему кровли, выполненную по технологии ЛСТК, входят оцинкованные стоечные и направляющие профили. При необходимости устройства тёплой кровли применяется термопрофиль (профиль с перфорацией по всей длине), который уберёт мостик холода и позволит избежать теплопотерь.
Толщина и сечение применяемого в конструкции профиля зависит от нагрузки, которая предполагается на стропильную систему.
Каждый элемент системы имеет строго заданные по проекту размеры.
Это значительно сокращает время сборки, а также позволяет избежать отходов на строительной площадке.
Каждый профиль промаркирован в соответствии с чертежами и инструкцией по сборке.
Андрей Усачёв:
– Благодаря маркировке, упрощается сборка. На каждый профиль нанесена пуклёвка (выдавка). Т.к. металлокаркас скрепляется между собой саморезами, то благодаря выдавке понятно, где должно быть соединение. Пуклёвка увеличивает жёсткость собранного узла, уменьшая усилие, действующее на срез, на саморез.
В теме FORUMHOUSE вы сможете узнать, с чего начинается строительство крыши. Также у нас вы найдете всю информацию о стропильных системах. Почитайте, как построить стропильную ферму своими руками.
Посмотрите детальный фотоотчёт по переделке стропильной системы деревянного дома. Узнайте, может ли неправильный монтаж стропилки развалить стены каменного дома. Ознакомьтесь с особенностями устройства стропильных систем деревянного и каменного домов.
Посмотрите наше видео про кровлю в русском деревянном зодчестве.
