балки и стропила что это
Устройство стропильной системы: 6 вариантов форм крыш
Крыша очень важная часть дома. Ведь именно она защищает здание от осадков и ветра. Однако монтажу самой крыши тоже нужно уделять большое внимание, ведь последние могут навредить и самой крыше.
К счастью существует стропильная система, которая поможет правильно распределить нагрузку и защитить крышу от стихии. В статье рассмотрим, что такое стропила для крыши.
Зачем нужна стропильная система
Стропильные системы представляют собой скелет, используемый для покрытия и фиксации материалов покрытия. Если сделать все правильно, она поможет создать условия для работы с кровлями, защищая стены и внутреннюю часть дома от атмосферных явлений.
Кровельная конструкция также представляет собой завершающий архитектурный элемент оформления здания (она поддерживает его стиль). Однако важно, чтобы стропильные системы в первую очередь отвечали за поддержку, были прочным и надежными. Эстетические характеристики всегда будут на втором плане.
Каркас поможет сформировать конфигурацию и угол наклона. В основе этих параметров лежат природные факторы, характерные для места проживания, а также пожелания и возможности владельца дома:
Осадки и сила ветра создают сильную нагрузку на кровельную конструкцию. К примеру, в регионах, где идет много снега нельзя выбирать стропильную систему с маленьким углом наклона, иначе снег постоянно будет скапливаться на поверхности крыши. Тогда не избежать деформации кровли и протечек.
Если же в регионе присутствуют сильные ветра, лучше остановиться на конструкции с маленькими углами наклонов, чтобы резкий порыв не смог срывать с крыши отдельные элементы.
Основные элементы конструкции
Элементы стропильной системы могут отличаться, все зависит от разновидности конструкции. Однако есть детали, характерные для всех систем, независимо от их сложности.
Детали и узлы систем
Обычно в основе стропильной системы лежит следующее:
Кроме описанных выше деталей могут присутствовать и другие, цель которых сделать систему прочнее или равномерно распределить нагрузку от крыши на стены:
Чердачное пространство
Перед тем, как начать рассматривать разновидности крыш, нужно решить вопрос с тем, как будет выглядеть чердачное помещение, для каких целей использоваться, и будут ли в нем жить люди.
Конструкция кровли бывает:
Первая называется так потому, что пространство для крыши будет с маленькой высотой. Оно используется лишь для создания теплоизоляционного слоя. Обычно бесчердачные конструкции выбирают при установке односкатных крыш или тех, которые имеют несколько скатов, однако их угол небольшой.
У чердачной конструкции всегда длинный конек. Существует множество способов применения чердачного помещения, его можно как утеплять, так и не утеплять. Обычно для такого оформления выбирают двухскатную крышу или мансардный вариант. Если устанавливается высокий конек, нужно обязательно учесть силу ветра в местности, где будет стоять дом.
Уклон скатов
Для определения уклона нужно посмотреть на дома, стоящие по соседству. Если они спокойно выдерживают погодные условия, следует взять их за основу. Если же нужно создавать оригинальный проект, нужно уделить максимум внимания конструктивным и эксплуатационным особенностям и расчетам.
Уклон скатов влияет на силу взаимодействия ветра со зданием. Чем он круче, тем больше внимания нужно уделять нормальным силам ветра и меньше касательным. Если угол небольшой или вообще отсутствует, важна именно касательная сила.
Учитывается и нагрузка от снега. Она должна рассматриваться в комбинации с силой ветра. Несмотря на то, что крыша скатная, на ней всегда образуются места, где скапливается снег. Нужно укрепить места нагрузки дополнительными стропилами.
Уклон ската варьируется от 10 до 60 градусов. И важно учитывать не только внешние нагрузки, но и кровельное покрытие, которое планируется использовать. Причина в том, что масса кровельного материала может отличаться, следовательно, потребуется больше или меньше элементов стропильной системы. От этого может отличаться и нагрузка на стены дома.
Если для облицовки крыши будет использоваться материал, который состоит из множества меленьких элементов, к примеру, керамическая черепица, нужно сделать скат круче, чтобы вода не могла оставаться на крыше.
При учете веса материала нужно понимать, что чем тяжелее покрытие, тем больше должен быть угол ската. Только так получится сделать равномерную нагрузку на стены и каркасную систему.
Обычно для покрытия крыши используются следующие материалы:
Основные конструкции стропильных систем
Для начала нужно рассмотреть основные виды систем относительно месторасположения стен дома, которые используются во всех конструкциях. Базовые системы бывают следующими:
Комбинированная конструкция крыши является комбинацией наслонной и висячей систем.
