Как поставить стропила правильно

Принципы крепления стропил к мауэрлату

Монтаж стропил на опорный брус может требоваться при создании распорных и безраспорных стропильных конструкций. Установка наслонных или висячих стропил на мауэрлат выполняется при помощи жесткого или скользящего соединения. В зависимости от особенностей конструкции, выбираются способы крепления стропил к мауэрлату.

Врубку рекомендуется выполнять в стропильной ноге, а не на мауэрлате, чтобы избежать ослабления его несущей способности.

Жесткое соединение подразумевает полное исключение смещения элементов относительно друг друга, отсутствие таких воздействий, как сдвиг, кручение, изгиб. Необходимая жесткость соединения обеспечивается, если стропила к мауэрлату крепятся уголками с опорным бруском, либо в стропильной ноге выполняется специальный вырез «седло». Место выреза в стропиле дополнительно закрепляется саморезами, гвоздями, скобами, болтами. Кроме того, необходимо выполнить проволочную скрутку, которая соединяет узел крепления стропила с мауэрлатом и анкер, вмонтированный в стену.

При строительстве крыш деревянных домов применяется специальный крепежный элемент («салазки»), который позволяет выполнить скользящее соединение. Узел крепления стропил к мауэрлату с определенной степенью свободы стропил дает возможность избежать деформации кровли при усадке дома из бруса или бревна.

Установка стропил с применением уголка

Выбирая, как крепить стропила к мауэрлату, необходимо исходить из конструктивных особенностей крыши. Если речь идет не о деревянных постройках, то сочленение должно быть жестким.

Если установка стропила выполняется с вырезкой «седла», то технология работ следующая :

• в стропильной ноге выполняется вырез таким образом, чтобы горизонтальной частью стропилину можно было установить на деревянный брус, при этом угол наклона стропильной ноги должен соответствовать углу наклона ската;
• стропилина фиксируется тремя гвоздями, два из которых вбиваются с обеих сторон стропильной ноги под углом (внутри мауэрлата должно произойти скрещивание), а третий гвоздь вбивается вертикально сверху;
• дополнительно узел крепления фиксируется скобами, проволокой-катанкой.

Такое крепление стропил к мауэрлату обеспечивает необходимую жесткость и прочность узла.

Достаточно распространенной технологией является монтаж стропил с использованием металлического уголка и подшивного бруса. Крепятся стропила следующим образом :

• стропильная нога зарезается под необходимым углом, чтобы обеспечить заданный проектом наклон ската кровли;
• по краю мауэрлата монтируется подшивной брус, длина которого составляет около 1 метра, стропило жестко упирается в него по линии давления – такая конструкция исключает сдвиг стропильной ноги под нагрузками на распор;
• по бокам стропило следует крепить к мауэрлату при помощи металлических уголков – крепеж стропил к мауэрлату этими элементами дает возможность избежать поперечного смещения стропильной ноги;
• готовый узел крепления дополнительно усиливается проволокой-катанкой.

Крепление стропила к мауэрлату следует выполнять, придерживаясь инструкции, с подробностями технологии работ можно ознакомиться по видео.

Стропила к деревянному опорному брусу крепятся при помощи специальных уголков. К подвидам уголка КР относятся :

• модели КР11 и 21 (усовершенствованные КР1 и КР2) снабжены овальными отверстиями для анкеровки, что позволяет значительно снизить риск обрыва крепежного элемента при осадке здания или нагрузке конструкции;
• модель КР5 позволяет крепить конструктивные элементы с большой несущей способностью;
• модель КР 6 (усиленный уголок) изготавливается из стали 3 мм, имеет овальное отверстие для анкеровки, применяется для монтажа конструкций с большим весом.

Несущие и вспомогательные элементы деревянной стропильной конструкции также крепятся с применением монтажного уголка КМ, выполненного из перфорированной стали. К его преимуществам относится возможность крепежа саморезами и шурупами, отсутствием необходимости использовать для монтажа специальное оборудование.

Усиленный уголок KMRP применяется для соединений под углом 90°. Его использование позволяет надежно установить деревянные стропила на опорный брус. Уголок может регулироваться.

