Деревянные фермы стропильной системы – какую выбрать?

Стропильные фермы крыши и её виды

Стропильная система — основа крыши, которая делает упор на несущие элементы строения и служит также каркасом для различных видов материалов для кровли: утеплителей, гидроизоляции, разнообразных покрытий.

Габариты и конструкция стропил зависят от:

• приобретённого материала;
• размеров строения;
• габаритов дома;
• стройматериала для стропил;
• индивидуальных предпочтений заказчика;
• актуальных для определённого региона нагрузок на крышу.

Стропильная система имеет:

• обрешётку — брусья, в перпендикулярном направлении укладывающиеся на стропильные ноги;
• стяжки, воспринимающие растягивающие усилия;
• стойки из дерева, расположенные в вертикальном положении;
• мауэрлат — брус, монтаж которого осуществляют вдоль стены, на него делают упор стропила;
• стропильные ноги — это своего рода балки из дерева, принимающие на себя основную нагрузку крыши.

Каждый из приведённых факторов очень важен, поскольку необходимо понимать, какой тип стропильной системы будет оптимально подходить для той или другой определённой ситуации.

Когда речь заходит о малоэтажных домах, то самую большую распространённость получают конструкции из дерева. Во многих случаях применяют три вида стропильных ферм: висячие стропила, наслонные стропила и смешанную систему стропил.

Характеристика висячих стропил

Висячие стропила — это наиболее элементарный вид стропильных систем, их характеристики:

1. У стропил делают лишь несколько опорных точек, которыми выступают, в частности, несущие стены строения. В подобном случае ноги для стропил работают и на изгиб, и на сжатие. Стропильные ноги ложатся на мауэрлат — это утолщённый брус или изделие из соединённых досок. Мауэрлат прочно крепится на торце основных стен. Стропильные ноги врубают в мауэрлат, а в качестве дополнительного крепежа используют кронштейны или скобы.
2. Вся конструкция распирает ограждение стены.
3. Чтобы компенсировать распирание, создают затяжки, которые соединяют стропильные пары. В основном они устанавливаются в самом низу, благодаря чему затяжки параллельно выступают и перекрытием крыши. В некоторых вариантах их располагают выше, но тогда затяжки приобретают более мощные, ведь нагрузка на затяжки многократно увеличится.

4. Затяжки не только компенсируют распирающее усилие, но и не дают разъединяться стропильным ногам.

Особенности наслонных стропил

Для наслонной системы стропил дом должен быть дополнительно оборудован несущей стеной, расположенной посередине. Различают наслонные стропила по таким признакам:

1. Концы наслонных стропил должны делать упор на следующие части строения:
   • стены по периметру;
   • столбчатые опоры или основные стены, расположенные внутри.
2. Действие стропильных ног — работа на изгиб, поскольку отсутствует нагрузка на сжатие. Вот почему для монтажа наслонной системы стропил применяют более тонкие элементы, а вся конструкция намного легче. Причём экономия пиломатериалов весьма существенная.
3. Проектируя наслонные стропила, следует учитывать тот факт, что есть обратная зависимость шага ног стропил и угла ската кровли. Иными словами, чем сложнее конструкция кровли, тем чаще надо монтировать балки стропил.

4. Использование промежуточных опорных точек уменьшает сечение балок и длину пролёта, который надо перекрыть.

Смешанная система стропил

Конструкция комбинированной системы наиболее сложная, поскольку включает в себя части двух других видов стропил — висячего и наслонного. Применяется она для мансардной кровли. Стены комнат, которые находятся на втором этаже, образуют вертикальными опорами, эти опоры являются и промежуточными стойками для стропильных балок.

Часть стропил, которые соединяют один конец стоек, функционирует как ригель для скатов, расположенных сбоку, причём для верхней части конструкции они являются затяжкой.