Наслонная система
Используется, если пролет от 9 до 15 м. Верхняя часть стропила устанавливается на коньковый прогон, нижняя на мауэрлат.
Если же пролет превышает 15 м, вместо конькового прогона будет использоваться 2 боковых. Если создается чердак, в качестве опоры системы используются стены.
Наслонная система для односкатной крыши:
В зависимости от формы крыши ее основа тоже отличается.
Висячая система
Считается самой элементарной системой. Отлично подойдет для двухскатной крыши с небольшим пролетом (менее 5 м) и если внутри нет перегородок. В качестве нижней опоры используется мауэрлат. В такой системе используется затяжка, уменьшающая распор на опоры. Балки висячих стропил располагаются внизу, они также являются перекрытием.
Если у крыши дома сложная конструкция, можно скомбинировать виды стропил. К примеру, если есть опоры или средняя основная стена, устанавливаются наслонные стропила, если подобных элементов нет – висячие.
Формы крыш и их стропильные системы
У крыши может быть один или несколько скатов, которые соединяются различными способами. Для каждой конструкции существует различные виды стропильных систем. Однако в основе всех лежат стропила.
Итак, существуют следующие разновидности крыш:
Нужно рассмотреть все виды крыш подробнее.
Односкатная крыша
Обычно односкатные крыши выбирают для вспомогательных и хозяйственных построек. Стропильная нога для всей крыши имеет одинаковый размер. У всей кровли единая плоскость. Она наклонена в противоположную от входа в дом сторону.
Если постройка малая и сделана на основе кирпича или бетона, стропила монтируются на фасадную и на противоположную – заднюю стенки. Если же здание большое (длина между стенами превышает 6 м), потребуются дополнительные стойки. Угол наклона такой крыши – от 13 до 25 градусов.
Двускатная стропильная система
Полотно разделяется на 2 ската. Чаще всего половины одинаковые, но бывают и разных размеров. Скаты наклонены в противоположные друг от друга стороны.
Такая стропильная система крышы часто используется для одноэтажных домов, поскольку внешний вид получается аккуратным, а чердак можно использовать в качестве помещения или для создания слоя теплоизоляции.
Углы наклона от 15 до 60 градусов. Если перегородки находятся на расстоянии 6 метров друг от друга, необходимо установить висячие стропила.
Вальмовая и полувальмовая система стропил
Это двускатная крыша, в которой коньковый участок короче, а у торцов есть дополнительные наклонные плоскости.
Полувальмовые крыши отличаются тем, что у них торцы не идут до самого верха. Они оставляют небольшие фронтоны.
Стропила такой конструкции опираются на 2 стены с одинаковой высотой. Прямоугольные скатные поверхности образуют равно- или разносторонний треугольник.
Углы наклона – от 20 до 60 градусов. Пролеты не более 13 м. У установки вальмовой крыши есть обязательное условие – внутренние укрепляющие элементы.
Такие крыши позволяют делать фермы или монтировать стропила для наслонной крыши.
Шатровая стропильная система
У этой разновидности крыши нет конька. Все плоскости просто сводят в одну точку. Крыша состоит из 3-х скатов, которые формируют равнобедренные треугольники. По форме она напоминает пирамиду. Важно обратить внимание, что, несмотря на то, что у конструкции может быть и больше скатов, однако они все равно будут опираться на равные по высоте стены.
Конструкция достаточно сложная в плане монтажа, поэтому в современных домах используется нечасто. При ее обустройстве приходится использовать балочно-затяжную систему, укрепляя ее с помощью стоек и подкосов.
Система может быть создана под разным углом, все зависит от того, как будет использоваться чердак.
Ломаные стропильные системы
Каждый скат разделяется на две продольные части. У них разный угол наклона. Конструкция позволит увеличить объем чердака и позволить использовать его, как мансарду (жилое помещение).
Ломаные системы позволят создать максимально просторную площадь на крыше.
Многоскатная стропильная система
Устройство стропильной системы много скатной крыши самая сложная по конструкции, поскольку включает в себя несколько указанных выше форм крыш.
Этот вариант выбирают, если нужно сделать несколько пристроек, соединенных с домом (сарай, гараж, кладовка).
Выбор материала
В основе стропильных конструкций лежит древесина. Существуют жесткие стандартны качества и размеров материала:
У бруса должно быть сечение от 4 до 15 до 10 на 25 см. Показатель зависит от того, на каком расстоянии ноги будут располагаться друг от друга, а также от числа нагрузок от осадков на определенную область крыши.
