какие стропила использовать для крыши
Какие стропила для крыши следует применять? Виды и расчет стропил крыши
Возведение кровли – процесс непростой, требующий определенных знаний и навыков. Сегодня в нашей статье мы постараемся ответить на большинство вопросов, которые, несомненно, интересуют начинающих застройщиков. А начнем, пожалуй, с самого главного – с типов существующих крыш и стропильных систем, что используются при их возведении.
Стропила (стропильные ноги) это основные несущие элементы любой скатной крыши. Именно они принимают на себя основные нагрузки и воздействия окружающей среды, такие как снеговые и ветровые нагрузки, а также несут на себе весь кровельный пирог. Стропила это составляющие стропильной системы, куда входят еще многие элементы, такие как стойки, подкосы, прогоны, мауэлат и т.д..
Типы и конструкция стропил
Есть три типа стропил наслонные, висячие и скользящие.
Скользящие стропила применяются в основном только в деревянных бревенчатых домах. Их способ крепления позволят им перемещаться (скользить) вперед и назад на определенное расстояние. Это связано с особенностью деревянных домов.
Висячие стропила используются только в тех домах, где расстояния между стенами не превышает 6,5 м, так как опираются концами на противоположные стены здания.
Наслонные стропила опираются не только на стены здания, но и имеют промежуточную опору, при этом пролет между опорами должен быть 4,5 и более. Благодаря дополнительным опорам можно перекрыть пролет до 15 метров.
Опорой для стропил служит:
Стропила, при необходимости, могут усилятся дополнительными элементами, такими как затяжками (ригелями) и подкосами. Это позволит избежать их провисания в процессе эксплуатации.
Стропила для разных видов крыш
В зависимости от вида крыши применяются разные несущие элементы кровли, какие именно мы сейчас и рассмотрим.
Стропила для односкатной крыши
Односкатная крыша – наиболее распространенный вид кровли. Используется он в основном при строительстве сравнительно небольших построек, например, дачных домиков, гаражей, бань и прочих построек.
Стропильная система односкатной крыши состоит из отдельных элементов, точками опоры которым служат противоположные стены здания. Чаще всего в этом случае используются стропила для крыши длиной около 4,5 метров. Если производится перекрытие относительно большой площади необходимо использовать подстропильные ноги и стойки.
Стропила для двухскатных крыш
Стропила, предназначенные для двухскатной крыши, представляют собой конструкцию, сложенную в виде домика. Процесс ее обустройства более сложен, нежели в односкатной кровли. Чаще всего этого вида стропила применяются при возведении небольших построек. Они подразделяются на два основных типа – наслонные и висячие.
Стропила для вальмовой кровли
Вальмовая крыша отличается наличием дополнительных скатов, что создаются при помощи стропильной системы вальмовой кровли. Конструкция этой кровли состоит из двухскатной крыши, которая по длине не полностью закрывает боковую часть строения, а также вальма, покрывающего боковую, не закрытую часть кровли.
Примером такого вида кровли может послужить известные всем «хрущевки», где нашли свое применение вальмовые стропила.
Особенности стропил четырехскатной крыши
К четырехскатным крышам можно отнести и вальмовые и шатровые кровли. Их очевидным преимуществом является отсутствие фронтонов, что подразумевает изрядную экономию стройматериалов, а значит и денежных средств. К тому же эти дома отличает замечательный внешний вид, выглядят они на редкость эффектно.
Состоит четырехскатная крыша из мауэрлата, подкосов и раскосов, коньковых и боковых прогонов.
Стропила для ломаной кровли
Применение ломаной крыши способствует значительному увеличению площади чердака, которая, в ряде случаев используется в качестве мансарды. При возведении такой стропильной системы применяются два коротких стропила, в месте перегиба которых применяется стойка. Вследствие этого уклон нижней части крыши составит 80 градусов, а уклон верхней части лишь 25-30 градусов.
Разновидности стропил для крыши
При строительстве любой кровли находят свое применение стропила всего лишь двух видов – наслонные и висячие. Висячие стропила имеют две точки опоры, которые находятся у основания, к примеру, опора на несущие стены здания, наслонные помимо этого могут опираться на столбчатые опоры, либо внутренние стены.
Материал для изготовления стропил
Дерево и металл – вот основной материал, из которого чаще всего изготавливаются стропила.
