Если же установка стропильной системы выполнена некачественно, существует риск того, что потолок может обрушиться, и это может произойти как в буквальном смысле, так и в переносном. Следовательно, даже если мастер может построить простую беседку, это не подразумевает его квалификацию для возведения стропильной системы. Умение и знания в этой сфере являются необходимыми, так как без должной подготовки можно столкнуться с множеством проблем — важно стремиться к повышению уровня профессионализма.
Что такое стропила и их монтаж
Стропила представляют собой систему, которая обеспечивает поддержку скатной крыши и включает в себя наклонные балки, вертикальные стойки и толкающие опоры. Основная геометрическая форма конструкции, нагружаемая нажатиями и давлением, — это треугольник, который обеспечивает ей максимальную устойчивость. Стропила можно разделить на две категории: подвесные и опорные, каждая из которых обладает своими уникальными преимуществами и недостатками.
Структура балочной системы играет ключевую роль в общем понимании стропильных конструкций.
Наслонные и висячие
В случае наслонных стропил их концы опираются на стены здания, а средняя часть поддерживается промежуточной опорой. Эта конструкция может быть актуальна как для домов с несущей средней стеной, так и для сооружений с брусьями на чердаке или мансарде.
Наслонные стропила целесообразно использовать в домах, где высота чердачного пространства не превышает 6,5 метров. Если ширина помещения больше, дополнительные балки могут создать необходимую поддержку. Одним из самых значительных преимуществ подобного типа стропил является их легкость и простота монтажа.
Подвесные и складные стропила, в свою очередь, имеют свои особенности. Концы этих балок опираются на специальные опорные элементы, которые могут быть выполнены как из дерева, так и из бревен. Данный элемент конструкции, называемый «мауэрлат», может располагаться по всему периметру здания или только под балками. Если строение выполнено из кирпича, опорная балка может быть замурована в кирпичную кладку, что обеспечит дополнительную прочность.
Тип конструкции следует планировать, исходя из веса, который будет распределяться по стенам. Для легких зданий проектирование подвесных стропил — это оптимальное решение, так как «ноги», которые работают под давлением, могут увеличивать горизонтальные нагрузки на несущие стены. Причем в таких случаях важно учесть необходимость соединения балок внизу с помощью крепежных элементов, чтобы минимизировать риск деформации. Если стропила расположены над фундаментом, это дополнительно увеличивает их устойчивость.
Для стропил, которые предполагаются на пролет более 8 метров, необходимо использовать специальные конструкции для обеспечения прочности, включая опоры на сдвиг, что позволяет перекрывать большие проемы.
При установке верхних частей стропил необходимо создать коньковый короб — важный элемент для любой крыши со скатной конструкцией.
Определения расчета нагрузки для стропил
Правильный расчет нагрузки на стропильную конструкцию является залогом надежности и долговечности крыши. Проектировщики должны учитывать разные факторы, которые влияют на сопротивление стропил давлению и нагрузкам. Критически важным является определение временной и постоянной нагрузки, воздействующей на стропильную систему.
К постоянным нагрузкам можно отнести вес самого строения и крыши. Специалисты, занимающиеся проектированием, обязательно учитывают климатические условия региона, которые влияют на выбор типа крыши и конструкцию стропил. Для более точного выбора можно использовать специальные таблицы, где представлены данные по типам и особенностям кровельных конструкций.
- обслуживание крыши: доступ рабочих для ее ремонта и уборки;
- различные погодные условия: специфические для региона осадки, ядовитые ветры и сейсмическая активность;
- параметры для защиты людей, работающих на высоте.
Для сложных крыш часто применяются специализированные балки (например, мансардные или шатровые), в то время как для кровель с простыми уклонами идеально подойдут седловые стропила, которые формируются на основе палатки или верхней балки.
Виды стропил
Стропила представляют очередную из несущих конструкций крыши, позволяя перекрывать пространственные объемы без необходимости установки дополнительных подпорок. Они помогают создать бесшовное покрытие, соединяясь с другими балками на противоположной стороне, формируют надежные соединения с перекрытием или решеткой, что гарантават жесткость всей конструкции. Достижения в строительстве обеспечивают возможность использования облегченных материалов, таких как пиломатериалы и доски, которые в свою очередь облегчают процесс транспортировки, монтажа и установки.
