Устройство и пошаговый монтаж стропильной системы
Основой красивой и надёжной крыши является прочная конструкция стропильной системы. Важно смонтировать её так, чтобы она служила долгие годы, особенно в сложных местах прилегания к стенам здания, дымоходам и трубам вентиляционной системы. В зависимости от веса снега, ветровой нагрузки и тяжести крыши необходимо выбрать правильный шаг стропил и схему выполнения узлов сочленения отдельных элементов стропильной группы. Мы рассмотрим варианты крепления частей конструкции к балкам перекрытия и конькам, способы увеличения нагрузочной способности стропильных ног и пошаговый монтаж ферм и сложной крыши в целом.
Содержание
Устройство стропильной системы
Строительство крыши является завершающим этапом возведения дома, она определяет степень защиты здания от атмосферных воздействий и внешний облик всего строения в целом. Каркас крыши, на который монтируется кровля и утеплитель, называется стропильной системой. Устройство стропильной группы зависит от вида крыши и её сложности, от климатических условий и от назначения чердачного помещения. Она крепится на мауэрлат, зафиксированный на стенах дома по периметру, и состоит из следующих элементов:
- балка перекрытия или затяжка — горизонтальный брус, опирающийся на мауэрлат;
- висячие или наслонные стропильные ноги, которые крепятся в нижней части к затяжке или мауэрлату, а в верхней соединяются и образуют конёк;
- прогон — брус, соединяющий фермы стропильной группы;
В зависимости от типа и размеров крыши стропильные системы бывают наслонными, висячими или комбинированными, но их основные элементы во многом повторяются
- стойки, ригели, подкосы и схватки — это вспомогательные элементы, которые необходимы для придания прочности стропилам и всей конструкции крыши;
- нарожники — используются на вальмовых крышах и представляют собой укороченные стропила;
Диагональные стропила вальмовой крыши крепятся нарожниками и шпренгелями, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки
- шпренгели — предназначены для придания прочности диагональным стропилам вальмовой крыши;
- кобылки — применяются для удлинения стропильных ног и нарожников и образуют карнизный свес;
- лобовые доски — крепятся к вертикально обрезанным стропилам или кобылкам и служат для монтажа капельников, ветровых планок и кронштейнов водосточной системы;
- контробрешётка — монтируется на стропила и используется для создания вентиляционного зазора между слоем гидроизоляции и кровельным материалом;
- обрешётка — набивается перпендикулярно контробрешётке и служит для крепления кровельного материала.
Более сложные виды крыш образуются из комбинации скатных, шатровых и вальмовых типов, их стропильная система также собирается из описанных элементов.
Основой любой системы стропил и ферм является жёсткое треугольное соединение, которое придаёт прочность конструкции крыши и позволяет выдерживать вес снега и ветровое воздействие.
Варианты устройства стропил
Стропильная система любого вида предназначена для создания наклонных скатных поверхностей, с которых осадки стекают вниз, не скапливаясь на кровле. Кроме того, наклонная поверхность лучше противостоит разнонаправленным ветровым нагрузкам. При устройстве стропильной системы могут использоваться следующие типы стропил:
- стропильные ноги висячего типа, опираются только на внешние стены здания и затяжку, а между собой соединяются ригелями, стойками и подкосами;
- наслонные стропила имеют дополнительные опоры на внутренние стены дома и жёстко скрепляются с помощью вспомогательных элементов;
Висячие стропила не имеют жёсткой опоры в месте конькового соединения, а наслонные опираются на внутреннюю стену здания через лежни, стойку и прогон
- комбинированные системы используются при строительстве мансардной ломаной крыши или других конструкций, когда в верхней части фермы применяются висячие, а в нижней части ставятся наслонные стропила.
Из этих типов стропил собираются разные виды крыш. Рассмотрим наиболее популярные варианты устройства скатных систем различной конфигурации.
Односкатная стропильная система
Односкатные крыши используются при строительстве загородных домов, гаражей, бань и подсобных помещений. Такие крыши изготавливают с использованием наиболее простой стропильной системы, которая может усложняться с увеличением длины ската. Если расстояние между стенами здания больше 4,5 м, то стропильные ноги усиливают подкосами. При пролётах более 6 м необходимо использовать по две подстропильные ноги с каждой стороны или ставить дополнительную вертикальную стойку с симметричными укосами.
