Что такое стропила?
Стропила
— это основные доски нашей крыши, на которые опирается кровельное покрытие. Вот так обычно они выглядят в каркасном доме:
Что нужно знать о ?
Угол наклона стропил.
Обычно его выбирают на свой вкус и цвет, например, кому-то нравится острая крыша, кому-то пологая.
Пример пологой крыши:
Пример острой крыши:
Я решил сделать себе что-то среднее и выбрал угол наклона стропил 26 градусов
. Как вот на этом фото каркасного гаража:
Сечение стропил.
Доска для стропил — также важный момент. Обычно для стропил
используется доска 150×50
или 200×50
. Необходимое сечение для стропил можно рассчитать. Если очень понятное видео о том, как это сделать:
Пример подсчета по формулам из видео выше на мой дом
:
Снеговая нагрузка= 240кг/м2. Т.к. угол крыши 26 градусов, то коэффициент МЮ остается =1. 240×1=240.
Ветровая нагрузка 32кг/м2. Умножаю ее на 0,65, так как рядом с домом есть много препятствий 32*0,65=25,6 кг/м2.
Вес битумной черепицы 10 кг/м2.
Вес ОСБ-3 8 кг/м2
Вес дюймовки 20кг/м2
Итого
. Общая нагрузка на 1м2 = 240+25,6+10+8+20=305 кг
Площади моей крыши 110м2. Итого нагрузка на всю крышу 110×305=33,5 тонны.
Ищем нагрузку на п.м. стропильной ноги =305*0,8 (шаг стропил) = 244 кг/м.
Считаем сечение стропил.
Сечение стропил >= 8,6 * 3 (участок в стропиле до раскосов) * Квадратный корень из (305/ 0,05*130) >= 176,73 мм.
Значит сечение моего стропила при толщине 50мм должно быть больше 176 мм, поэтому я и выбрал доску 50×200
.
Шаг стропил.
Теперь, когда вы определились с сечением стропил и их углом наклона, вам нужен специалист, который спроектирует правильную стропильную систему и выберет, с каким шагом будут идти лаги, а также как они буду крепиться к другим элементам каркасной крыши. Стандартный шаг стропил 600 мм , но бывает и 400 мм, и 800 мм, и 1 метр. Стропила — сложный элемент, но их расчет часто шаблонен и их можно сделать даже по нормативным документам. Готовые решения на типичные пролеты перекрытия в большом количестве присутствуют на forumhouse.ru .
Узлы крепления стропил в картинках.
Теперь вы знаете, что такое стропила, как рассчитывать сечение стропил, как подобрать доски для стропил и многое другое. Если у вас возникли вопросы по стропилам или по любым другим вопросам о строительстве каркасного дома, вы можете заказать по строительству каркасного дома.
Я также не стал в этой статье упоминать о стропильных системах и их видах. Это тема для отдельного подробного разбора.
Стропила являются основной несущей частью конструкции крыши. Они призваны выдерживать не только вес кровли, но и давление снега и ветра. Стропила можно подразделить на наслонные (рис. 2) и висячие (рис. 3).
Рис. 2 и 3.
Наслонные стропила и висячие стропила:
1 - стропильная нога; 2 - ригель; 3 - чердачное перекрытие;
1 - мауэрлат; 2 - стропильная нога; 3 - затяжка; 4 - бабка; 5 - подкос.
Наслонные стропила концами опираются на стены здания, а средней частью - на промежуточные опоры. Висячие же стропила опираются только концами на стены здания. Наслонные стропила устраивают в том случае, если расстояние между опорами не превышает 6,5 м. Наличие дополнительной опоры позволяет увеличить ширину, перекрываемую наслонными стропилами до 12м, а двух опор - до 15м. В деревянных брусчатых или же рубленых зданиях стропильные ноги опираются на верхние венцы (рис. 4), в каркасных - на верхнюю обвязку (рис. 5). В каменных домах в качестве опоры для стропильных ног используется мауэрлат - брусья толщиной 140-160 мм (рис. 6).
Рис. 4.
:
1 - шип; 2 - стропильная нога.