Важно, чтобы поперечное сечение было не более 5 см. Ведь ширина всегда прямо пропорциональна длине. Например, если длина доски 5 м, ширина не должна быть меньше 13 см.
При выборе материала внимание уделяется трещинам, сколам и другим дефектам. Найти ровную древесину невозможно. Важно, чтобы максимальная длина сучков не превышала трети толщины бруса.
Последовательность монтажа стропильной системы
В составе стропил лежит много элементов, у каждого своя задача. Некоторые обвязывают периметр стен, другие осуществляют поддержку ног, а остальные отвечают за соединение системы и поддержку ее неподвижности. В результате создается уравновешенная конструкция с небольшим весом, но хорошими несущими показателями.
Стропильную систему нужно собирать сразу после монтажа чердачного перекрытия. Независимо от вида крыши все будет делаться по определенному алгоритму.
Мауэрлат к стене
Брус укладывается на гидроизоляционные торцы. Закрепляется конструкция анкерами. Углы бруса нужно соединить вполдерева и зафиксировать болтами.
Стропила к мауэрлату
Стропила к мауэрлату представляют собой один или два бруска, которые нужно разместить на центральной оси (или по сторонам от центра на определенном расстоянии). По торцам стропил устанавливаются крайние стойки. Между ними на расстоянии от 3-х до 6-ти метров устанавливаются промежуточные элементы (если размер крыши позволяет).
Стропила являются несущей конструкцией скатов. В ее основе лежат элементы, которые можно соединять ригелями или стойками. Опорные балки не обязательно делать на основе древесины, их можно делать из железа, бетона или смешивать материалы.
В уровне конька
Коньковый прогон устанавливается на верхней части ряда стоек. Он фиксируется железными скобами или уголками.
Сращивание стропил
Теперь устанавливаются и сращиваются остальные стропила. Нижней частью их нужно прикрепить к мауэрлату, верхней опереть на конек и установить крепления. Порой стропило соединяют с противоположным стропилом, создав опору на коньковый прогон. Шаг их установки от 0,6 до 1,2 м. Важно распределить стропила равномерно по всей длине крыши.
Стропила укрепляются подкосами и ригелями. Здесь нужно отталкиваться от проектной схемы. Если у ската большая ширина, потребуется больше элементов.
Окончание работы
После создания каркаса нужно монтировать пароизоляционную мембрану. Она располагается полосками внахлест. Установка начинается снизу.
После идет монтаж кобылок и создание карнизного свеса. Снизу конституция подшивается сайдингом или досками.
Сверху стропил нужно сделать обрешетку или просто настелить каркас досками. Обычно для этого применяется обрезанная доска толщиной 4 см.
Выполняется монтаж утеплителя. Подробнее об утеплении кровли можно ознакомиться в статье: «Как утеплить крышу самостоятельно: выбор утеплителя, порядок работ»
Последний слой – кровля. Здесь все зависит от выбранного покрытия. Обычно материал для кровли продается с инструкцией по установке, поэтому с этим шагом проблем возникнуть не должно.
Критерии выбора конструкции
Указанные выше крыши могут быть монтированы на дома их любых популярных материалов (бетон, кирпич, дерево). Но при выборе стропильной системы нужно обратить внимание на следующие факторы:
Чаще всего ошибки допускаются именно на этапе проектирования. И если у вас нет опыта в создании проектов, лучше обратиться к экспертам, которые помогут осуществить расчеты и выбрать подходящую стропильную систему.
Установка стропил крыши на балки перекрытия: как правильно опереть стропильную систему
Если вы сейчас подошли вплотную к вопросу выбора конструкции стропильной системы, первым делом вам нужно решить, как именно вы будете передавать нагрузку от крыши – к дому. Например, в классической схеме устройства стропильной системы стропила равномерно опирают концами на стены или мауэрлат, по всему периметру или с двух сторон, смотря какая форма скатов. Но нередко сегодня стропила крепят прямо на балки перекрытия чердака, а не на мауэрлат, и у такой технологии есть свои ценные преимущества.
А как правильно установить стропила крыши на балки перекрытия, какие существуют технические решения и как выполнять такие узлы крепления – мы сейчас расскажем.
Содержание
Когда стропила выгодно опирать на балки?
Конечно, строительство крыши с мауэрлатом более понятно и логично, т.к. такой способ практикуется уже очень давно и изучен, а вот опирание стропил на балки вам нужно изучить, и так много полезной информации, как предоставляет наш сайт, вы не найдете нигде.