Выбор конструкции односкатной стропильной системы зависит от длины ската, при этом допускается использование составных балок
По мере увеличения длины ската конструкция стропильной системы усложняется жёсткими треугольными элементами и схватками, что придаёт ей дополнительную прочность.
Двускатные и ломаные мансардные конструкции
Двускатный тип крыш, традиционный для всей территории нашей страны, сохраняет популярность и сегодня. Этому способствуют простота и надёжность стропильной системы, а также возможность обустроить холодный или обитаемый чердак. Как правило, двускатная крыша с мансардой образуется висячими стропилами без средней опоры, а её жёсткость обеспечивается ригелями и боковыми стойками, которые и служат стенами и потолком мансардному помещению.
Двускатные и ломаные мансардные крыши весьма популярны в загородном строительстве благодаря возможности обустроить дополнительное жилое подкровельное помещение
Ломаные двускатные крыши отличаются наибольшим объёмом встроенной мансарды, каркасная система здесь представлена комбинацией висячих и наслонных стропил с разным углом наклона скатов.
Двускатные стропильные системы отличаются простотой конструкции, высокой прочностью и минимальным расходом строительных материалов, такие крыши часто используют в бюджетном дачном строительстве.
Четырёхскатные системы стропил
Четырёхскатные крыши образуются двумя трапециевидными и двумя треугольными скатами и имеют сложную конструкцию стропильной системы с опорным каркасом, на который монтируются рядовые и диагональные балки. Пространство между стропильными лагами заполняется нарожниками, а дополнительной опорой для диагональных ног служат шпренгели, опирающиеся на угловые перемычки.
Четырёхскатные стропильные системы характерны для вальмовых и полувальмовых крыш, под которыми можно разместить просторное мансардное помещение
Четырёхскатные крыши отлично защищены от разнонаправленных порывов ветра и придают зданию особый шик, но их недостатком является дорогая и сложная в монтаже стропильная система.
Основой для стропильной системы полувальмовой ккрыши служат стены здания, на которых располагаются мауэрлат, прогоны и продольные фермы
Стропильная группа полувальмовой крыши, как правило, опирается на боковые и фронтальные стены здания и имеет несколько отличную от прочих конструкцию с усечёнными треугольными скатами.
Устройство несущего каркаса шатровых крыш
Стропила шатровых крыш в верхней части сходятся в одной точке и образуют многогранную пирамиду. Для повышения прочности соединения стропильных ног используются специальные стыковочные элементы, брусья обрешётки и дополнительные нарожники.
Стропила шатровой системы сходятся наверху в одной точке и крепятся между собой стяжками, в нижней части они фиксируются с помощью запилов
Шатровые крыши придают строению неповторимый облик, но отличаются повышенным расходом кровельного покрытия и пиломатериала. Чаще всего они используются на флигелях, беседках, а в усечённом варианте — как крыши эркеров.
Многощипцовые стропильные группы
Многощипцовые крыши представляют собой скатные фрагменты, врезанные под прямым углом друг к другу и образующие в месте соединения внутренние углы или ендовы. Стропила такой крыши имеют разную длину, а сборка этой конструкции требует профессиональных навыков, поскольку величина и угол наклона скатов могут отличаться друг от друга.
Стропильная система многощипцовой крыши образует восемь треугольных скатов, в месте стыка которых располагаются ендовы
Крыши такого типа призваны обеспечить естественное освещение подкровельного пространства и имеют очень привлекательный внешний вид, но их довольно сложно монтировать и утеплять.
Устройство стропильной системы вокруг трубы
Проход вентиляционных и печных труб через крышу иногда требует смещения стропильных ног с нарушением выбранного шага между ними. Но при наличии труб достаточно больших габаритов, объединённых в один блок, этого бывает недостаточно. Необходимо обрезать стропила в месте прохода труб и соединять отрезанные участки с другими стропилами брусками, закреплёнными на уголки. Расстояние между трубой и деревянными элементами должно соответствовать противопожарному зазору в 130–150 мм.
Стропильная система вокруг печной трубы строится с учётом противопожарного зазора, а вырез укрепляется дополнительными стойками
Далее производится крепление обрезанных стропил с помощью вертикальных стоек к затяжкам или балкам перекрытия. Таким образом, вокруг трубы создаётся короб, который не контактирует с её горячей поверхностью и при необходимости заполняется негорючим теплоизолирующим материалом.