Одновременно горизонтальные брусья выполняют такие функции: для верхних скатов — мауэрлат, для боковых — коньковый брус. Чтобы увеличить прочность кровли, монтируют подкосы, которые соединяют боковые скаты и вертикальные стойки.

Комбинированная система строп в изготовлении самая сложная и трудоёмкая, но эти недостатки вполне компенсируются увеличением несущих качеств кровли в отсутствии лишних опор, особенно, когда есть необходимость перекрывать значительные пролёты в здании.

Увеличить несущие качества кровли можно с помощью смешанной стропильной системы

Расчет уклона ската односкатной крыши

По конструкции наиболее простой считается односкатная крыша. Однако даже такой тип кровли пристройки требует выполнения некоторых подготовительных работ. Первое, что необходимо будет сделать – это выполнить проект крыши. На данном этапе составляется чертеж, на котором указывают планируемый уклон ската.

Стоит отметить, что уклон крыши напрямую влияет на эффективность ее функционирования, а также на долговечность кровельного покрытия. Безусловно, грамотные расчеты позволят существенно упростить и ускорить строительство. Количество используемого кровельного материала для пристройки с односкатной крышей будет увеличиваться по мере возрастания угла наклона ската.

Расчет уклона будет зависеть, в первую очередь, от климатических условий в определенном регионе. Этот угол будет тем круче, чем больше осадков ожидается в зимний период в конкретном регионе. Правильно подобранная величина позволит вовремя и в полной мере отводить дожди и снежные осадки с поверхности кровли. В тоже время, если для конкретной области характерны сильные порывистые ветры, скаты не стоит делать слишком крутыми.

Кровельный материал, которым будет покрыта пристройка к дому с ломаной крышей, также влияет на величину уклона:

• для шиферных или черепичных крыш должен составлять от 22º;
• рубероид, уложенный в 2 слоя, предполагает минимальный уклон в 5º, а в 3 слоя – от 15º;
• уклон крыши из профнастила должен составлять не менее 12º;
• металлочерепичные крыши могут иметь скаты с углом от 14º;
• ондулин, как и рубероид, укладывается на скаты с минимальным уклоном в 6º;
• мягкую черепицу монтируют на кровли со скатами, наклоненными, как минимум, под 11º.

Установка стропил для двухскатной крыши своими руками

Когда все подготовительные работы и расчеты выполнены, и закуплены нужные материалы, начинают непосредственно монтаж стропильной системы двухскатной крыши. Он состоит из нескольких этапов.

Укладка мауэрлата на стены

Этот элемент крепится на несущей стене по всей ее протяженности. Если речь идет о бревенчатом доме, то мауэрлатом может служить верхний венец. Для зданий из газобетона или кирпича потребуется мауэрлат, равный длине стены. Иногда эту деталь можно укладывать между стропилами.

При недостатке длины материала для мауэрлата можно срастить несколько кусков. При этом края запиливают под 90º и стыкуют с помощью болтов – проволока, нагели или гвозди не годятся.

Есть два способа укладки мауэрлата поверх несущей стены:

• симметрично по центру;
• со смещением в нужную сторону.

Монтаж мауэрлата выполняется на предварительно уложенный гидроизоляционный слой из рубероида. Это защитит древесину от гниения.

Стоит ответственно отнестись к процессу крепления мауэрлата, поскольку при сильном ветре он должен выдерживать особенно большую нагрузку.

В качестве креплений для мауэрлата можно использовать такие расходники:

• Анкера, которые незаменимы для монолитных материалов.
• Деревянные нагели. Эти детали применяются в домах из бруса и бревен, хотя к ним требуются дополнительные крепления.
• Скобы.
• Арматура или специальные шпильки. Такой вариант предпочтителен для построек из пено- или газобетона.
• Вязальная или стальная проволока – это вспомогательный крепежный элемент, применяемый практически всегда.

