Технология монтажа стропильной системы

Строительство домов

Стропила служат основой всей кровельной конструкции, а их монтаж – одна из наиболее ответственных задач при строительстве дома. Каркас будущей крыши можно изготовить и установить самостоятельно, соблюдая технологические особенности кровель разных конфигураций. Приведем основные правила по разработке, расчету и выбору стропильной системы, а также опишем поэтапно процесс установки «скелета» крыши.

Содержание

Стропильная система: правила расчета и разработки

Стропильная система – несущая конструкция, способная оказывать сопротивление порывам ветра, принимать на себя все наружные нагрузки и равномерно распределять их на внутренние опоры дома.

При расчете стропильной конструкции учитывают следующие факторы:

1. Угол наклона крыши:
   • 2,5-10% — плоская кровля;
   • более 10% — скатная кровля.
2. Нагрузки на крышу:
   • постоянные – общий вес всех элементов «кровельного пирога»;
   • временные – давление ветра, тяжесть снега, вес людей, которые проводят на крыше ремонтные работы;
   • форс-мажорные, например, сейсмические.

Величину снеговых нагрузок рассчитывают исходя из особенностей климата региона по формуле: S=Sg*m, где Sg – вес снега на 1 м2, m –расчетный коэффициент (зависит от наклона кровли). Определение ветровой нагрузки базируется на таких показателях: тип местности, нормативы ветровой нагрузки региона, высота здания.

Коэффициенты, необходимые нормативы и расчетные формулы содержаться в инженерно-строительных справочниках

При разработке стропильной системы надо рассчитать параметры всех составляющих конструкции.

Элементы стропильной конструкции

Стропильная система включает в себя множество составляющих, выполняющих конкретную функцию:

1. Мауэрлат – основа конструкции кровли. «Фундамент» крыши крепится по периметру стен и равномерно распределяет нагрузку, защищает постройку от опрокидывания. Мауэрлат изготавливается из бруса, в деревянном доме роль этого составляющего выполняет верхняя обвязка стен.
2. Стропильные ноги – удерживают вес кровельного пирога. Между стропилами укладываются листы утеплителя, а сверху монтируется обрешетка.
3. Прогоны – брусья, горизонтально расположенные вдоль кровли. Выступают как опора для стропильных ног. Различают коньковый прогон (находится на вершине кровли, удерживает стропила) и боковые прогоны (находятся посередине стропильных ног).
4. Стойки – дополнительные упоры для конька и стропил, берут на себя часть веса конструкции.
5. Подкосы – наклонные брусья, подпирающие стропильные ноги. Усиливают прочность и жесткость сооружения.

Материалы для изготовления стропил

Стропила чаще всего изготавливают из деревьев хвойных пород (ель, лиственница или сосна). Для обустройства кровли применяют хорошо просушенную древесину с уровнем влажности до 25%.

Деревянная конструкция имеет один существенный недостаток – со временем стропила могут деформироваться, поэтому в несущую систему добавляют элементы из металла.

С одной стороны металл добавляет жесткости стропильному сооружению, но с другой – снижает срок эксплуатации деревянных частей. На металлических площадках и опорах оседает конденсат, который приводит к загниванию и порчи древесины.

Совет. При установке стропильной системы из металла и дерева надо позаботиться о том, чтоб материалы не соприкасались друг с другом. Можно использовать влагозащитные средства или применять пленочную изоляцию

В промышленном строительстве используют металлические стропила, выполненные из стального проката (двутавра, тавра, уголков, швеллера и т.д.). Такая конструкция более компактна, чем деревянная, но хуже удерживает тепло, и поэтому требует дополнительной теплоизоляции.

Выбор стропильной системы: висячие и навесные конструкции

Существуют два виды стропильных конструкций: висячие (распорные) и наслонные. Выбор системы определяется типом кровли, материалом перекрытия и природными условиями региона.