Рис. 5.
:
1 - балка перекрытия; 2 - стропильная нога.
Рис. 6.
:
1 - мауэрлат; 2 - стропильная нога; 3 - затяжка; 4 - чердачное перекрытие.
Мауэрлат может располагаться по всей длине здания или подкладываться только под стропильную ногу. В том случае, если стропильные ноги в сечении имеют небольшую ширину, они могут со временем провиснуть. Чтобы избежать этого, необходимо применять специальную решетку, состоящую из стойки, подкосов и ригеля. Для изготовления стоек и подкосов используют доски шириной 150 мм и толщиной 25 мм или деревянные пластины, получаемые из бревна, диаметр которого должен быть не менее 130 мм. Для закрепления стропильной ноги применяется затяжка. При скольжении по затяжке стропильный конец может нарушить ее целостность. Чтобы предотвратить скольжение, врубать стропильную ногу в затяжку рекомендуется зубом, шипом или тем и другим одновременно (рис. 7). Кроме этого, стропила желательно устанавливать на расстоянии примерно 300-400 мм от края. В процессе врубания ноги в конец затяжки требуется максимально отодвинуть зуб. В том случае, если требуется усиленное крепление стропила, целесообразно использовать двойной зуб (рис. 8).
Рис. 7.
:
1 - стропильная нога; 2 - затяжка; 3 - шип.
Рис. 8.
:
1 - стропильная нога; 2 - затяжка.
Чаще всего применяют зубы разной величины: высота одного зуба составляет 1/5 толщины затяжки, а высота другого - 1/3. Предварительно на затяжке необходимо сделать упор и шип, а на стропиле - проушину (для первого зуба). Для второго зуба достаточно одного упора. В целях дополнительного крепления стропил в затяжках используются хомуты и болты (рис. 9).
Рис. 9.
:
1 - стропильная нога; 2 - затяжка; 3 - болт; 4 - хомут.
Для того чтобы соединить подкос с бабкой, требуется в бабке продолбить гнездо, а в подкосе вырубить шип (рис. 10). Чтобы соединение было прочнее, его укрепляют дополнительно болтами или хомутами.
Рис. 10.
:
1 - затяжка; 2 - болт; 3 - подкос; 4 - бабка; 5 - скоба; 6 - хомут.
Стропильные ноги соединяют с ригелем врубкой сковороднем вполдерева. Чтобы соединение было прочным, необходимо закрепить его болтом, нагелем и скобой (рис. 11). Для того чтобы соединить между собой составные части затяжки, применяются зуб, болты и накладки из металла. Бабка соединяется с затяжкой при помощи хомута. Крыша должна защищать стены здания от пагубного воздействия дождя и снега. Для реализации данной функции используется карнизный свес, который должен иметь длину не менее 550 мм (рис. 12).
Рис. 11.
:
1 - стропильная нога; 2 - ригель; 3 - скоба.
Рис. 12.
:
1 - стропильная нога; 2 - затяжка; 3 - скоба.
Концы стропильных ног присоединяются к стенам здания с помощью скруток. Это необходимо для того, чтобы предохранить крышу от разрушения при сильном ветре. Скрутка - это кусок толстой проволоки, лучше оцинкованной. Один конец скрутки присоединяют к стропильной ноге, а второй - к костылю. Костыль предварительно вбивается в шов каменной кладки на расстоянии 300-350 мм от верхнего края стены. В деревянных рубленых домах вместо скрутки целесообразно применять скобу из железа. Она призвана соединить стропила со вторым венцом сруба.
Строительство крыши является одним из самых важных этапов при сооружении дома, поэтому здесь нужно всё выполнить на высшем уровне, чтобы избежать неприятностей в будущем. Особое внимание стоит обратить на стропильную систему, которая удерживает на себе кровельный материал. Что такое стропила, какую функцию они выполняют, как их изготовить и установить?