Сборка ферм или стропильных пар

Сборка ферм может быть выполнена одним из методов:

• Брусья для стропил собираются и крепятся прямо на крыше здания. Этот процесс довольно трудоемок, поскольку все замеры, подрезку и сцепку брусьев придется делать на высоте. Однако можно обойтись своими силами, без привлечения техники.
• Фермы или стропильные пары можно закрепить на земле, а потом готовые элементы поднять на крышу здания. С одной стороны – это упрощает процесс установки стропил, а с другой – из-за большого веса конструкции ее подъем наверх потребует наличия специального оборудования.

Обратите внимание, что начинать сборку стропильных пар стоит только после нанесения разметки. А если заранее изготовить шаблон, для которого взять две доски, равные длине стропил, и соединить их между собой, то тогда все пары получатся абсолютно одинаковыми.

Монтаж стропил

После сборки и подъема на высоту выполняется установка стропил двухскатной крыши деревянного дома. Чтобы зафиксировать их на мауэрлате, в нижней части стропил делают запилы. Первыми устанавливают две фермы с противоположных концов крыши.

После этого между стартовыми парами натягивают веревку, по которой будут выравнивать все остальные стропильные фермы и устанавливать конек.

Теперь можно монтировать оставшиеся пары с соблюдением расчетного шага между ними. В тех случаях, когда сборку пар производят непосредственно на крыше, между двумя торцевыми фермами крепят коньковый прогон. На него впоследствии и производят установку стропил.

Порядок установки половинок стропил согласно мнениям профессионалов может отличаться. Некоторые предпочитают укладывать брусья в шахматном порядке, чтобы не перегружать фундамент и стены в процессе работы. Другие склоняются к последовательной установке пар стропил. Как бы то ни было, стропильные ноги могут нуждаться в подпорках и стойках – все зависит от размеров крыши и формы ферм.

Крепление конька

Конек – это элемент, который образовывается посредством крепления стропил в верхней точке. Как только все детали стропильной системы для двухскатной кровли будут установлены, следует выполнить капитальное закрепление всех элементов конструкции.

Установка обрешетки

Наличие обрешетки является обязательным при строительстве любой крыши. Она не только поддерживает кровельный материал и позволяет его надежно закрепить, но и дает возможность перемещаться по крыше в процессе работы.

Расстояние между отдельными досками выбирают, исходя из типа кровельного материала:

• мягкая кровля укладывается на сплошную обрешетку без зазоров;
• для металлочерепицы нужна обрешетка с шагом в 35 см (между двумя нижними рядами – 30 см);
• шифер и профнастил можно укладывать на обрешетку с шагом в 44 см.

Итоги

Таким образом, чтобы собрать стропильную систему для крыши с двумя скатами, следует учесть много нюансов и предусмотреть любые возможные осложнения. Надеемся, что наши советы помогут вам справиться с этой нелегкой задачей и создать качественную и долговечную крышу для вашего дома.

Виды стропильных конструкций

Устройство стропильной системы крыши может быть разным. Выбирайте ее вид, исходя из конструкции здания и его габаритов.

Стропила кровли могут быть наслонные или висячие.

Параметр 2. Наслонная система

Наслонная система оптимальна для крыши с пролетом 10-16 метров.

Наслонные стропила оптимальны для крыш, у которых длина пролета равна 10-16 м. Наклон у скатов можно делать любым. В здании должны быть колонны либо несущие стены. Снизу стропила опираются на мауэрлат, а сверху на прогон.

Коньковый прогон в свою очередь поддерживается стойками или лежнем (внутренним простенком). Нагрузки в такой конструкции возникают только вертикальные, поэтому в затяжках надобности нет.

Если длина пролета значительна, коньковый прогон лучше поменять на две боковые балки. Они должны опираться о стойки. Чтоб стропила не сгибались, они усиливаются ригелями и подкосами. Если вы строите своими руками мансарду, стропила можно сделать ломаными либо опереть их о стенку высотой 1-1,5 м.