При возведении кровельных перекрытий жилых домов, хозяйственных построек применяются деревянные стропила, реже металлические. Металлические (железобетонные) стропила в основном используются при строительстве кровель с большими пролетами и нагрузками на кровлю, в основном для перекрытия производственных зданий. Цена данных стропильных конструкций довольно высока, так все ее элементы выполняются из металла, в основном используется швеллер.
Стропила из дерева
В свою очередь деревянные стропила подразделяются на три вида:
Расчет стропил крыши
До того как начать расчет стропил крыши, необходимо четко осознавать какие типы нагрузок и с какой силой они будут действовать в течение всего года на кровлю нашего дома.
Факторы, которые влияют на кровлю, принято классифицировать в зависимости от интенсивности:
Постоянные нагрузки
Размер стропил для крыши нужно начинать рассчитывать с общего веса «пирога» кровли. Чтобы получить конечное значение требуется вычислять вес квадратного метра каждого из используемых материалов. В большинстве случаев кровля будет состоять из следующих компонентов:
При переходе к сложению всех рассчитанных данных, рекомендуется добавлять к полученному результату еще 10%, то есть умножать конечный результат на постоянный коэффициент 1,1. Такой подход позволяет оставлять запас по прочности для кровли.
Снеговые нагрузки
Учитывать снеговые нагрузки необходимо обязательно, поскольку во многих регионах возможно длительное влияние осадков в виде снега. Чтобы предостеречь владельцев от перелома крыши под массой снега, требуется заранее рассчитывать возможную нагрузку.
Чтобы повысить удобство расчетов, была выведена формула, для подставления коэффициентов из строительных норм и правил. Формула имеет следующий вид:
где F – это значение полной снеговой нагрузки, P – нагрузка, приходящаяся на квадратный метр, k – корректирующий коэффициент, зависящий от наклона ската крыши.
Вес снега на 1 квадратном метре крыши необходимо определять непосредственно на месте возведения сооружения. Каждый регион имеет среднее значение интенсивности осадков, данные можно узнать со строительных норм СНиП 2.01.07-85*.
Ветровые нагрузки
Данный тип нагрузок имеет очень высокий уровень критичности, потому что она может влиять на кровлю интенсивными ветрами, вне зависимости от угла крыши. Даже маленький угол наклона делает возможной ситуацию со срывом крыши под воздействием аэродинамических нагрузок. Слишком большой уклон способен привести к тому, что вся крыша будет испытывать на поверхности сильное ветровое давление.
Для расчета влияния силы ветра на крышу также существует специальная формула, в которой существует зависимость от поправочных коэффициентов:
где V – ветровая нагрузка, R- показатель, выбираемый исходя из регионального положения дома, k – корректировочный коэффициент, который зависит от высоты сооружения.
После суммирования всех нагрузок, получиться общая нагрузка на 1 квадратный метр крыши.
Расстояние между стропил
Шаг стропил — это расстояние между стропильных ног. Среднее значение данного параметра при частном строительство, обычно составляет один метр, однако точная цифра выбирается исходя из полного расчета несущих способностей выбранной системы кровли.
Чтобы самостоятельно вычислить расстояния между стропил, необходимо следовать следующему алгоритму:
На первый взгляд расчет стропил крыши кажется сложным и не понятным, но потратив всего несколько часов можно во всем разобраться, тем самым точно подобрать нужный размер стропильных ног.
Размеры стропил
Минимальный размер стропила для крыши дома должен быть 50х150 мм (40х150 мм), обычно применяют стропила 50х200 мм. При больших пролетах кровли могут использоваться стропила 50х250 мм или же сдвоенные, то есть две доски соединяются вместе с помощью гвоздей. Также возможен вариант использования брусков с размерами 100х150 мм. Чтобы точно знать какой размер стропил нужно выполнить расчет. Для этого собирается вся нагрузка (см. выше), которая воздействует на стропило и вычисляется нужное сечение.
Если же делать расчет нет желания, то можно воспользоваться табличными значениями, по крайней мере это лучше, чем принимать размеры наугад.
Задавшись шагом стропил и зная длину можно определить размер сечения стропилы. Данный вариант является не точным и желательно его подтвердить расчетом!