Висячие стропила опираются исключительно на внешние стены дома, промежуточные опоры не задействуются. Стропильные ноги висячего типа выполняют работу на сжатие и изгиб. Конструкция создает горизонтальное распирающее усилие, передающееся к стенам. При помощи деревянных и металлических затяжек можно снизить эту нагрузку. Затяжки монтируют у основания стропил.

Висячая стропильная система часто используется для создания мансарды или в тех ситуациях, когда пролеты на крыше составляют 8-12 м, а дополнительные опоры не предусмотрены.

Наслонные стропила монтируются в домах с промежуточной столбчатой опорой или дополнительной несущей стеной. Нижние края стропил фиксируются на внешних стенах, а их средние части – на внутреннем простенке или несущем столбе.

Установка единой кровельной системы над несколькими пролетами должна включать распорные и наслонные стропильные фермы. В местах с промежуточными опорами монтируют наслонные стропила, а где их нет – висячие.

Особенности обустройства стропил на разных крышах

Двускатная крыша

Двускатная крыша, согласно строительным нормам, имеет угол наклона до 90°. Выбор наклона во многом определяется погодными условиями местности. В районах, где преобладают обильные осадки лучше устанавливать крутые скаты, а там, где господствуют сильные ветра – пологие кровли, чтоб максимально снизить давление на сооружение.

Распространенный вариант двускатной крыши – конструкция с углом наклона 35-45°. Такие параметры специалисты называют «золотой серединой» расхода строительных материалов и распределения нагрузки по периметру здания. Однако в таком случае чердачное помещение будет холодным и здесь не получится обустроить жилую комнату.

Для двускатной крыши применяется наслонная и висячая стропильная система.

Шатровая крыша

Все скаты крыши имеют одинаковую площадь и одинаковый угол наклона. Конькового прогона здесь нет, а стропила соединяются в одной точке, поэтому монтаж такой конструкции достаточно сложен.

Шатровую крышу целесообразно устанавливать при выполнении двух условий:

• основание постройки квадратной формы;
• в центре сооружения имеется несущая опора или стена, на которую можно будет зафиксировать стойку, поддерживающую стык стропильных ног.

Создать шатровую крышу можно и без стойки, но при этом конструкцию надо усилить дополнительными модулями – стойками затяжками.

Вальмовая крыша

Традиционная конструкция вальмовой кровли предполагает наличие накосных стропил (диагональных), направленных к углам постройки. Угол наклона ската такой крыше не превышает 40°. Диагональные прогоны обычно делают с усилением, так как именно на них приходится существенная часть нагрузки. Изготовляют такие элементы из сдвоенной доски и прочного бруса.

Места стыковки элементов обязательно подпираются стойкой, которая повышает надежность сооружения. Опора располагается на расстоянии ¼ длины больших стропил от конька. На месте фронтонов двускатной крыши устанавливаются укороченные стропила.

Стропильная конструкция четырехскатной кровли может включать очень длинные диагональные элементы (более 7 м). В этом случае под стропила надо монтировать вертикальную стойку, которая будет опираться на балку перекрытия. В качестве опоры можно использовать шпренгель – балка располагается в углу крыши и фиксируется на смежных стенах. Шпренгельную ферму усиливают подкосами.

Ломаная крыша

Ломаные крыши обычно создаются для обустройства большей мансарды. Установку стропил при таком варианте кровли можно разбить на три этапа:

1. Монтаж П-образной конструкции – опоры для прогонов, которые удерживают стропильные ноги. Основание конструкции – балки перекрытия.
2. Устанавливается не менее 3-х прогонов: два элемента проходят по углам П-образного каркаса, а один (коньковый прогон) монтируется по центру мансардного перекрытия.
3. Монтаж стропильных ног.

Двухскатная крыша: установка стропил своими руками

Расчет угла наклона и нагрузок

Расчет двухскатной крыши конечно можно произвести самостоятельно, но все же лучше это доверить профессионалам, чтоб исключить погрешности и быть уверенным в надежности конструкции.