Выбор и подготовка материала

Чтобы изготовить прочный и долговечный стропильный каркас для крыши частного дома используют дерево твердых пород или металлопрофиль. От выбора материала зависит итоговая стоимость, вес, срок службы и несущая способность готовой конструкции. Для работы своими руками опытные мастера рекомендуют выбирать древесину. Чтобы стропила прослужили долго, необходимо проверить соответствие пиломатериалов стандарту:

1. Влажность пиломатериалов, используемых для изготовления стропил своими руками, не должна превышать 19-21%. Влажная древесина в процессе высыхания может трескаться, коробиться, из-за чего возникают деформации и перекосы в кровле.
2. Дерево должно находится в здоровом состоянии. То есть оно должно иметь светлый цвет, характерный для породы, не иметь очагов гниения, плесени, потемнения или следов жизнедеятельности вредителей.
3. Для изготовления стропил рекомендуется выбирать прямые, ровные доски без большого количества сучков, так как они снижают прочность опор.

Виды крепежных элементов

Среди опытных кровельщиков не стихают споры, чем эффективнее выполнять крепление стропил к балкам перекрытия и мауэрлату.  Однако, в большинстве случаев загвоздка в том, что в данных условиях практичнее использовать – гвозди или саморезы. Оба эти крепежные элемента обладают своими достоинствами и недостатками:

• Гвозди хороши тем, что для их забивания необходим только молоток, который есть в каждом хозяйстве. Однако, некоторые мастера сетуют на то, что забивать их вручную слишком долго. Стоит напомнить, что для фиксации стропил используются специальные зазубренные гвозди, которые надежно сцепляются с древесиной.
• Для сборки стропильного каркаса используют оцинкованные саморезы, которые не боятся коррозии. За счет резьбы они прочно ввинчиваются в толщу древесины, надежно фиксируя элементы между собой. Завинчивать их быстро и удобно с помощью портативного шуруповерта. Минус этого вида крепежа в том, что при демонтаже удалять саморезы из дерева долго и муторно.

Крепежные элементы для фиксации стропил

Различные способы крепления стропильных ног

Разновидности креплений

Дерево — природный материал, который в процессе выравнивания влажности и высыхания дает значительную усадку, из-за чего линейный размеры сооружения изменяются. Именно поэтому опытные мастера рекомендуют возводить крышу для брусовых и бревенчатых домов, спустя год после постройки, когда процесс усадки переходит из активной в пассивную фазу. Если зафиксировать деревянные элементы каркаса жестко, то после высыхания крыша дома может деформироваться. Поэтому для соединения стропил используют следующие виды креплений:

1. Жесткие. Жесткими креплениями называют такие разновидности крепежной фурнитуры, которые не способны компенсировать изменения размеров древесины в процессе высыхания. Они обеспечивают прочную, надежную фиксацию, однако, они могут стать причиной деформации каркаса, приводящей к изменению геометрии кровли, протечкам или даже обрушению конструкции. К этой разновидности крепежа относятся металлические уголки, металлические накладки и деревянные «чурки».
2. Подвижными. Подвижными крепления называют способы фиксации, которые за счет скользящих вдоль своей оси деталей могут компенсировать изменение размеров стропильного каркаса в процессе усадки сооружения. Каркас, закрепленный с помощью ползунов или салазок, «дышит» вместе с домом, подстраиваясь под его размеры, не давая деформаций. С помощью таких креплений можно возводить крыши для деревянных домов, не прошедших процесс усадки.

Скользяща стропильная система

Стропильные конструкции из бревен

При изготовлении стропил из бревен применяют круглый окоренный лес 18 см в диаметре. Бревна подбирают ровными и прямолинейными, без кривизны, червоточин и гнили. Незначительные неровности подлежат обработке топором по шнуру.

Затяжки, посредством которых соединяются стропильные ноги, выполняют из древесины лучшего качества. Прежде всего, выбирают бревно под затяжку и производят его торцовку на необходимый размер по длине.