Изготавливаемые стропила необходимо тщательно анализировать и подбирать с учетом их длины, угла наклона, а также расчетных нагрузок, потенциальных воздействий и приблизительного веса самого кровельного покрытия.
Изготовление
Размеры балок могут варьироваться в зависимости от угла наклона крыши и пролета, и их сечение должно зависеть от используемого материала — будь то балки или доски. Прежде чем окончательно определиться с размером сечения, проектировщику необходимо принять во внимание:
Способ соединения опорных углов стропил тоже имеет ключевое значение и подразумевает использование различных крепежей, включая металлические уголки, пластины, гвозди и болты. Выбор крепежа зависит как от предпочтений строителей, так и от качества, надежности и прочности крепления всех элементов конструкции.
- ширина пролетов;
- шаг установки конструкций;
- высота подъема и угол наклона крыши;
- предполагаемая нагрузка от ветровых воздействий, снегового покрова и массы самой кровли.
Имеется несколько способов крепления элементов стропил к друг другу, как, например, использование двойных или одинарных гвоздей, а также методы безгвоздевого соединения. Для надежного соединения с обрешеткой делается метод «шпунт-паз», а также применяются различные соединительные элементы (кронштейны, стойки и обрешетки), уголки из металла и оцинкованные стальные листы. Все металлические конструктивные элементы фиксируются с деревянной основой с помощью шурупов и гвоздей.
Завершив подготовку балок, можно приступать к их установке, однако следует помнить, что метод монтажа должен быть обоснованным и индивидуализированным в зависимости от типа крыши и ее конструкции. Но есть и некоторые общие правила, которые необходимо учитывать при установке.
Установка стропил
При установке стропил возможность применения дополнительных опор и скоб может быть минимизирована за счет предварительной укладки на балки перекрытия, что упростит процесс монтажа. Базовые элементы перекрытия могут быть использованы как существующие, так и заранее собранные.
- Непосредственная установка стропил должна выполняться строго под прямым углом (перпендикулярно) к мауэрлату или несущим боковым стенам конструкции.
- Для достижения идеальной вертикальности рекомендуется пользоваться длинным строительным уровнем либо отвесом.
- Поддерживающие конструкции для конькового прогона должны устанавливаться в одной плоскости и строго вертикально.
- Мауэрлаты, в свою очередь, должны быть установлены в горизонтальной позиции.
- Во время монтажа для фиксации стропил может потребоваться использовать временные или постоянные укосины.
Установка висячих стропил
Сначала необходимо собрать наружную балку, которая должна иметь вертикальное и квадратное основание. Она фиксируется на черной нижней сетке с помощью скоб или гвоздей. Постоянные соединительные элементы обеспечивают надежное закрепление поперечин.
Перед началом укладки внутренних балок рекомендуется натянуть проволоку или струну как ориентир. Далее располагаются балки вдоль длины крыши с учетом выбранного угла наклона. Промежуточные балки могут поддерживаться временными опорами, которые убираются после завершения всех работ по установке обрешетки. Обрешетка устанавливается именно после монтажа всех стропильных конструкций.
Элементы стропил делятся на подвесные и седловые. Главной характеристикой их конструкции является треугольная форма, что обеспечивает большую жесткость и надежность.
Виды стропильных сооружений скатной крыши
Существуют определенные особенности, касающиеся конфигурации балочной системы, которые важно учитывать при строительстве:
Что же характеризует подвесные балки?
- Концы наслонных стропил, как правило, опираются на стены дома, а их центральные части поддерживаются промежуточными элементами.
- Эти балки монтируются в сооружениях с несущей средней стеной или промежуточными опорами.
- Расстояние между опорами для наслонных стропил не должно превышать 6,5 метра, однако добавление промежуточных опор может расширить данный интервал до 12-15 метров.