При выборе угла наклона надо учесть, что:

• угол 5-15° подходит не для всех кровельных материалов, поэтому сначала выбирают тип покрытия, а потом делают расчет стропильной системы;
• при угле наклона свыше 45° — возрастают материальные расходы на закупку составляющих «кровельного пирога».

Пределы нагрузки от воздействия снега колеблются от 80 до 320 кг/м2. Расчетный коэффициент для крыш с углом наклона меньше 25° составляет 1, для кровли с уклоном от 25° до 60° — 0,7. Это значит, что если на 1 м2 приходится 140 кг снежного покрова, то нагрузка на крышу со скатом под углом 40° составит: 140*0,7=98 кг/м2.

Для подсчета ветровой нагрузки берется коэффициент аэродинамического влияния и колебания ветрового давления. Значение постоянной нагрузки определяется суммированием веса всех составляющих «кровельного пирога» на м2 (в среднем – 40-50 кг/м2).

Исходя из полученных результатов, узнаем общую нагрузку на кровлю и определяем количество стропильных ног, их размер и сечение.

Монтаж мауэрлата и стропил

Установку стропил своими руками начинают с монтажа мауэрлата, который фиксируется анкерными болтами к продольным стенам.

Дальнейшее возведение конструкции выполняется в такой последовательности:

1. Сделать шаблон, по которому собирается стропильная система. Взять две доски (длина одной доски равна длине стропил) и соединить между собой гвоздем.
2. Получившиеся «ножницы» уложить двумя краями в места, где будут крепиться стропильные ноги. Зафиксировать угол между балками поперечной перекладиной.
3. Из фанеры изготовить еще один шаблон – он понадобится для изготовления монтажных запилов на стропилах.
4. С помощью шаблона вырезать на стропилах монтажные запилы и соединить их под выбранным углом наклона ската. В результате получается стропильная ферма.
5. Фермы поднять на крышу и прикрепить к мауэрлату:
   • установить фронтальные (крайние) фермы;
   • между вершинами фронтальных ферм натянуть веревку – она обозначит месторасположение будущего конька и станет ориентиром для крепления остальных стропильных ног;
   • монтаж остальных ферм (расстояние между стропильными элементами – не меньше 0,6 м).
6. При необходимости, укрепить конструкцию подкосами, ригелями и подпорами.
7. Коньковый прогон установить на специальные опоры и прикрепить к нему короткие, диагональные и промежуточные стропила.

Установка стропил: видео

Общие рекомендации по монтажу стропильной системы

1. Затяжки для усиления стропил изготовляются по такому принципу: чем ближе к коньку располагаются затяжки, тем массивнее они должны быть. Их надо делать из деревянного бруса большего сечения и обязательно проконтролировать надежность соединительных узлов.
2. Для того чтоб капли дождя не попадали верхние края стен дома и на стропильную конструкцию, необходимо сделать свес (длина от 55 см).
3. Стропила из древесины перед установкой обязательно надо обработать антисептическим, противогрибковым средством и антипиренами для обеспечения пожаробезопасности.
4. При болтовом соединении стропильных элементов обязательно надо использовать металлические пластины или шайбы – они помогут не допустить «утапливания» гайки в древесину.

Способы соединения элементов стропильной конструкции: видео

Технология монтажа стропильной системы

Процесс монтажа стропильной системы крыши начинается с подготовительных работ. Надежность и внешний вид кровли зависят от качества установки стропил.

Устройство стропил четырехскатной кровли.

Подготовка стен и перекрытий дома

Устройство стропильной системы крыши предусматривает подготовку стен и перекрытий дома. Для этого потребуется замерить стены и углы. При необходимости поверхность выравнивают. Для кирпичного дома используют цементно-песчаную стяжку, для деревянного здания — специальные прокладки. Монтаж стропильной системы предусматривает применение следующих материалов и инструментов: гвозди, молоток, шуруповерт, смеси для выравнивания, кисточки, брусья, рубероид, уровень.