По причине того, что круглый лес поставляется максимальной длиной в 6,5 м, для больших пролетов затяжку, как правило, изготавливают, используя 2-3 бревна, скрепленных между собой по длине. Далее выбирают бревна для изготовления стропильных ног. Стойки и подкосы, которые имеют меньшую длину, производят из обрезков либо из самых коротких бревен. У выбранных бревен отесывают торцы и выполняют разметку по шаблону, который делают из тонкого листового металла или фанеры.

Точки врубок по завершению разметки выпиливаются и зачищаются при помощи остро заточенного топора. Балки составного типа на пластинчатых нагелях используют при обустройстве перекрытий, а также форме верхних фермовых поясов. Балки сплачиваются из брусков на деревянных нагелях. Пожалуй, самой распространенной конструкцией сборного сечения служит балка, которая представляет собой конструкцию из двух или трех брусьев дерева хвойных пород, которые связаны между собой пластинчатыми нагелями, произведенных с применением древесины твердых пород (в основном дуба, иногда березы). В балках нагели устанавливают по длине, исключая только среднюю часть, в которой усилия на сдвиг являются сравнительно небольшими.

Изготавливают балки из брусьев первого сорта, высушенных до влажности не более 20%. Что касается влажности пластинчатых нагелей для выполнения балок, то она должна составлять не более 10%.

Сбор балок осуществляют посредством специального приспособления, которое состоит из двух опор (стоек-подставок), на которых расположен вал, выполняющий вращение в двух втулках.

С каждой стороны вала на козелках размещены брусья. Балки сдвигают на концах при помощи хомутов-тяжей.

Ввиду того, что выполнена стяжка концов балок, а их середина при этом под действием распорок изогнута, балки становятся изогнутыми согласно величине подъема.

В процессе изгибания балок необходимо следить за тем, чтобы плоскости брусьев, соприкасающиеся между собой, были точно подогнаны друг к другу.

Причем следует соблюдать  строительный подъем. Далее по шаблону намечаются места монтажа нагелей и подбираются гнезда. После этого в гнезда вставляются пластинчатые нагели.

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

По завершению монтажа нагелей тяжи подлежат снятию, от чего готовые балки немного выпрямляются, при этом незначительно снижая строительный подъем, причем нагели необходимо плотно защемить в гнездах.

По окончанию выполнения системы стропил и крепления обрешетки следующим пунктом в процессе возведения крыши является настил кровли и кровельного пирога.

Что влияет на стропила

Перед тем как приступать к изготовлению стропил, следует определиться с их видом, способом крепления и линейными размерами. Только в этом случае можно быть уверенным в прочности и безопасности конструкции.

Как влияют различные факторы на параметры стропилин? 

Физический фактор
Краткое описание влияния на параметры стропилин

Величина нагрузки на крышу

Стропила должны выдерживать снеговые и ветровые нагрузки. Во время расчетов нужно брать из таблиц строительных норм и правил фактические максимальные значения снегового покрова, учитывать силу и розу ветров. Данные позволяют узнать общую нагрузку на скат крыши в зависимости от его площади и угла наклона. Далее уже можно определить размеры стропилин, их количество и шаг. При этом обязательно закладывается коэффициент запаса прочности. Дело в том, что пиломатериалы не имеют стабильных и одинаковых значений прочности, слишком много непредвиденных факторов влияют на эти показатели. Для большинства случаев для изготовления стропильных ног используются доски 50×150 мм или 50×200 мм.

Тип крыши

Двускатные крыши могут быть наслонными и висячими. Для висячих крыш нужно делать стропила из более прочных досок

При этом принимается во внимание метод фиксации элементов к мауэрлату. Если делается врубка, то ширина досок должна увеличиваться на величину врубки

Дело в том, что пропил в этом месте автоматически уменьшает ширину материала, воспринимающего нагрузки. Если на доске толщиной 200 мм сделать поперечный пропил длиной 60 мм, то в расчет принимается только оставшаяся ширина 140 мм. Соответственно, если при расчете нагрузок выбраны стропила из досок 200 мм, но во время крепления делаются непредусмотренные пропилы 60 мм, то ширина заготовок для стропилин увеличивается до 260 мм. Это замечание делается для тех, кто любит злоупотреблять различными зарубками и пропилами для упорных площадок концов стропилин. В настоящее время есть много специальных приспособлений, позволяющих прочно зафиксировать стропилину в нужном положении без запиливания.