Что учесть при сооружении наслонной системы стропил:

1. У всех узлов конструкции должна быть гладкая струганная поверхность. Это уменьшит вероятность их гниения и заражения грибком.
2. Подошву мауэрлата следует располагать точно по горизонтали относительно внешних стен. Строго горизонтальной должна быть и стыковка мауэрлата со стропилами. В противном случае опора может опрокинуться.
3. Подкосы и стойки надо монтировать с максимальной симметрией.

Примыкания стропил к стенам необходимо влагоизолировать.

1. Чтобы не возникало необходимости делать ремонт стропильной системы, ее элементы не должны мокнуть и гнить. Поэтому в подкровельном пространстве нужна эффективная вентиляция. Для этого в чердачной крыше оставляются продухи, а в мансардной — щели.
2. Те точки, в которых стропильная система соприкасается с каменными, бетонными, кирпичными стенами, надо гидроизолировать. В противном случае из-за конденсата древесина начнет гнить.
3. Стропила без подкосов или опор не должны иметь длину больше 4,5 м.

Параметр 3. Висячие стропильные ноги

Система висячих стропил выбирается при пролете до 6 м.

Каркасная система двухскатной крыши чаще всего бывает висячей. При этом пролет ее не должен превышать 6 м, а у дома не должно быть внутренних стен.

Наверху стропила опираются друг о друга, внизу – на мауэрлат. Нагрузку конструкции на стены здания понижают затяжки. Балочные стяжки укладываются внизу стропил и дополнительно служат перекрытием. Есть еще ригели – это затяжки, которые ставятся повыше.

Правильное оформление карнизного свеса.

Что учесть при сооружении висячей системы стропил:

1. Не надо опирать кровельные свесы на низ стропильных ног, выходящих за плоскость стен. Для опоры такой конструкции лучше всего подходят кобылки. При их использовании стропила смогут всей своей плоскостью опираться о мауэрлат.
2. На скатах от опорной балки до конька следует набить ветровую планку (лобовая доска).
3. Уклон необходимо начинать от чердака. Так кровля получится жесткой, она не будет раскачиваться, и разрушаться от ветра.

Способы креплений стропил на мауэрлате

Узел крепления стропил к мауэрлату – один из наиболее важных, от правильности его выполнения зависит функциональность стропильной системы, ее способность воспринимать нагрузки.

Всего существует два типа подобных креплений: жесткое и скользящее. Выбор одного из них зависит от схемы стропильной конструкции. Замена жесткого крепления на скользящее или наоборот, а также недостаточное обеспечение необходимой степени сдвига стропильной ноги приведет к тому, что схема «поломается» и не будет работать.

Жесткое крепление обеспечивает прочное, неподвижное сочленение стропилины с мауэрлатом. Сдвиг не допускается, однако возможен поворот стропилины в шарнире. Организовывают такое крепление двумя основными способами:

• путем врубки стропильной балки в мауэрлат и дальнейшей фиксации узла уголками, скобами, гвоздями;
• с помощью уголков из металла и опорного бруска.

Скользящее крепление (или как его называют кровельщики – «скользячка») несколько иного вида и функциональности. Оно позволяет стропильной ноге сдвигаться относительно опоры. Конечно, этот сдвиг не будет заметен глазу, но позволит стропильной системе не деформироваться при естественной усадке стен дома. Скользящее крепление особенно необходимо при строительстве деревянных срубов. Также оно реализуется при строительстве домов любого другого типа, если того требует схема и выполненный расчет деревянных стропил.

Чтобы обеспечить стропильной ноге небольшой запас хода относительно мауэрлата используются особые крепежные элементы – ползуны. Конструктивно они состоят из двух металлических элементов, первый из которых статичен, а второй – способен перемещаться относительно первого. Существует две разновидности скользящих креплений: открытого и закрытого типов.