Как выбрать стропила: учимся выбирать действительно качественный стройматериал
Если вы уже приступаете к возведению крыши, можем вас поздравить: строительство дома подходит к концу! И позади самые сложные этапы: дотошное проектирование, ответственная закладка фундамента, строительство идеально ровных стен и кропотливое создание общей геометрии, где важна каждая мелочь. Обычно на той финишной прямой, когда остается только соорудить стропильную систему крыши, утеплить ее и накрыть красивой кровлей, у многих, к сожалению, уже на нуле энтузиазм и желание затягивать процесс. А еще именно здесь подводит смета: в строительстве любого объекта всегда есть незапланированные расходы и форс-мажоры. И возникает желание приобрести материал подешевле, и побыстрее достроиться. Но подобные уступки в качестве оборачиваются для нового дома серьезными проблемами в будущем.
А поэтому лучше не расслабляться раньше времени, и внимательно отнестись к тому, чтобы приобрести хорошие стропила: как выбрать действительно качественные и как не допустить при этом досадных ошибок, мы сейчас подробно вам расскажем. Почему это так важно? Дело в том, что всего несколько досок с дефектами, недостаточно высушенных или зараженных способны выкрутить буквально за год всю конструкцию. Давайте не допустим этого!
Содержание
Итак, вот для каких основных элементов закупается древесина:
Как выбрать качественный пиломатериал для крыши?
Первым делом подробно разберемся с тем, какие доски подходят для изготовления стропил, а какие использовать нельзя. Выбор досок для стропил будет зависеть от того, какую цель вы поставили при покупке пиломатериалов:
А далее – подробнее о самом качестве пиломатериала.
Бревна или брус: вековые традиции против современной технологии
Долгие века на Руси для стропильной системы задействовали бревна и полубревна. Их долго заготавливали, придавая нужные параметры, и довольно сложно было рассчитать итоговый вес на стены дома. А поэтому строить новый дом дело было привычным после того, как покосился старый (или сгорел, т.к. древесина слишком высохла). К слову, некоторые традиции такого зодчества сохранились до сих пор, но уже в виде специальных услуг строительных фирм.
Сегодня же в качестве стропильных досок для стропил используется прямоугольный брус, который чаще всего делают из хвойных и лиственных пород древесины. Стандартное сечение такого бруса – 50 мм на 150 мм, для более сложных участках – 50 на 200 мм или больше.
И, в отличие от сруба, которого всегда оберегала от гнили и заражения внешняя оболочка – заболонь – у нарезанного бруса никакой подобной защиты нет, а потому любые дефекты делают его непригодным для строительства крыши. Вот почему, если вы используете такую древесину без специальной пропитки и подготовки, со временем вся конструкция разрушится. А поэтому к брусу для стропил есть целый ряд требований.
Вопросы влажности: можно ли сушить стропила прямо на крыше
Главное требование к сырью стропильной системы состоит в том, что доски для стропил должны быть высушены до степени влажности 15-20%, обработанны фунгицидными и противопожарными средствами. Что касается именно влажности досок, здесь есть свои моменты:
Учитывайте, что древесина с влажностью более 30% уже в полтора раза менее прочна, чем древесина с важностью 15-20%. Чем это грозит? Такую стропильную систему может «повести». Вы будете сильно удивлены насколько!
Например, та же лиственница 100х100 см буквально за один сезон может повернуть на 90 градусов, и при этом она покроется сильными трещинами. Поэтому, выбирая доски для стропил естественной влажности, берите всегда с запасом, чем если бы вы забрали сухие. Все равно в строительстве стропильной системы всегда должны быть лишних 10% материала для мелких непродуманных работ.
Причем определить проблему неправильно высушенной древесины вы сможете даже на глаз:
Вот почему в заводских условиях доскам для стропильной системы уделяется столько времени. Там даже существует специальная сушильная камера, внутри которой – высокая температура. И в этом способе подготовки досок есть свое ценное преимущество: при такой температуре погибают личинки насекомых и споры плесени.
Совет: если вам вас угораздило приобрести древесину с превышающей норму влажностью, вы можете высушить ее в естественных условиях. Для этого вам понадобится продержать ее хотя бы год в сухом и прохладном месте.