Назначение здания

Для жилых зданий стропилины должны иметь запас по прочности в размере не менее 1,4 от расчетных значений. Для нежилых сооружений коэффициент понижается до 1,2. Вывод – размеры стропильных досок на домах больше, чем на гаражах и иных пристройках.

Назначение чердачных помещений

Жилые чердачные помещения (мансарды) должны иметь утепленную крышу. Ширина стропилин должна соответствовать толщине утеплительного слоя. Одновременно нужно корректировать шаг между стропильными ногами в зависимости от стандартной ширины утеплителя. Если в данной климатической зоне оптимальная толщина утеплителя крыши 200 мм, то такую же ширину рекомендуется выбирать и для стропилин. Различные наращивания узких стропильных ног во время утепления кровли не считаются правильным решением.

Эти знания помогут принимать правильные решения как во время изготовления стропил, так и во время их фиксации непосредственно на месте. Ошибки в строительстве стропильной системы слишком дорого обходятся, не стоит проявлять излишнюю самоуверенность. 

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров.  Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника

В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

Формы крыш

Кровли скатных крыш бывают разных форм. Здесь стоит выделить:

• односкатные;
• двухскатные;
• четырехскатные (шатровые и вальмовые);
• ломаные.

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 .

Виды стропильных систем и их особенности

Стропильные системы предназначены для устройства кровельных конструкций над помещениями, имеющими различные габаритные размеры. В их состав входят:

• Стропильные ноги, которые непосредственно формируют скат.
• Стойки, вертикальные опоры, передающие часть нагрузки на внутренние опорные стены или колонны.
• Подкосы (раскосы), наклонные элементы, служащие для тех же целей, что и стойки.
• Затяжка. Элемент, соединяющий между собой стропильные ноги, чаще всего их роль выполняют балки перекрытия, но применяют и более высокую установку затяжки. Предназначены для уменьшения усилия распора, которое передается стропильными ногами на стены.

Поэтому такой вариант установки стропил на крыше более предпочтителен.

Несмотря на разнообразие форм, в основном, применяются два вида стропил:

• Наслонные стропила. Применяются при наличии в строящемся здании внутренних несущих стен или колонн. Стропильные ноги, в этом случае, опираются не только на наружные стены, но и на эти внутренние опоры. При этом нагрузка на них чаще всего передается при помощи стоек.
• Висячие стропила опираются только на наружные несущие стены и друг на друга (в коньковой части). Такие системы применяются на зданиях, не имеющих  промежуточных опор, и имеющих ширину пролета до 12 метров. Отличием такой конструкции является наличие высокой распорной нагрузки, для снижения которой обязательно применение затяжки. Стропильные ноги таких систем необходимо укреплять подкосами, это также способствует снижению нагрузки на стены.

Крепление стропильных ног к стенам

Для того чтобы выполнить монтаж стропильной системы своими руками, необходимо знать правила ее крепления к стенам. В зависимости от материала, из которого возведены стены, существует несколько технологических способов.

На рубленых стенах стропильные ноги крепятся на верхний венец непосредственно.

Особенность монтажа определяет значительная усадка таких стен в первые годы после возведения, иногда она достигает 10 и более процентов и зависит от качества материала и профессионализма строителей.

В связи с этим, жесткое крепление стропил к стене может привести к возникновению значительных деформационных нагрузок, которые могут вызвать даже выдавливание верхних венцов стены.

Чтобы предотвратить этот процесс, для крепления применяют специальные скользящие опоры для стропил.

Конструктивно, они представляют собой два металлических элемента, один из них крепиться на стену, другой на стропильную ногу. Такой крепеж позволяет ноге смещаться при усадке бревен и не допускает разрушения стены.

На каркасных стенах опорой будет служить верхняя обвязка. В этом случае усадка будет минимальной, поэтому стропила следует крепить таким образом, чтобы предотвратить смещение.