Для проведения гидроизоляционных работ потребуется специальный материал. На него производится установка мауэрлата. Он позволяет исправить непрямые углы по периметру всего дома. Мауэрлат, поднятый до верхней точки стены, не является основанием для распорной конструкции.

Особенности монтажа стропильной системы.

Стропильная система состоит из следующих элементов:

1. Стропила. Они относятся к несущей части системы.
2. Стропильные ноги. Они формируют скат кровли.
3. Затяжки. Они связывают между собой предыдущие элементы.

Обустройство свеса производится с помощью дополнительных стропил. Последние элементы представлены в виде брусьев сечением в 50х20 мм. Параметры изменяются с учетом климатических условий. Чтобы рассчитать сечение бруса, потребуется выяснить:

• шаг монтажа стропил;
• вид материала, из которого обустраивается крыша.

Строители советуют подбирать материал для обустройства стропильной системы таким образом, чтобы показатель нагрузки не превышал 50 кг на 1 м². Важным фактором при монтаже рассматриваемой конструкции является снеговая нагрузка. Рассчитать этот показатель можно с помощью специальной формулы:

F = P × k, где F — снеговая нагрузка, P — вес снега на 1 м², k — корректирующий коэффициент.

Для расчета ветровой нагрузки на крышку применяется следующая формула:

V = R × k, где V — ветровая нагрузка, R — показатель соответствующего региона, k — корректирующий коэффициент.

Пошаговая инструкция

Стропильная система мансардной крыши.

Стропильная система монтируется при соблюдении точности расчетов. На крышу поднимают 2 бруса с помощью стропильных лесов. Концы стропильных ног потребуется надрезать. Это необходимо для придания устойчивого положения стропилам на мауэрлате. При этом стропильные ноги помечают, чтобы можно было легко ориентироваться в их месторасположении.

Нижние концы закрепляют аналогичным образом. Это позволит соединить стропила между собой, образуя при этом нахлест. Затем элементы скрепляют гвоздями. После установки нижние концы закрепляются. Брусья выпиливают на 1/2 их толщины.

Оставшиеся пары стропил приготавливают на земле. Для этого применяют шаблон. Следующий шаг предусматривает монтаж брусьев с 2 сторон фронтонной части стены. Стропила крепят к мауэрлату гвоздями. Контроль уровня и горизонтальность монтажа конструкции предусматривают натягивание шнура между 2 установленными парами стропил. В некоторых случаях регулируют высоту смонтированных пар. Для этого потребуется подложить под брусья маленькие дощечки соответствующей высоты.

Шаг конструкции равняется 70 см. Контролировать этот параметр можно с помощь доски, на которую наносится шаг. Она прибивается к верху левой и правой стропильных ног. Если есть большой шаг, то потребуется дополнительно укрепить конструкцию. Для этого применяют горизонтальные брусья — затяжки. В такой ситуации стропильные пары соединяют горизонтальной доской в месте конька. Подобным методом формируется соответствующий узел.

Важные моменты при монтаже стропильной системы

Затяжка для стропильной системы выполняется из досок, соединенных между собой. Каждая доска обрезается до нужной длины. Для фиксации используют гвозди, гайки и шпильки со стропилами.

Чтобы предотвратить прогиб затяжки, потребуется ее соединить с коньком.

Следующий шаг предусматривает изготовление карнизных свесов. Стропила с недостаточной длиной для обустройства свесов наращивают искусственным способом. Для этого применяют доски-кобылки. Длина 1 доски должна быть больше 40 см. Строители рекомендуют использовать в этих целях доски длиной в 60 см. Ее ширина может быть меньше ширины стропил.

«Кобылку» крепят к стропилам гвоздями. При этом соблюдается определенный просвет. Чтобы его заполнить, потребуется прокладка-вкладыш. Если карнизные свесы установлены, то стропила окончательно крепят к мауэрлату. Для этого применяют металлические полосы, которыми оборачивают справа и слева стропильные ноги. Полоса крепится к конструкции гвоздями либо шурупами, глубина которых составляет 30 см. Подобная технология предотвращает возможный срыв крыши при плохой погоде. Полосу можно заменить стальной проволокой, толщина которой превышает 6 мм.