- В домах из круглого леса стропила размещаются на верхних венцах, а в каркасных постройках в качестве опор используется верхняя обвязка. Для кирпичных и блочных построек основным опорным элементом служит мауэрлат.
- При идентичных размерах конструкции крыша с использованием наслонных стропил будет иметь меньший вес.
Что касается преимуществ подвесных стропил, то их основным достоинством является способность перекрывать существенно большие пространства.
- Их концы упираются либо в мауэрлат, либо в стены, а промежуточные опоры отсутствуют.
- Этот вид стропил целесообразен для легких зданий с невысокими стенами.
- В конструкции данного типа стропильные элементы действуют на сжатие и изгиб, создавая распирающую горизонтальную нагрузку на стены здания.
- Снижение этой нагрузки достигается при помощи специальных затяжек, как деревянных, так и металлических, которые крепятся к основанию балок и располагаются на различной высоте. Чем выше будет расположена затяжка, тем прочнее должно быть соединение с балками.
- При пролете более 8 метров целесообразно установить дополнительную опору — стойку с подкосами.
Рекомендуется учитывать, что при проектировании многопролетной балочной системы можно менять местами подвесные и подвешенные балки; в местах, где нет промежуточных опор, лучше использовать подвесные балки, а в местах с опорами — подвешенные.
При этом элементы смогут опираться не на стены непосредственно, а на специальный брус, известный как стеновая решетка, который устанавливается в верхней части дома, в домах из дерева (брусовых или столярных).
Подготовка к монтажу стропил
Смотрите также: Как правильно рассчитать длину балок и другие ключевые аспекты работы с балочной системой?
Для домов из кирпича устанавливается брус, который должен находиться в одном уровне с внутренней стеной и отделан подоконником с внешней стороны. Непосредственно между кирпичом и кладкой устанавливается гидроизоляционный слой, в большинстве случаев выполненный из рулонного материала на битумной основе.
Гидроизоляционный слой обычно укладывается по длине конструкции или только под балками, что обеспечивает дополнительную защиту.
Обрешетка укладывается на верхнюю часть конструкции крыши, крепя балки. Коньковая обрешетка также используется для установки конька крыши.
Выбор сечения древесины для изготовления балок зависит от их длины, угла наклона и расчетных нагрузок от снега и ветра для данного региона.
Выбор сечения элементов стропильной системы
Например, если длина балок составляет 5 метров, а высота уклона крыши – 1,4 метра, тогда оптимальный размер сечения элементов должен составлять примерно 75*200 мм. Также существуют специализированные таблицы, позволяющие провести точный расчет сечения балок в зависимости от всех условий.
Что касается других элементов, то к ним подходящими рекомендациями по сечению являются следующие параметры:
Крыша:
- Для мауэрлата —recommended dimensions: 100*100, 100*150 или 150*150 мм.
- Для ендов и диагональных балок — брус 100*200 мм.
- Для прогонов — брусья 100*100, 100*150, 100*200 мм.
- Для затяжек — брус 50*150 мм.
- Для ригелей, выполняющих роль опоры для стоек — брусья 100*150, 100*200 мм.
- Для стоек — брусья 100*100, 150*150 мм.
- Для «кобылок», карнизных досок и подкосов — брус 50*150 мм.
- Для лобовых и подшивочных досок – 22-25*100-150 мм.
Что такое стропила и зачем они нужны
Стропила служат устойчивыми опорами для различных кровельных покрытий, таких как профнастил или шифер. Стропильная система включает в себя такие элементы, как седловые балки, компрессионные опоры и вертикальные балки. Используемые материалы должны быть непроницаемыми для влаги, легкими и высокопрочными. Они обеспечивают крыше прочность и устойчивость к разнообразным погодным явлениям, что особенно важно в условиях суровых климатов, таких как обильные снегопады и сильные порывы ветра.