Для этой цели применяется врезка стропил зубом.

Применяют также соединение при помощи шипа или комбинируют оба этих способа.

Каменные и кирпичные стены предполагают укладку мауэрлата — специального бруса, который необходим для перераспределения точечных нагрузок на всю стену. Мауэрлат представляет собой деревянный брус, сечением 150х150 мм, который крепится на стене при помощи вмурованных в кладку или верхний пояс шпилек. Под брус в обязательном порядке необходимо уложить слой гидроизоляции.

Что из себя представляет шатровая стропильная система?

По сути, шатровая крыша геометрически представляет собой «классическую» пирамиду, то есть фигуру с многоугольником в основании и гранями, являющиеся равнобедренными треугольниками, сходящимися в единой вершине.

В частном строительстве чаще всего применяется пирамида с основанием в виде четырехугольника, хотя для пристроек (башенки, эркеры и т.п.) или легких садовых построек (беседок) практикуется возведение более сложных конструкций, у которых в основании может лежать и правильный шести- или восьмиугольник (иногда даже и больше).

Шатровая крыша не всегда прямоугольная в плане – она может опираться на шесть, восемь и даже больше углов

В данной публикации акцент будет сделан все же на четырёхскатную шатровую крышу. Здесь тоже возможны вариации. «Классикой» считается пирамидальная конструкция, опирающаяся на основание-квадрат, с вершиной, находящейся на перпендикуляре, проходящем через точку пересечения диагоналей основания. В этом случае все четыре ската будут представлять собой абсолютно конгруэнтные треугольники, расположенные под одинаковым углом наклона.

Пирамида с квадратом в основании.

На рисунке-схеме показана пирамида с квадратом в основании – именно ее и будем рассматривать в дальнейшем. К этому чертежу придётся не раз возвращаться по ходу изложения.

Вполне возможно использовать шатровую схему и на прямоугольном здании, у которого длина превышает ширину. Однако, на практике такое применяется нечасто – ввиду ненужного усложнения и расчетов, и монтажа. При подобном варианте скаты, опирающиеся на более короткую стену, становятся длиннее и имеют меньший угол наклона к горизонту, то есть и внешние нагрузки для них уже приходится рассчитывать индивидуально. Для прямоугольных оснований куда больше подойдет вальмовая крыша – она во многом схожа с шатровой, но лучше адаптирована именно к таким условиям.

Для прямоугольного здания лучше подойдет вальмовая стропильная система, которая сродни шатровой, но все же имеет коньковый горизонтальный прогон

Шатровая форма крыши дает немало значимых преимуществ:

Шатровая крыша – это не только внешняя оригинальность здания, но и масса других важных достоинств

• Дом с такой крышей очень выигрышно выделяется на фоне стандартных двухскатных кровель, обладая своеобразной привлекательностью.
• По своим аэродинамическим качествам, то есть по способности противостоять ветровой нагрузке, особенно при шквалистых или даже ураганных порывах, она среди скатных крыш, пожалуй, не имеет равных. Причем сведена к минимуму подъемная составляющая ветровой нагрузки – усилия, пытающегося сорвать кровлю вверх.
• Уникальная пирамидальная форма способствует равномерному распределению всех внешних и внутренних нагрузок на систему крыши и здания в целом.
• При правильном утеплении скатов кровли, такая крыша – оптимальное решение с точки зрения энергосбережения.
• При оптимальном выборе крутизны скатов кровли не будет особых проблем и со снежными наносами.

Желание совместить шатровую систему и мансарду – выполнимо, но серьезно усложняет всю конструкцию крыши.

Недостатком, помимо определенной сложности конструкции, можно назвать то, что четыре одинаковых ската серьезно «съедают» объем чердачного помещения, что осложняет организацию в нем «обитаемой» площади. Чтобы создать жилую мансарду, приходится резко увеличивать крутизну кровли и прибегать к «врезке» дополнительных окон и надстроек. Понятно, что браться самостоятельно за расчет и возведение столь сложной конструкции – просто бессмысленно, так как здесь требуется высокопрофессиональное архитектурное проектирование и монтаж.