Монтаж кровли поверх старого покрытия
В процессе службы кровельное покрытие подвергается естественному износу. Если нет деформации старой стропильной системы и вы убеждены, что она прослужит ещё долгое время, то ремонт можно произвести быстро и качественно. Когда нет времени на демонтаж старой кровли, можно настелить новое покрытие прямо поверх старой крыши. Для этого необходимо точно знать, где проходят стропильные балки с контробрешёткой и доски обрешётки.
Видео: замена кровли без демонтажа старой
Шаг стропильных ног при устройстве кровли
При монтаже крыши стропила устанавливаются на определённом расстоянии друг от друга. Это расстояние называется шагом. Рекомендации по выбору шага стропильной системы изложены в СНиП II-26–76* «Кровли». Решение нужно принимать, учитывая следующие параметры:
- тип крыши;
- длину скатов и угол наклона;
- вид кровельного материала;
- сечение стропил;
- предполагаемую ветровую и снеговую нагрузку.
Шаг и количество стропил можно выбрать на основе рекомендаций и скорректировать с учётом особенностей конкретной крыши. Для простых двускатных крыш с холодными чердаками расчёт можно произвести, опираясь на следующую таблицу.
Таблица: выбор длины, шага и сечения стропил
| Длина стропил, м | Шаг стропил, см | Сечение стропил, мм |
| До 3 | 60 | 50Х150 |
| До 3,5 | 90 | 50Х175 |
| До 4 | 110 | 75Х175 |
| До 4,5 | 140 | 75Х200 |
| До 5 | 175 | 100Х200 |
| До 5,5 | 200 | 100Х250 |
| До 6 | 140 | 100Х200 |
Для мансардных и сложных крыш требуется более прочная стропильная система с более частым расположением ферм и со сменой шага на стыковых участках с разным типом скатов. На таких крышах стропилами служит брус сечением 50Х150 и 100Х200 мм, а шаг выбирается в интервале от 60 до 120 см.
При строительстве крыш с обитаемым мансардным помещением выбирается брус большего сечения, а стропила устанавливаются более часто для увеличения прочности фермы
Устройство крыш сложной конструкции
К сложным крышам относятся многоуровневые архитектурные решения, которые часто отличаются смешением стилей, например, скатная кровля с эркером или сочетание вальмовой конструкции с шатровым элементом. Даже обычная многощипцовая крыша со щипцами на разных уровнях имеет зачастую весьма сложную стропильную систему. Проектирование таких систем выполняется в соответствии с требованиями СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» и СП 17.13330.2011 «Кровли». К проектным работам следует привлекать профессиональных специалистов, поскольку даже небольшая ошибка может привести к браку и потере дорогостоящих материалов.
Сложные крыши нужно возводить только по готовым проектным решениям, которые содержат всю необходимую информацию для выбора материалов и описывают последовательность монтажных работ
Стропильную систему сложных крыш можно разбить на более простые составные части, а в местах их соединения смонтировать ендовы, вертикальные стойки и горизонтальные балки конькового типа.
При монтаже сложных стропильных систем важно следить за тем, чтобы на всех скатах сохранялся зазор для подкровельной вентиляции, иначе конденсат приведёт к повреждению стропил, обрешётки и утеплительного слоя.
Видео: устройство сложных крыш
https://youtube.com/watch?v=usq4G7LuZno
Узлы стропильной системы
Узлы, соединяющие элементы стропильной группы, выполняют функцию обеспечения жёсткого и прочного крепления деталей. К качеству сборки узлов предъявляются повышенные требования, поскольку в этих соединениях происходит равномерное распределение нагрузки с несущих элементов на затяжки, балки перекрытия и мауэрлат. К основным видам соединений, которые применяются при монтаже стропил, относятся следующие узлы:
- коньковый — место соединения верхней части стропильных ног;
- карнизный — соединение нижней части стропил с мауэрлатом или затяжкой;
Основные несущие узлы стропильной системы необходимо выполнять в соответствии с повышенными требованиями по уровню выдерживаемых нагрузок
- узлы соединения подкосов и ригелей со стропильной ногой.
Существуют также особенно сложные соединения, например, узел примыкания диагональных стропил вальмовой крыши к прогону и мауэрлату или узел ломаной крыши, где соединяются пять деталей стропильной системы.