Стропила, известные ещё под названием стропильные ноги, выполняют очень важную функцию . Это один из наиболее важных элементов крыши. Качественное изготовление и установка стропил по всем правилам обеспечит долговечность, надёжность и прочность любого покрытия. Их можно выполнить своими руками или заказать в столярной мастерской. В первом случае понадобится определённый опыт и знания, ведь все неточности обязательно скажутся на внешнем виде и характеристиках крыши.
Виды стропил
В зависимости от сложности крыши различают несколько видов стропил . Для сложных видов кровли - мансардная, вальмовая, двускатная используют наслонные или висячие стропила. Для односкатных крыш преимущественно используют наслонные стропильные ноги. Основанием для таких стропил служит опорная стена или коньковый брус (прогон), висячие образуют стропильную ферму, опираясь друг на друга.
С помощью стропильных ферм есть возможность пролёты помещений перекрыть без опорных стен. Внизу стропила, которые располагаются по противоположной стороне, крепятся к балке перекрытия или мауэрлату, а вверху соединяются между собой. Чтобы придать конструкции необходимую жёсткость стропильные ноги соединяют затяжками или накладками. Если длина стропил превышает 4,5 метра, то для надёжности опоры используют подкосы или дополнительные стойки.
Нижняя часть наслонных стропил крепится к балке или мауэрлату . Сверху их крепят на дополнительную балку, брус или коньковый прогон. Дополнительные подкосы и стойки усиливают стропила с большими пролётами.
Изготовление
Стропила - это несущие элементы крыши
, поэтому материал для их изготовления должен быть прочным и долговечным. В большинстве случаев используют древесину хвойных пород без трещин и сучков. Это может быть брус, доска или кругляк. Проще всего изготавливать стропила из бруса и доски. Такие элементы получаются более лёгкими, чем из кругляка, их удобнее транспортировать, перемещать и устанавливать.
Длина стропильных ног зависит от угла наклона и пролёта крыши. Сечение стропил будет отличаться в зависимости от того, какая форма древесины используется - брус или доска. На выбор сечения влияют также такие факторы, как:
- ширина пролётов;
- шаг установки;
- высота подъёма или угол наклона крыши;
- предполагаемая нагрузка (воздействие ветра, масса снега зимой, вес самой кровли).
Способ соединения опорных углов стропил определяет их форму. Для их соединения можно использовать вырезы (зарубки), уголки, металлические пластины, скобы, болты, гвозди. Выбор способа соединения зависит от предпочтений мастера, но в результате оно должно быть качественным, долговечным и надёжным.
Крепление стропил к балке может осуществляться несколькими способами: с двойной зарубкой, одинарной или без неё. Для крепления элементов к мауэрлату используют способ с зарубкой. Между собой стропильные ноги соединяются с помощью различных дополнительных элементов (стойки, балки, прогоны), металлических уголков и пластин, изготовленных из оцинкованной стали. С деревянной конструкцией металлические элементы соединяются болтами или гвоздями.
Когда стропила готовы, можно приступать к их установке. Способ монтажа будет отличаться в зависимости от вида элементов, а также от типа крыши. Но существует несколько общих правил
, которые являются обязательными в любом случае.
- Установка стропил должна быть выполнена под прямым углом (перпендикулярно) к мауэрлату или несущим боковым стенам.
- Для того чтобы обеспечить строгую вертикальность, можно воспользоваться длинным строительным уровнем или отвесом.
- Поддерживающие коньковый прогон стойки устанавливаются в одной плоскости строго вертикально.
- Мауэрлаты устанавливаются строго горизонтально.
- Для фиксации стропил в процессе установки используют временные или постоянные укосины.
Установка висячих стропил
В этом случае можно обойтись без дополнительных подкосов и стоек. Для удобности монтажа рекомендуется устроить по балкам перекрытия накат из досок . Стропильную ферму можно сбивать уже наверху из отдельных элементов или же изготовить её заранее.
Первым шагом будет установка крайней стропильной фермы. Выстроена она должна быть по отвесу строго вертикально. Для крепления к мауэрлату используются скобы или гвозди. Надёжную фиксацию положения стропил обеспечат постоянные укосины.