Тревожные признаки: как приобрести здоровую древесину
А чтобы вам было легче понять, какие должны быть стропила в плане качества, специально для вас мы подготовили подробные иллюстрации. Они помогут вам определить «симптом» нездоровой древесины и избежать такой покупки:
Визуально все эти дефекты выглядят вот так:
Сейчас ваша главная задача – это приобрести качественный пиломатериал для будущих стропил. А это уже зависит не только от размеров и породы дерева, но еще и от тонкостей технологического процесса обработки такой древесины, и даже условий произрастания дерева.
Нередко бывает, что у древесины – много различных пороков развития, которые неопытному глазу не особо заметны, зато усложняют потом обработку таких досок и значительно – прочность готовых стропил. А настоящие профессионалы видят эти пороки еще до рубки дерева! И тогда такое растение уже не трогают, или же определяют, насколько качественным получится сырье, насколько высоко нужно перепилить.
К сожалению, во время рубки лесов не всегда присутствуют такие специалисты, а потому среди продающегося пиломатериала можно встретить что угодно. А ведь та же стволовая гниль может находиться в таком месторасположении, что сама древесина тоже будет выглядеть вполне здоровой. Почему мы и хотим научить вас некоторым важным аспектам.
К примеру, будьте внимательные, если вы заказываете нарезку досок из бревен и замечаете:
Вопросы сорта: можно ли делать элементы стропильной системы разного качества?
И, наконец, поговорим о сорте. Сорт древесины определяет величина и количество пороков, их расположение, а также наклон волокон. Для тех элементов, которые берут на себя всю нагрузку в стропильной системе, вам нужна древесина достаточно прочная, в которой не будут происходить трещины.
Если обобщить все, то изготовления:
Как вы видите, если подойти к вопросу выбора досок для стропил грамотно, можно еще и немало сэкономить бюджет, не потеряв при этом в качестве.
Какой породе древесины отдать предпочтение?
Теперь, надеемся, в предыдущем пункте все понятно. А вот что насчет породы древесины?
Многие домашние мастера на этом этапе задумываются о таком моменте: какие стропила лучше в плане практичности и сметы? Стоит ли отдать предпочтение более прочным лиственным породам, или более гибким и влагостойким сосновым? На самом деле выбор достаточно широкий, и у каждого варианта – свои преимущества. Давайте коротко пройдемся по каждому из них.
Лиственные породы: прочность и надежность
Если в вашей местности дожди – не редкость, и вы переживаете, что ваша кровля не будет идеально защищена от проникновения влаги, тогда выберете в качестве древесины для стропильных досок именно лиственницу. Из всех перечисленных она обладает наименьшей гидрофобностью и отлично противостоит противодействию влаги, если была до этого подвержена правильной сушке:
Благодаря особым свойствам из древесины лиственницы изготавливают также открытые небу стропила, например, для перголы и подобным ей постройкам:
Вот так выглядит изготовление стропил из древесины осины, которая отлично режется, глубоко пропитывается огне- и биозащитой и обладает однородной структурой:
Лиственная древесина березы отличается высокой прочностью и лучше других пород переносит ударные нагрузки. Единственный ее недостаток – совсем слабое противостояние гниению, а потому такие стропила (которые лучше использовать для небольших построек) заранее необходимо качественно обработать и защитить от влаги. Да и использовать такую породу для строительства лучше только в том случае, если доски вам достались даром, и их не жалко:
Древесина бука – самая капризная порода для изготовления стропильных элементов. Она гигроскопична, подвержена гниению и способна даже набухать при отсутствии специальной защиты. Но, с другой стороны, это одна из самых красивых пород, которую даже дополнительно тонируют в розовый цвет в заводских условиях.
И с буком приятно работать в домашних условиях: легко режется и полируется, и при этом практически не образует трещин. Главное – приобрести качественную и сухую древесину бука, тщательным образом подготовленную для строительства крыши:
Хвойные породы: дешевизна и долговечность
Если говорить о выборе хвойной древесины, то отметим, что ели и сосны считаются малопригодными для столярных изделий, ведь качество их строганной поверхности радует не всегда, и есть обилие мелких сучков. Хотя при этом всем такая древесина имеет приятный цвет и хорошо поддается обработке, если сам сучок не выскальзывает, поэтому конкретно для обустройства стропильной системы она подходит.
Но знайте, что стропила можно изготавливать из сосны и ели, если только они – с комлевой части бревна. Для стропил также подойдет хвойная древесина красноватого оттенка – у нее однородная структура, замечательная прочность и легкость.