Монтаж стропильной системы крыши – основные этапы

Система стропил вызывает всегда пристальное внимание проектировщиков и строителей, так как надежность и внешний вид кровли будут зависеть от правильного и качественного монтажа стропилин.

Стропильная конструкция

Так как конструкция из стропил является основой или скелетом всей крыши, ее обустройству уделяют особо пристальное внимание. Далее рассмотрим элементы этой конструкции и поэтапный монтаж стропильной системы крыши.

Мауэрлат – это основа или база стропильной конструкции. Он служит основой для установки и жесткого закрепления стропил, и обеспечивает равномерный перенос массы кровли и других ее нагрузок на капитальные стены домостроения.

Мауэрлат складывают из деревянных бревен или брусьев сечением 10х15 см, механически обработанных с двух сторон — внизу и вверху, так чтобы эти поверхности были плоскими (с обязательной обработкой антисептическими жидкостями), которые прикрепляются по всему периметру капитальных стенок дома.

Мауэрлат обеспечивает достаточную жесткость для всей конструкции стропил, с минимальными затратами стройматериалов.

Также существуют безмауэрлатные крыши, однако их конструкция недостаточно устойчивая.

Как выполняется монтаж мауэрлата

Вначале нужно уложить на стенки гидроизолятор. В качестве гидроизоляционного слоя можно использовать рубероид или другой гидроизолирующий стройматериал. Слой гидроизоляции укладывают чаще всего двумя слоями.

Схема устройства мауэрлата

Затем производится непосредственно укладка брусьев. Они укладываются по всей длине и ширине капитальных стенок от фронтона до фронтона, после чего обязательно проводятся замеры горизонтальности получившейся конструкции.

Уложенный мауэрлат необходимо прикрепить анкерами или вмурованными на этапе строительства в стены шпильками. Для крепления в брусьях мауэрлата, там, где расположены анкера (или шпильки), высверливают специальные отверстия.

Мауэрлат можно легко закрепить на стенах, используя дощечки-подставки, убирающиеся после насадки анкеров.

Монтаж мауэрлата проводится с отступом от края на стенку или предварительно возведенный на ней армпояс. Брусья прикрепляются к стене или армпоясу анкерами, или вмурованными шпильками. Чтобы крепежные элементы были установлены абсолютно ровно по вертикали, перед заливкой в армпояс их выравнивают по установленной вертикально доске.

Важно: выровнять по уровню все детали мауэрлата. После окончательного закрепления брусьев мауэрлата можно начинать установку элементов стропильной конструкции.

Монтаж стропильной системы крыши

Монтаж стропильной системы крыши требует соблюдения строжайших мер безопасности, поэтому необходимо использовать передвижные стройлеса, особенно, при возведении большого домостроения с двумя или большим количеством этажей.

Если у строения отсутствуют капитальные внутренние стенки, то стропилины смогут опираться на мауэрлат, уложенный поверх капитальных стен снаружи дома. В таком случае рекомендуют применять висячие стропилины.

Система стропил включает следующие основные элементы:

• стропилины – основная опорная и несущая часть системы, образующая скатную плоскость крыши, которая изготавливается из брусьев;
• брусья, скрепляющие стропилины, называются затяжками или воздушными связями.

Для формирования свеса можно использовать «наращенные» стропилины, образующие кровельный свес, защищающий дом во время осадков.

Для производства стропил используются брусья с сечением от 5х20 см. Значение сечения может быть увеличено, если домостроение возводится в регионе со сложными климатическими условиями.

Сечение стропильных брусьев определяется с учетом следующих данных: силы ветра, объема выпадающего снега, расстояния между стропилами, вида кровельного материала.

Технология обустройства стропильного перекрытия для опытного строителя несложная – важно только соблюдать технологию и точность всех расчетов.