При сборке ломаной крыши особое внимание следует уделить узлу перехода висячих стропил в наслонные, т. к. в них соединяются сразу пять несущих элементов
Рассмотрим узел крепления стропил, стоек, прогонов и затяжек на примере ломаной мансардной крыши. В нём вертикальная стойка с помощью врезки соединяется с горизонтальным прогоном и затяжкой, далее к ним монтируется нижняя стропильная нога, которая опирается на затяжку с помощью врезки и металлической скобы. Затем верхняя стропильная ферма скрепляется коньковыми стяжками и тоже врезается в затяжку и фиксируется на скобу. В прочих узлах стропильной системы, которые применяются на различных видах крыш, используются те же принципы соединения деталей. В качестве крепёжных элементов используются гвозди, саморезы, болты, перфорированные металлические полосы и уголки различной конструкции.
Монтаж стропильной системы
Перед началом возведения стропильной системы необходимо провести подготовительные мероприятия для обеспечения эффективной и быстрой сборки. Нужно создать безопасные условия для проведения работ, приготовить место для раскроя и изготовления шаблонов, а также обеспечить наличие пиломатериала и крепёжных элементов. В процессе монтажа потребуются рабочие чертежи и следующие инструменты:
- угломер (малка), уровень, строительный карандаш, шнур;
- цепная бензопила для грубого раскроя и обрезки;
- дисковая пила, электролобзик;
- электродрель, шуруповёрт;
- молоток, стамески.
Перед сборкой необходимо изготовить шаблоны однотипных элементов стропильной системы и убедиться в их качественной стыковке и хорошем прилегании на месте монтажа.
Стропильные фермы нужно изготавливать по единому шаблону, причём делать это можно как на земле, так и непосредственно на месте проведения работ
Завершающим этапом подготовительных работ является раскрой пиломатериала по размерам, пропитка элементов антипиреновыми и антисептическими составами и естественная просушка не менее суток.
При отсутствии проектной документации на крышу важно заранее выбрать способы крепления стропильных ног в коньковой и карнизной части, а также конструктивные решения для соединения деталей в различных стыковочных и иных узлах.
Крепление стропил к балкам перекрытия
Крепление стропил на балки перекрытия или затяжки в нижней части производится различными способами в зависимости от сложности фермы и длины, а следовательно, и веса стропильных ног. Стропила длиной менее 4 м и сечением 50Х100 мм достаточно крепить к балкам дощатым узлом или с помощью металлических пластин, обрезая брус под необходимым углом и используя прибоины.
Выбор способа крепления стропильных ног к мауэрлату или балкам перекрытия зависит от угла наклона скатов, веса и длины стропил, а также от предполагаемой внешней нагрузки
При больших величинах длины и веса стропильных ног и предполагаемой снеговой и ветровой нагрузки соединение необходимо выполнять лобовой врубкой, одинарным или двойным зубом. При этом используются подбалочные подкладки, обеспечивающие плотное прилегание резьбовых шпилек. Перед монтажом необходимо создать шаблоны, которые обеспечат правильный раскрой материалов на узле врубки и безупречное прилегание элементов. Чтобы избежать сколов на краях балки перекрытия, необходимо производить врубку на глубину не менее 2 см и на расстоянии 1,5 h от края балки (где h − высота балки).
Важно, чтобы отверстия под резьбовые шпильки располагались под углом 90о к верхней плоскости стропил, поскольку это обеспечит плотное прилегание и надёжное крепление деталей между собой без смещений и перекосов.
Как правильно сделать запилы на стропильных балках
В процессе сборки стропильной системы необходимо стыковать элементы с разными углами наклона. Для разметки запилов, врубок и угловых соединений используются строительные уровни и угломерные инструменты, а при массовом производстве однотипных деталей изготавливаются шаблоны. Запилы на стропилах можно сделать в следующей последовательности.
- Брус выставляется на мауэрлат и коньковый прогон, по уровню размечаются вертикальные линии и точное положение врезки.
- Угол наклона фиксируется на малке, а размеры врезки измеряются рулеткой или угольником.
- С помощью угольника и угломера результаты замеров переносятся на заготовки, после чего размечаются углы обрезки и размеры шипов врубки.
- На размеченной заготовке производятся необходимые запилы.