Ползун открытого типа представляет собой сборную конструкцию, состоящую из двух отдельных частей: статичной планки-направляющей и уголка с загибом сверху. Направляющая продевается в загиб уголка и фиксируется на стропильной ноге, уголок крепится на мауэрлате. При изменении геометрических размеров постройки, направляющая может сдвигаться относительно жестко зафиксированного уголка на 60-160 мм.

Скользящее крепление закрытого типа по своему свойству точно такая же. Немного меняется конструкция, она уже не разборная, а цельная. Уголок, который крепится к мауэрлату, имеет в центральной части петлю. В нее вставлена направляющая, которая, в свою очередь, крепится к стропильной ноге.

Что собой представляют оба варианта креплений (скользящее и жесткое) показано в видео-ролике:

Виды стропильных систем

Прежде чем разобрать крепление стропил, обсудим их виды. Различаются системы по следующим признакам: материалу и конструкции. По первой классификации они могут быть деревянными либо металлическими. Брусья имеют ряд своих достоинств – это и относительная простота монтажа, и легкость, и дешевизна. Однако такой материал нуждается в предварительной обработке, ведь, как известно, дерево гниет, боится термитов, на нем заводится грибок, и оно отлично горит. Правда, решить все эти проблемы можно особо не напрягаясь, достаточно просто пойти в специализированный магазин и приобрести там средства, которые устранят все вышеописанные недостатки.

А вот металл пока что не имеет конкуренции в плане прочности, кроме того, данный материал абсолютно не боится огня. Но и в этом случае не обошлось без некоторых подводных камней. Во-первых, осуществлять крепление стропил такого типа тяжелее, да и понадобится специальное оборудование, что также к достоинствам никак отнести нельзя. Во-вторых, металл боится коррозии, так что его придется покрывать слоем специальной краски. В-третьих, стоимость такой конструкции будет несколько завышенной. И, в-четвертых, из-за большого веса к самому зданию будут предъявляться особые требования.

Теперь скажем пару слов о конструктивных особенностях стропильных систем. Они могут быть висячими, без использования дополнительных опор. Данный вид актуален, если стены дома облегченные. Следующий тип – наслонные, имеющие дополнительные опоры в средней части. В этой роли отлично выступает средняя несущая стена или же просто промежуточные столбчатые опоры.

Особенности и требования к стропильной системе

Величину стропил, являющихся элементами, которые определяют прочность и наклон кровли, необходимо рассчитывать индивидуально для каждого частного дома, принимая во внимание общую площадь и геометрическую форму крыши, а также расстояние между стенами. В зависимости от полученных результатов можно будет определить подходящее сечение брусьев

Как правило, этот показатель составляет около 1 метра.

На практике применяют два типа устройства стропил:

1. Наклонная конструкция, которая по всему периметру опирается на стены дома, а в центре ее поддерживает дополнительная или промежуточная опора. Целесообразно применять, если расстояние между несколькими опорами не более 6,5 м.
2. Висячие стропила, закрепленные вверху у конька и упирающиеся друг в друга. Эта система отличается особой надёжностью соединения стен между собой.

В целом устройство стропильной системы напрямую зависит от вида материала, из которого выполнен дом. К примеру, для здания, выстроенного из кирпича, рекомендуется стропильная система, которая упирается на отдельно сооруженную опору из балок небольшого сечения или мауэрлат. В качестве опоры для стропил деревянного строения лучше всего подойдет верхний венец сруба, а для домов каркасного типа применяют верхнюю обвязку.

Основные части стропильной системы крыши

Основой крыши, на которую производится монтаж кровельного пирога и внутренней обшивки помещения, является именно стропильная система. Зачастую ее также применяют в качестве основания при проведении коммуникаций и инженерных систем. Совокупность различных узлов и элементов, составляющих устройство стропильной системы крыши, выполняет функцию передачи силовых нагрузок непосредственно с кровли на несущие стены сооружения. К основным частям относят:

• Висячие и наклонные стропила.
• Мауэрлат.
• Коньковые и боковые прогоны.
• Всевозможные связующие элементы, такие как подкосы, диагональные связи, распорки.