На будущую кровлю поднимают 2 бруса, концы у которых надрезаются таким образом, чтобы они стояли устойчиво на поверхности мауэрлата. Желательно разметить все стропилины согласно их будущего расположения на кровле.

Крепление стропилин к мауэрлату

Разместив первые две стропилины, нижними концами их временно прикрепляют к мауэрлату. В верхней части стропилин под определенным углом делают надрез, чтобы обе ноги стропил были скреплены с нахлестом, и образовалась цельная плоскость в вертикальной проекции. После чего стропила скрепляются обычными гвоздями.

Чтобы получить правильный надрез, стропилины приставляют одну к другой, размечают, получая линии их будущих надрезов. Закончив разметку, оба бруса стропилин обрезают на половину их толщины.

Виды узлов крепления стропил к мауэрлату

Остальные стропильные пары-фермы возможно заготовить еще на земле – так как шаблон-трафарет стропильной фермы уже готов. После разметки и соединения всех пар стропилин начинают их установку на обеих фронтонных стенах. Прикрепление стропилин к мауэрлатному брусу выполняется гвоздями.

Чтобы выставить все стропильные фермы горизонтально на одной линии, и чтобы они не утратили необходимую форму, установку ферм выполняют строго по горизонтали, а между размещенными на фронтонах стропильными фермами натягивают шнур – он поможет контролировать уровень установки по горизонтали. Иногда возникает необходимость отрегулировать монтажа стропильных ферм по высоте. Для этого под ноги стропилин подкладывают небольшие отрезки досок необходимой высоты.

Расстояние между стропильными фермами, как правило, составляет 70 сантиметров (место установки размечают на мауэрлате простым карандашом). Для этого расстояния иногда делают временную разметку – на доску наносят отметки с требующимся расстоянием, затем ее временно прибивают к верху стропилин.

Если шаг между стропилинами очень большой, то такое «висячее» перекрытие иногда дополнительно укрепляют при помощи затяжек-брусков, устанавливаемых строго в горизонтальном виде. Между собой пары стропил, в этом случае, нужно соединить горизонтально возле конька спецдоской– сформировав его узел.

Монтаж затяжек стропил

Затяжки для стропильных перекрытий могут изготавливаться путем соединения нескольких обычных досок, которые соединяют между собой. Доски размечаются и обрезаются до нужного размера, и прикрепляются к стропилинам гвоздями или шпильками с гайками.

Между затяжками расстояния должны быть равными расстоянию между стропилинами. Для избегания прогиба под собственною своею массою, эти элементы, рекомендуют дополнительно соединить с коньком.

Крепление стропила

Важным этапом возведения стропильного перекрытия крыши считается обустройство свесов карнизов, которые нужны для защиты домостроения от влаги, стекающей с кровли. Если стропилины не имеют достаточной длины для обустройства свесов, то их удлиняют досками-кобылками искусственно.

Такая «кобылка» не должна быть длиной меньше 40 см, а лучше всего, когда ее длина — 60 см. Шириной «кобылка» может быть меньшей, чем ширина стропилины.

Жесткое крепление стропил на уголок

К стропильным ногам «кобылку» прикрепляют гвоздями с незначительным просветом, последний во время монтажа заполнится прокладкой — вкладышем.

После обустройства свесов карниза стропилины закрепляют на мауэрлате окончательно. В этих целях можно использовать стальную полоску, оборачиваемую вокруг стропилиной ноги с левой стороны и справа. Эту полоску прикрепляют гвоздями или саморезами на внутренней стороне капитальных стенок домостроения. Такой крепеж предотвратит возможный отрыв покрытия крыши во время сильного порывистого ветра.

Вместо стальной полосы используют металлическую проволоку – это будет дешевле. Крепление такой проволоки осуществляется аналогично со стальной полосой. Диаметр стальной проволоки должен быть не меньше 0,6 см.

Важно: знать хорошо, как выполняется монтаж стропильной системы крыши, последовательность выполнения его этапов.