Перед тем как приступить к монтажу внутренних стропильных ферм, рекомендуется натянуть шнур, который послужит ориентиром. Потом фермы устанавливают с кратным длине крыши, выбранным шагом. Фиксация промежуточных стропил осуществляется при помощи временных раскосов, которые после устройства обрешётки убираются. Монтаж обрешётки проводится после установки всех ферм.
Стропильная система состоит из каркаса и опорных элементов. Именно от их качества и зависит надёжность, долговечность и прочность крыши. Каркас выполняет функцию основания для утеплителей, гидроизоляционных слоёв и кровельного материала.
Самыми распространёнными считаются деревянные стропильные системы , так как древесина характеризуется надёжностью, привлекательностью, лёгкостью и экономностью. Для улучшения характеристик древесины, её предварительно обрабатывают антибактериальными и противопожарными составами.
Стропильные системы, выполненные из металла по технологии лёгкий стальной каркас, используются в строительстве промышленных зданий или многоэтажных домов. Тонкостенный оцинкованный металлопрофиль, из которого изготовляются подобные системы, обеспечит конструкции длительный срок службы и высокую прочность. Некоторые производители заверяют, что металлические стропила способны прослужить более ста лет.
В сравнении с деревянными, металлические стропильные системы отличаются рядом преимуществ:
- Пожаробезопасность. Возгорание конструкции исключается за счёт использования неспособных к горению материалов. Это также обуславливает ненадобность обработки противопожарным составом, как в случае с деревянными системами.
- Срок службы. Гарантийный срок службы - 100 лет, но профессионалы говорят, что это далеко не предел. Конструкция стойкая к воздействию грибков, микроорганизмов. Покрытие металла цинком обеспечивает антикоррозийную стойкость.
- Монтаж. Казалось бы, металлические системы намного сложнее установить, чем деревянные. Но это не совсем так. В процессе монтажа понадобится только шуруповёрт и дрель, а вес системы не слишком отличается от массы деревянных конструкций. Кроме того, работы можно проводить в любое время года, ведь металл не боится ни дождя, ни холода, ни снега.
Существенным преимуществом деревянных стропильных систем является способность сохранять тепло в помещении
, что принесёт дополнительную экономическую выгоду. Древесина более экологична, у неё привлекательный внешний вид, она легко поддаётся обработке. Но срок службы деревянных систем намного короче, к тому же она со временем может стать местом жительства различных микроорганизмов.
Использование металлических конструкций оправдывается при возведении многоэтажных домов или зданий промышленного предназначения. Для жилого дома отлично подойдёт и обычная деревянная стропильная система.
Как и на любом другом этапе строительства, при расчете стропил необходимо учитывать все воздействующие на них факторы - иначе долго ваш дом не прослужит. Такие факторы нагрузки для стропил можно разделить на три группы: постоянные, то есть сам вес стропил, обрешетки, гидроизоляции, кровли и прочего, переменные, то есть осадки, возможность выхода на крышу людей для проведения работ и так далее, и, если, например, ваш дом располагается в зоне сейсмической активности или в местности, где часто бывают ураганы, особые факторы.
Постоянные нагрузки рассчитываются простым сложением веса элементов кровли. Их вес, в свою очередь, рассчитывается через умножение веса квадратного метра материала на количество квадратных метров (так, например, квадратный метр обрешетки весит около 15 кг).
Для начала следует определить коэффициент µ. Этот коэффициент обозначает уклон крыши и определяется так: если угол крыши составляет меньше 30 градусов или 30 градусов, то µ принимается за единицу, если больше или равен 60 градусам - за ноль(в таком случае снеговые нагрузки не учитываются), если находится между 30 и 60 градусами - то высчитывается умножением разницы между 60 градусами и углом на 0,33. Для простоты обозначив угол как α, получаем формулу µ=0,033·(60-α). Этот коэффициэнт потребуется нам при расчете снеговой нагрузки по формуле S=µ·Sg, где S - сама нагрузка, которую мы ищем. Под Sg понимается нормативная снеговая нагрузка для вашего региона, который определяется по этой карте.