Несущие конструкции крыши обязательно должны быть изготовлены из прочных материалов (например, древесины дуба или ясеня) и должны быть надежно закреплены с использованием качественных клеевых составов, металлических шайб и стропильных ферм. Строительные материалы, которые применяются во время возведения зданий, во многом подвергаются негативному воздействию температур — при понижении температуры они сжимаются, а при повышении расширяются. Важно понимать, что такие качества, как трещины и сучки в древесине, могут значительно сказываться на прочности. Кроме того, металлические конструкции могут быть более дороже, чем деревянные. Чтобы избежать коррозии, следует использовать антикоррозийные растворы.
Варианты систем
Металлические конструкции не обладают способностью «дышать», что создает риски для появления грибковых поражений на них. Если древесина во всем здании выполнена из древесины, то в течение примерно четырех лет возможна вероятность заражения деревянных изделий грибком. При отсутствии вытяжки на кухне температура в помещении может значительно повыситься, что приводит к росту влажности и парообразованию. Это процесс может негативно сказаться как на деревянных, так и на металлических конструкциях. Следовательно, установка вытяжных устройств или создание пароизоляции в крыше просто необходимы для предотвращения негативных последствий.
Чтобы защитить балки от паразитов и вредоносных грибков, их следует обрабатывать специальными антисептическими составами — такими, как дезинфицирующие средства, сульфат меди или неомид. Некоторые из этих составов включают в себя антипирены. После обработки древесину следует высушить в течение 1-2 дней в хорошо проветриваемом помещении. Избегайте нахождения маленьких детей в этих местах, поскольку это может привести к отравлениям химикатами.
Защита системы
Оптимальная влажность древесины в момент монтажа балочной системы должна варьироваться в пределах 15% — слишком сухая древесина может растрескаться, а древесина с высоким уровнем влажности повышает риск гниения. Исключение составляют конструкции, которые устанавливаются на открытом воздухе, такие как балконы и навесы, где допустимый предел влажности может составлять до 20 процентов. Доски, которые имеют уровень влажности выше 30%, менее долговечны. Поэтому всегда имеет смысл закладывать небольшой запас строительного материала для случайных непредвиденных ухудшений.
Как можно визуально распознать неправильно высушенное дерево или неровные балки? Это сделать довольно просто. Необходимо просто взять материал в руки и осмотреть его на предмет неровностей. Если древесина произведена качественно и прямая, то она вполне подойдет для любых строительно-монтажных работ. Однако если края доски искривлены, их лучше вернуть в магазин или использовать в менее значимых конструкциях.
На заводах готовые доски после пиления древесины отправляются в специальные сушилни для удаления лишней влаги. Сушка с использованием горячего воздуха обладает преимуществами, так как она убивает личинки насекомых и споры плесени, если температура превышает определенные показатели. Если же на заводе вы приобрели доски с избыточной влажностью, то их необходимо хранить в прохладном, но сухом месте, не менее одного года, чтобы они были готовы к использованию. Каждая стропильная система имеет свои специфические особенности, зависящие от типа крыши.
Высококачественная несущая система является основой прочной крыши. Выходя на материал для строительства, стоит обязательно запросить гарантию на 2-3 года, чтобы упростить возможные ремонтные работы. Это избавит вас от беспокойства о потенциальных дефектах, и вы быстро сможете вернуть свои инвестиции.
Предоставленная информация поможет избежать проблем. Каждый неопытный строитель должен быть хорошо осведомлен о том, как правильно выбрать качественные материалы, что значительно упростит весь процесс. Узнав о различных типах и стилях стропильных систем, принятие решения станет менее затруднительным.
При изменении угла наклона крыши — например, при переходе с крутых кровель (таких как вальмовая крыша) на более пологие (например, мансардные) и наоборот — необходимо предусмотреть опоры для обоих концов стропил. Если изменение угла наклона происходит непосредственно над стеной, сама стена будет выполнять роль опоры. Если же изменение не происходит над стеной, то опорой должны служить обрешетка или коньковая балка.