Но когда нужна такая стропильная систему и к чему такие сложности, спросите вы? Смотрите, подход незаменим, когда:
А еще настоящую мансардную крышу трудно представить без опоры стропил прямо на балки за пределами стен:
Убедили? Поверьте, у такой технологии столько же преимуществ, как и у классической.
Как создать надежное основание для стропил?
Первый шаг, который вам нужно сделать – построить прочное основание для таких стропил. Например, если у балок перекрытия нет никакой подпорки (хотя бы в виде промежуточной стены дома), тогда стропильные фермы на ней нужно организовывать только по принципу висячих. Если же опора есть, стропила можно смело опирать прямо на балку без каких-либо вспомогательных элементов.
Говоря простым языком, если балка в чердачном перекрытии установлена надежно и имеет свои опоры, то на нее можно установить и стропила, а если всего этого нет, тогда стропила есть смысл крепко соединить с самими балками и подвесить как единую систему. В противном случае перед строительством крыши вам нужно подпереть балки изнутри помещения, для чего существует три разных строительных способа:
Вот как выглядят такие системы:
Идеально, если вы также сможете рассчитать такие балки на прогиб и растяжение, насколько они готовы удерживать на себе всю крышу. Для этого существуют специальные онлайн-калькуляторы и формулы, хотя также будет достаточно для собственного спокойствия пригласить опытного плотника.
Способы соединения стропил с балками
Итак, у вас есть два основных пути:
В каждом из этих способов есть свои плюсы-минусы, но способы крепления используются разные – для ферм обычно идет крепление металлическими или деревяннымми пластинами, а для сборки на крыше – скалывание и врубка на шип.
Висячие стропила: затяжка и балка в одной роли
Если речь идет о небольшом строительном объекте, как гараж, баня или бытовка, то достаточно просто изготовить стропильные фермы на земле, и уже потом поднять их на стены постройки, закрепив на специальных штырях мауэрлата. Здесь балки перекрытия – неотъемлемая часть самих ферм, и этот тот самый случай, когда затяжка в ферме служит также опорой чердачного перекрытия.
А вот как это реализуется на практике:
А вот о вариантах, когда стропила именно опираются на балки перекрытия, а не создают с ними единую систему, мы разберемся сейчас детальнее.
Наслонные стропила: опора на балки в нескольких точках
Вот современный мастер-класс строительства классической крыши для мансарды, в которой стропила опирают на балки перекрытия прямо на крыше, а не строят фермы на земле:
Здесь балки перекрытия – уже не часть единой стропильной фермы, а самостоятельный элемент, на который опирается вся стропильная система. Причем опирание происходит не только по бокам балки, но и по всей ее длине.
Как установить стропильные ноги на балки перекрытия?
Как только балки перекрытия будут готовы к установке на них стропил, приступайте к изготовлению всей остальной конструкции и соединению стропил с балками.
Для соединения стропильной ноги с балкой ее конец обрезают под нужным углом, либо делают более сложную врубку на шипы. Давайте рассмотрим оба таких варианта.
Соединение стропила с балкой без врубки
Можно обойтись без врубки, если задействовать потом крепежные элементы – это нормальное решение. Итак, чтобы сделать простой срез на стропилах, изготовьте шаблон:
Вот как это выглядит на практике:
Изготовить такие стропила намного проще, чем для врубки. Главное – правильно определить угол наклона крыши и правильное место будущего среза:
В итоге в жизни такая конструкции выглядит вот так у двускатной крыши:
Виды врубки стропильной ноги в балку перекрытия
Сама конфигурация крепления больше зависит от угла наклона ската. Например, для крыши с крутыми скатами, где снеговая нагрузка – небольшая, вы можете применить крепление с одинарным зубом. При методе одинарного зуба часто изготавливают дополнительные шипы, который помогают стропилам не двигаться под нагрузками. А под такой шип уже нужно будет гнездо в балке.
Но, наверняка вы знаете, что любые такие места способны ослабить балку, а поэтому их глубина должна быть не более чем 1/4 толщина балки и не ближе, чем на 20 см от края балки (чтобы не образовался скол).
А вот если у вас крыша с уклоном менее 35 градусов, тогда есть смысл использовать двойной зуб, ведь такое крепление позволяет достичь высокой прочности узлов. Как и в предыдущем варианте, вы можете дополнить двумя шипами.