Для разных нумерованных районов Sg составляет:
I - 0.8 кПа или 80 кг/м²
II - 1.2 кПа или 120 кг/м²
III - 1.8 кПа или 180 кг/м²
IV - 2.4 кПа или 240 кг/м²
V - 3.2 кПа или 320 кг/м²
VI - 4.0 кПа или 400 кг/м²
VII - 4.8 кПа или 480 кг/м²
VIII - 5.6 кПа или 560 кг/м²
Ветровая нагрузка рассчитывается по иной формуле: W = Wo x k. W - это, разумеется, сама искомая нагрузка, Wo, как и Sg - показатель, определяемый по карте ветровых нагрузок , а k - коэффициент, который позволит скорректировать не только региональное расположение, но и расположение на местности.
Что такое стропила? Это система скатной крыши, состоящая из наклонных балок, вертикальных стоек и подкосов. Общей геометрической фигурой конструкции, обеспечивающей максимальную устойчивость, является треугольник. По виду эти конструкции делятся на висячие и наслонные. У них есть как преимущества, так и недостатки.
Наслонные и висячие
Наслонные стропила.
Элементы стропил опираются на стены здания, а средней частью – на обвязку промежуточного значения, что, естественно, предполагает конструкцию дома со средней стеной, либо ее устраивают из столбов на чердаке.
Подобные стропила позволительно устанавливать в собственных домах, где чердачные помещения не превышают ширины в 6,5 м. А дополнительные опоры позволят ее увеличить. Плюсом такого типа является легкость конструкции.
Концы стропил опираются на мауэрлат – опорный элемент, сделанный по периметру. В этой роли выступает верхний венец дома, изготовленный из бруса или бревна. Он может выполняться по всему периметру дома или же только под стропила. Если же дом построен из кирпича, то опорный брус должен быть скрыт кирпичной кладкой. Между двумя фактурами выкладывается слой гидроизоляции, которого на сегодняшний день великое множество.
Конструкция висячих стропил должна быть предназначена для легких строений, ибо «ноги», работающие на сжатие, могут “распирать” стены. Стропила в этом случае подвергают обвязке снизу, монтируя металлическую или деревянную затяжную конструкцию. Если обвязка расположена выше основания, она должна быть еще надежнее.
Если предполагается делать пролеты более 8 м, то в конструкцию стропил монтируют стойку с подкосами. В этом и их основное достоинство – способность перекрытия большого расстояния пролетов.
Для того чтобы собрать верхние концы стропильной конструкции, делается коньковый прогон. Он обязателен для устройства любой крыши, которая предполагает скатный вариант.
Определения расчета нагрузки для стропил
Чтобы правильно рассчитать расход материала и безопасность монтажа, а затем и эксплуатации крыши, мастера должны выяснить много разных факторов, предшествующих работе. Главным станет определение временных и постоянных нагрузок на стропильную систему.
К временным относят:
- ремонт крыши и выхода людей;
- обслуживание кровли, чистка снега, дымоходов и прочее;
- погодные условия: осадки, сейсмическая нестабильность, ветер.
К постоянным нагрузкам относят удельный вес дома и конструкцию крыши в целом. Мастера или конструкторы типового проекта дома не забудут учесть климатические условия региона, и, опираясь на них, выберут тип крыши и, соответственно, конструкцию стропил. На это есть специальные таблицы, по которым будет найдена «формула» оптимального решения.
Расчет материала для монтажа стропильной системы
Приблизительное сечение для деревянных элементов остова крыши должно быть подогнано под следующие размеры:
- мауэрлат – брус от 100*150 мм;
- ендовы и диагонали – 100*200 мм;
- стягивающие балки – 50*150 мм;
- стойки, ригели – от 100*200 мм;
- доски подшивочные – 25 мм.
Перечень неполный, более охватывающую информацию можно найти в паспортах предполагаемых строений и в зависимости от конструкции крыши по индивидуальному проекту.
Необходимые действия, осуществляемые до монтажа стропильной системы, включают в себя следующее:
- Вся деревянная конструкция обрабатывается средствами химической промышленности от возгорания, плесени, грибка и насекомых.