Узел примыкания скатов кровли с разными углами наклона
Конфигурация элементов, выступающих через крышу здания — таких, как мансардные окна, дымоходы и дормеры — начинается с формирования прямоугольного проема в системе балок. Проемы в плоскости крыши, которые обрамляются рядом обычных балок, требуют относительно простого подхода. Например, для проема шириной в три стропила или меньше допустимо остановить стропила и удвоить боковые элементы, как показано ниже. Это, конечно, наиболее оптимально, если ширина и местоположение проема соответствуют расстоянию между балками. Если же предполагается большее расстояние между опорами, вычисления несущей способности должны быть проведены для обеспечения безопасности конструкции. Проемы, пересекающие хребты, гребни или искажения высоты, требуют дополнительных точек опоры и должны быть рассчитаны отдельно на нагрузки.
Узлы устройства мансардных окон, дымоходов, люков
Расположение проемов может быть как вертикальным, так и перпендикулярным относительно балок, о чем свидетельствует изображение ниже. Важно отметить, что материалы рам для кабины и проемов должны обладать более мощным поперечным сечением по сравнению с обычными балками.
Рамы часто включают более трех балок, поэтому их конструкция должна удовлетворять стандартам проектирования на возможность деформации во втором предельном состоянии. Проемы для световых люков также должны разрабатываться с учетом всех нагрузок, возникающих под весом самого светового люка и воздействия снеговых масс. Стены и крыша навесов должны использовать ту же конструктивную схему, что и в соответствующих элементах основного здания.
Устройство слухового окна в крыше
Если стены крыши не доходят до уровня крыши, то необходима опорная система, которая должна поддерживать крышу на n-ом конце проема. В случае, когда крыша обладая боковыми стенами, которые достигают пола, пол может служить дополнительной опорой. Балки со стороны проема могут быть обычными.
Внутренний угол, созданный с пересечением двух плоскостей крыши, называется ендовой. Обычно ендовы состоят из двойных балок, которые ложатся на стены и верхние стропила. Эти ендовы несут большие нагрузки и должны проектироваться отдельно. Соединительные части балок поддерживают пространство между балками ендовы и верхней балкой.
Ендовы в стропильной системе крыши
Как показано на иллюстрациях, балки ендовы могут поддерживаться коньковыми балками над главной балкой. Система поддержки коньковой балки максимально практична, когда коньки пересекающихся крыш расположены близко друг к другу. Тем не менее, наиболее оптимальная система поддержки будет в тех случаях, когда нижняя коньковая балка соединяется с основной крышей вблизи или ниже центра отверстия балки. В случаях, когда расстояние между пересекающимися крышами не требуется, можно построить простую «имитацию кукушки», что подразумевает отсутствие ендовных балок. Так, первоначально формируется обычная крыша, на основание которой укладываются два дополнительных совместимых балки.
Прочность, точность конструкции и большая длина, которые делают двутавровые балки пригодными для перекрытий, подтверждают их приоритет в качестве кровельных элементов. Двутавровые балки, используемые в качестве стропил, составляют основу конструкции и являются более жесткими, прочными, чем обычные деревянные элементы. Тем не менее, использование деревянных конструкций в виде стандартных стропильных ферм требует значительных трудозатрат и высокой квалификации специалистов. Большинство типовых решений, применяемых для стандартных досок, не подходят двутавровым элементам.
Альтернативные варианты: стропила из деревянных двутавровых балок
Еще одной важной отличительной чертой между традиционными деревянными крышами и стропилами из двутавров заключается в том, что последние, как правило, требуют установки несущей коньковой балки. Это требует, чтобы нагрузка передавалась на фундамент через вертикальные несущие элементы, такие как колонны или стены. Сравнение затрат и преимуществ крыш с использованием механических каркасов и двутавровых балок обосновывает их целесообразность применения только в конструкции простых скатных крыш, четырехскатных, мансардных и наклонных.
Тем не менее многие производители нашли способ удачно совместить преимущества конструкций из цельной древесины и двутавровых балок в рамках единого здания. В таких гибридных крышах применяется двутавр для основных форм, в то время как цельная древесина задействуется для более тонких деталей и сложных конструкций.
Общие строительные принципы, применяемые к стропильным конструкциям из цельной древесины, могут быть адаптированы и для систем с двутавровыми балками; однако стоит заметить, что в процессе выполнения работы необходимо строго следовать инструкциям производителя.