Как правило, нагрузка, приходящаяся на стропильную конструкцию крыши, очень велика. Она определяется индивидуально, учитывая конструктивные особенности кровли и свойственные данной местности, ветровые и снеговые нагрузки. Установленные стропила должны гарантировать удержание таких нагрузок, а также обладать необходимым запасом прочности, чтобы противостоять возможным порывам ветра или выпадению снега.

Для того чтобы определить основные параметры узлов устройства стропильной системы крыши, необходимо выполнить специальные расчеты. Они помогут точно определить профиль, длину и сечение каждого из элементов конструкции, а также особенности взаимодействия между собой деталей. Прочность всего строения в значительной мере зависит от того, насколько крепко соединены узлы стропильной системы крыши. Рекомендуется применять следующие виды соединений:

• шпунтованное;
• болтовое;
• шурупное;
• сварное.

Какой тип соединения применим для конкретной системы, можно определить исходя из расчетной нагрузки, особенностей конструкции и используемых материалов.

Какие бывают виды стропильных систем

В зависимости от того какими способами происходит распределение и снижение нагрузки на несущие стены дома, применяют два вида стропильных систем двускатной крыши. Это может быть наклонная или висячая система. В обоих случаях главным элементом системы выступает стропильная нога. Давайте немного более подробно взглянем на эти системы.

1. Наклонные стропильные системы двухскатной крыши имеют возможность для перекрытия с пролётом до 7 метров. Если пролёт имеет большую длину, то потребуется установка дополнительных опор для стропил. При установке одной опоры длина пролёта будет равна 12 метров, а если их будет два, то уже 15 метров. Упор наклонных стропил осуществляется на верхние ряды стеновой кладки или венец деревянного сруба.
2. Установка висячих стропильных систем двухскатной крыши предусматривает, что опорой будет несущая стена. Промежуточная балка для поддержки стропил не устанавливается. Такой вид стропильных систем наилучшим образом подходит для зданий, у которых стены изготовлены из лёгких материалов. Достаточная жёсткость и крепость такой двускатной конструкции обеспечивается установленными стойками, ригелями, подкосами и прогонами.

Для чего используют?

Для сооружений с пролетом больше 18 м применяют железобетонные напряженные изделия с использованием марок бетона специально созданных для этого типа изделий B30, B50. Конструкции сегментного очертания раскосой формы используют при постройке пролетов длиной 24 метра. Если покрытие с малым уклоном устанавливают безраскосные, что позволяет в полной мере использовать межферменное пространство по назначению. Они предназначены для эксплуатации в зданиях с агрессивной, разрушающей конструкции, средой.

Установка таких изделий зависит от характеристик самой постройки.

Чтобы покрыть большепролетные железобетонные конструкции, применяют сборные арочные элементы. Стропильная балка является опорой для подстропильных ферм. Это выполняют, если шаг колонны значительно больше шага несущих элементов. Их используют пролетом 12 м. А в зданиях, которые неотапливаемые, устанавливают треугольные виды железобетонных ферм под кровлю из металлических листов.

ВЫВОДЫ:

• Использование стропильных ферм на основе дерева или металла обеспечивает защиту здания от внешних воздействий.
• Основными требованиями к выбираемому материалу и конструкции стропильной фермы являются прочность, устойчивость и надежность.
• Задачей ферм является передача общей нагрузки, которая оказывается на крышу, на стены здания.
• Фермы классифицируются по очертанию поясов, конструктивному оформлению, статической схеме, типу решетки.
• Различают фермы с параллельными поясами, трапециевидные, треугольные.
• Стропильные фермы выполняются из дерева или металла. Возможны также комбинированные варианты.
• Устойчивость ферм повышается посредством устройства дополнительных связок для верхнего и нижнего поясов на основе досок.
• При возведении системы стропил важным моментом является корректный расчет возможных нагрузок.