Если сравнивать ель и сосну в качестве материала для стропильной системы, то отметим такие интересные моменты:
И, наконец, сосновые стропила тяжелее из-за большего содержания смолы. Поэтому сосна больше подходит для строительства крыши малых архитектурных форм:
Ель в качестве древесины также подходит почти идеальна благодаря таким своим свойствам, как способность резонировать, однородность структуры, прочность на изгиб и нагрузки:
Клееные и двутавровые стропила: максимальная выносливость
Также в качестве стропильных досок вы можете использовать клееный брус. Он отличается еще большей прочностью, обладает высокой влагостойкостью и не деформируется. Обычно такой брус изготавливается из древесины третьего сорта, но прочность у него – как у первого.
Неспроста клеенный брус сегодня так популярен и используется для строительства каркасных домов, ведь он отлично противостоит нагрузкам, и его никогда не выкручивает. Знаете, в чем секрет? Между соединенными участками досок находится клей, а он создает особо прочные маленькие нити, которые сами по себе надежнее, чем волокна древесины.
И такое свойство – только плюс для стропильной системы крыши в суровых условиях. Именно из клееной древесины получается изготавливать стропила абсолютно любого размера и длины. Существуют даже балки для крыши с высотой до 60 см!
Обычно для изготовления клеенного бруса для стропил берут хвойные или лиственные ламели толщиной 18-45 мм и соединяют их на резорциновый клей или меламиновую смолу. Это заметно по тому, светлые швы у балки или темные. Далее стропила из клееной древесины обязательно обтесывают, иногда фрезеруют и обрабатывают пропиткой, дополнительно также вскрывают морилкой или лаком. При этом вес у них будет сравнительно небольшой.
Кроме того, доски для стропил из клееного бруса могут быть до десятка метров длиной! Благодаря этому вы сможете проектировать стропильную систему без дополнительных опорных стоек.
И, наконец, еще один вариант хороший досок для стропил – это двутавровые балки, которые состоят из двух брусков, соединенных пластиной, и в разрезе напоминают две буквы «Т» или одну «Н». Обычно сами бруски сделаны из клееной древесины, а стойка – из фанеры или ДСП плиты, а иногда двутавровые стропила полностью состоят из клееной древесины. В итоге такие стропила получается намного легче по весу, чем из массива древесины, и с ними проще работать (например, поднимать на высоту).
Вот интересный репортаж об этих новых технологиях:
Подготовка досок для стропильной системы
Обычно доски для стропил приобретают не сразу после разделки бревна, а уже подготовленные, нарезанные на одинаковые бруски нужных параметров и обработанные специальными составами. С такими вам работать будет легче, ведь все, что остается – только разрезать их по длине и сделать вырезы для соединения с мауэрлатом или балкой. Главное только – найти действительно качественный материал, и здесь есть некоторые тонкости.
Прежде чем купить такие доски, обратите внимание на их поверхность: строганная со всех сторон доска для стропил более стойка к гниению и возгоранию, чем необработанная. Дело в том, что по гладкой поверхности пламя просто скользит, как и насекомые практически не могут проникнуть вовнутрь. Далее, все доски, которые вы собираетесь использовать для изготовления стропил, должны быть предварительно специально обработаны. Наверняка вы уже слышали о таком термине, как импрегнирование – это обработка пропиткой.
Сегодня многие фирмы предлагают доски, которые были импрегнированы в вакууме – хороший метод. В более кустарных производствах импрегнирование проводят путем быстрого погружения в ванну с раствором. Впрочем, в домашних условиях вы можете подготовить будущие стропила самостоятельно, при помощи распыления или кистью.
Сама импрегнация должна быть влагозащитной, огнезащитной и биологической. Советуем вам у фирмы-продавца спросить документ, который подтверждает метод интеграции и название средства, которое используется. Кроме того, увидеть, насколько хорошо будут пропитаны стропила, вы сможете самостоятельно: разрежьте пополам образец и посмотрите на разрез – там всегда будет видно, насколько глубоко проникла пропитка. Если же вы обрабатываете доски для стропил самостоятельно, тогда внимательно прочитайте инструкцию производителя.
Как вы видите, в каждом из способов есть свои ценные для кого преимущества и определенные недостатки. Главное – подойдите к вопросу выбора стропил со всей серьезностью!