Места под запилы размечаются в несколько этапов с использованием строительного карандаша и угломерного инструмента
Диагональные стропила или нарожники приходят к стыку под разными углами в двух плоскостях, в этом случае с помощью уровня размечается вертикальный угол стыка, а затем нужный угол примыкания фиксируется малкой и переносится на деталь.
Монтаж стропильной системы своими руками пошагово
Многие владельцы в целях экономии монтируют крышу дома самостоятельно. При наличии некоторого строительного опыта это решение является вполне оправданным, поскольку даже сложные крыши вполне возможно собрать своими руками, имея проектную документацию. При отсутствии проекта необходимо самому сделать чертёж будущей конструкции с основными параметрами и размерами элементов стропильной системы.
Заготовки для стропильных ферм можно собирать на земле или прямо на крыше. Обычно изготавливается треугольник из двух боковых балок и нижней затяжки, все остальные элементы монтируются после установки фермы в вертикальное положение. Каждую конструкцию нужно изготавливать по заранее сделанному и опробованному на месте установки шаблону. При значительных длине и весе элементов конструкции сборка производится поэтапно.
Монтаж производится в следующей последовательности.
- На резьбовые шпильки армированного пояса или последний венец стен по периметру монтируются цельные брусья мауэрлата для обеспечения равномерного распределения нагрузки со стропильной системы на стены здания.
В домах их бетона или строительных блоков мауэрлат устанавливается на шпильки, вмурованные в армопояс, в деревянных строениях его роль обычно играет последний венец стены
- На мауэрлат крепятся балки перекрытия или затяжки с помощью скоб, металлических уголков или болтов. При использовании длинных и массивных стропильных ног на середину балок перекрытия монтируются вертикальные стойки, а на них крепятся коньковые прогоны.
- Первая заготовка под стропильную ферму устанавливается с одного края крыши (на фронтоне). На стропильных ногах делается врезка, и они крепятся к мауэрлату, балкам перекрытия и коньковому прогону.
Первыми устанавливаются стропильные фермы на фронтонах
- Вторая заготовка устанавливается на месте другого фронтона.
- Обе фермы закрепляются в вертикальном положении, которое контролируется уровнем или отвесом.
- Между установленными фермами натягиваются направляющие шнуры.
Между установленными на фронтонах стропильными фермами натягиваются направляющие шнуры для контроля правильности положения промежуточных элементов
- Устанавливаются промежуточные стропильные конструкции с выбранным шагом. Все они должны выравниваться по вертикали и по натянутым шнурам.
- Монтируется коньковый и дополнительные горизонтальные прогоны (если они предусмотрены конструкцией).
- Стропила усиливаются ригелями, стойками и другими элементами, предусмотренными проектом.
После установки всех стропильных ферм монтируются горизонтальные прогоны и дополнительные усиливающие элементы
- На вальмовых крышах вначале устанавливаются рядовые стропила, опирающиеся на коньковый прогон и мауэрлат, а затем поочерёдно ставятся диагональные стропила и нарожники.
- С помощью фронтонных и лобовых досок формируются свесы, которые защищают стены здания от осадков.
- На стропила крепится гидроизоляционная плёнка с провисом не более 20 мм и бруски контробрешётки, которые обеспечивают вентиляционный зазор между гидроизоляцией и кровельным покрытием. Затем укладывается продольная обрешётка, которая служит основанием под кровельное покрытие.
Монтаж гидроизолирующей плёнки, контробрешётки и обрешётки завершает работы по сборке стропильной системы
Сложные крыши монтируются, начиная с основных несущих конструкций, на которых базируется стропильная система. Затем устанавливаются рядовые и диагональные стропильные ноги, нарожники и вспомогательные элементы. В заключение разнотипные фрагменты стыкуются между собой в единую конструкцию.
Рекомендации по самостоятельной установке
Видео: устройство и монтаж стропильной системы
Мы рассмотрели варианты сборки стропильной системы в местах сочленения с трубами, поверх старых крыш, в местах прилегания к мауэрлату, а также в случае сложных стропильных конструкций. Попутно изучили некоторые способы соединения элементов ферм и скатов. Крышу можно собрать и своими руками, важно неукоснительно выполнять пошаговую инструкцию и строго соблюдать технику безопасности, тогда успех будет обеспечен.