- Части, непосредственно соприкасающиеся с кирпичной кладкой или бетонными блоками, должны подвергнуться осмолению либо иному виду гидроизоляции.
- Все крепежные элементы должны быть обработаны антикоррозийными составами либо уже быть такими на стадии покупки.
- Во время монтажа стропила, попадающие в дымоход или вентиляцию, должны быть подрезаны на концах. На место этих кусков устанавливают распорки аналогичного сечения.
Необходимые инструменты и материалы
К ним относятся:
- собственно брус для конструкции;
- топор;
- пила электрическая;
- рубанок;
- шнур или веревка;
- анкерные болты;
- скобы, заточенные с двух сторон;
- саморезы или гвозди. Нужны будут лишь для того, чтобы прихватывать обвязку. Для капитального крепежа они не годятся.
Обустройство крыши может идти с применением многих технологий, но суть стропильной системы одна – расположить брусья концами по периметру и сделать соответствующую обвязку.
После всех проведенных предосторожностей с деревянными элементами, проверяют основание крыши на предмет защищенности от влаги. Если это нужно, на верхние венцы стелят второй слой рубероида или иного изолятора. Либо мауэрлат обмазывают битумной мастикой и крепят к стенам посредством стальных анкеров.
Затем выставляют коньковый прогон, который в соответствии с проектом крыши должен делить конструкцию стропильной системы пополам. Впоследствии, когда покрытие крыши финишными материалами будет готово, прогон станет некой меткой для установки конька.
После этого начинается с краев, то есть на противоположных концах дома. Делается это для того, чтобы проверить параллельность граней бруса с помощью натяжного шнура. Если этого не произошло, можно говорить о нарушении технологии возведения стен. Запилы на концах бруса делают строго по диагонали, чтобы прилегание к мауэрлату и коньковому брусу было идеальным. Чтобы еще более усилить надежность крепления, можно прибегнуть к помощи металлических пластин или уголков.
Затем, убедившись в том, что крайние ноги удовлетворяют требованию, крепятся средние стропила, и также проверяются на наличие расхождений.
К мауэрлату стропильная система притягивается с помощью скрутки из проволоки сечением 6 мм.
Делается это достаточно жестко, ибо не допустимы никакие расхождения с мауэрлатом. Прижим осуществляется уголками или пластинами.
Шаг определяется длиной деревянных элементов – чем толще и длиннее брус, тем больше шаг. К примеру, для бруса сечением 100*250 мм потребуется расстояние в 2150 мм от соседнего.
Изгибы и сжатия в конструкции неизбежны, поэтому помимо жесткого крепления нужно сделать обвязку. Она ведется такими же материалами, снизу или у конькового прогона. Чем надежнее будет обвязка, тем меньше шансов развалиться крыше. Особенно это будет неприятно, когда дом уже станет жилым. Кстати, крепкая обвязка, выполненная внахлест с креплением из болтов, может служить дополнительным перекрытием для обустройства чердачного помещения.
Также технология установки стропильной системы включает в себя горизонтальную схватку – набивание бруса строго параллельно мауэрлату. Работает этот элемент при возникновении нагрузок на кровлю – снег, а также при неучтенных факторах проседания фундамента, т. е. аварийный вариант.
Процесс монтажа стропильной системы можно ускорить, если сделать заранее заготовки ферм тут же на крыше. Но такую технологию могут позволить себе лишь мастера, имеющие дело с возведением крыш не в первый раз.
Стропила: подведение итогов
Спешить мастерить систему стропил своими руками не стоит – все должно быть выверено тщательно, ибо крыша – самый важный элемент дома. Нужна большая работа по расчету и формулам относительно самого материала для стропил. Если к этому отнестись халатно, не стоит ждать от собственного дома долговечности.
А уж от переделок в случае неудачного монтажа крыша и вовсе может поехать. И в прямом, и в переносном смысле. Поэтому, если мастер в состоянии сделать простую беседку, это не значит, что возведение стропильной системы будет ему по плечу, но не боги горшки обжигают – пробовать стоит.