При таком методе у каждого зуба может быть как одинаковая глубина, так и разная. Например, первый зуб вы можете врубить только на 1/3 толщины опорной балки, а второй уже – наполовину:
Суть в том, что две стропильные ноги в конструкции с опиранием на балки закрепляются затяжкой. Но, если концы этих ног будут скользить, тогда целостность затяжки будет быстро нарушена. Чтобы предотвратить такое скольжение, вставлять, вернее, врубать стропильную ногу в самую затяжку необходимо при помощи зуба – с шипом или без него.
В процессе врубания стропила в конец затяжки нужно максимально отодвинуть зуб. Если же вам необходимо усилить крепление таких стропил, тогда используйте двойной зуб. Еще один момент: сами зубы могут быть разной величины.
И, наконец, желательно прикрутить конец стропильных ног при помощи скрученной проволоки, чтобы ветер не мог сорвать такую крышу. В качестве проволоки лучше возьмите оцинкованную, и закрепите ее одним концом к стропильные ноге, а другим – в костыль, который предварительно закладывают в кладке стены на расстоянии 30-35 см от верхнего края.
Вот хороший пример аккуратной врубки стропила на затяжку, которая одновременно служит балкой перекрытия уже в четырехскатной крыше:
Металлический крепеж для такого узла все равно необходим, потому что врубка сама по себе не может удержать стропильные ноги под нагрузкой.
Виды крепежных элементов для узловых соединения с балкой
Давайте рассмотрим способы соединения стропила с балкой перекрытия:
Одно из самых надежных – это болтовое соединение, где используется комплект из болта, гайки и шайбы. Итак, делайте все шаг за шагом:
Еще один вполне приемлемый вариант – закрепить стропило и балку специальным металлическим крепежем:
А вот пример изготовления деревянного крепежа для такого же узла:
По возможности зафиксируйте такие стропила на балках кованой проволокой на специальном анкере, который монтируется в стену.
Дополнительная конструкция «стул» для подпорки стропил на балках
Порой установка стропил на балки перекрытия представляет собой достаточно сложную затею, в которой сами балки на все 100% служат опорой для всей крыши, и важно все это провернуть максимально грамотно.
Для того, чтобы сама стропильная а практике оказалась достаточно прочной и надежной, в качестве опорных элементов используется так называемый «стул». Это те стропильные детали, которая связывают между собой все элементы, и в разрезе действительно все это выглядит, как четыре ножки табуретки:
По сути, «стул» – это подкосы, которые поддерживают прогон на всю его высоту. Т.е. такой «стул» обычно содержит в себе вертикальные стойки, наклонные стойки и короткие подкосы. Своим нижним концом стойки стул врубается в нижний пояс стропильной системы или лежит перпендикулярно, либо сразу же – в балки перекрытия. Такие стулья также есть разных видов, в зависимости от того, опираются они на прогоны-балки или прямо на стропила.
Вот хороший пример из этой серии:
А вот это уже пример необычной конструкции стропильной системы, в которой сами стропила опираются на балки перекрытия на вдоль, а поперек, и хороша видна структура так называемых стульев-подпорок:
Комбинированная система: чередуем опирающиеся стропила
Сегодня практикуется и такой вариант крыши, которая состоит из несколько особо прочных ферм, расположенных на расстоянии 3-5 метра друг от друга, и промежуток между ними заполняют строительными парами.
Говоря простым языком, на крыше устанавливают несколько мощных главных ферм, две или три, и они на себе удерживают весь прогон. А уже в пространстве между главными фермами на такие прогоны опираются обычные стропила, по более простой схеме.
Т.е. здесь на балки перекрытия опираются далеко не все стропила, а лишь некоторые, а остальные опираются на мауэрлат. Таким образом замечательно распределяется вся нагрузка! И концепция такой системы проста: главные фермы делаются по схеме висячих стропил, а второстепенные стропильные ноги – по принципу наслонных, опираясь при этом уже только на лежень:
По сути, весь секрет такой комбинированной системы в том, что здесь прямо на треугольные шарнирные арки укладываются наслонные стропила. Таким хитрым путем из висячих стропил полностью исчезают изгибающие напряжения, и остаются только растягивающие. А это говорит о том, что здесь можно существенно уменьшить сечение стропильных элементов. Другими словами – сэкономить!
Как вы уже наверняка догадались, в вашем случае способ опирания стропил на балки перекрытия будет зависеть от того, какой объект вы строите: гараж, баню, дачный домик или целый загородный комплекс. В любом случае все эти методы проверены, активно применяются сегодня на практике и заслуживают внимания не меньше, чем более привычное использование классического мауэрлата.