стропильная нога что это
Что такое стропильная нога?
Что понимают под стропильной ногой? Как рассчитывается ее длина? При помощи чего и как она крепится?
Стропильная нога есть важнейшая часть стропильной системы. Это балка фермовой конструкции крыши на которой крепится вся обрешётка. Её длинна равняется длине ската крыши минус напуск кровельного материала. Сечение ж стропильной ноги зависит того из чего она изготовлена, веса обрешётки и кровельного материала, а так же возможных снеговых и ветровых нагрузок.
Крепится стропильная нога к мауэрлату.
Различают две принципиально различные системы крепления
Скользящее делает стропильную ногу более подвижной и позволяет ей выдерживать усадку здания. На рисунке показано именно скользящее(шарнирное ) крепление.
У скатной крыши есть несущая (стропильная) система, в состав которой помимо подкосов (наклонных) и стоек (вертикальных), входят и наклонные стропильные ноги. Вот, собственно, она:
Для того, чтобы правильно рассчитать стропильную систему, нужно учитывать все факторы нагрузки:
Это, так сказать, постоянные нагрузочные факторы, есть еще и временные:
Из древесных пород обычно используют хвойную древесину, стараются не допускать синевы, а также множественной сучковатости. шаг установки стропильных ног рассчитывают, исходя из данных специальных таблиц:
Виды и элементы стропильных систем
Система стропильной поддержки скатных крыш – обязательный элемент при обустройстве кровли с наклоном. Это сложная конструкция, которая изготавливается из дерева или металла. Современные технологии сделали применение разных видов материалов доступным даже при частном строительстве.
Что такое стропильная система крыши
Стропила помогают крыше противостоять снеговым и ветровым нагрузкам, а также ударам дождя. Особенности проектирования и строительства системы зависят от конкретного региона страны.
Какие задачи решает
Правильно оформленная и возведенная система стропил с легкостью выполняет следующие задачи:
Так как все эти функции выполняются часто в одно и то же время, к расчету системы нужно подходить со всей ответственностью и внимательностью.
Конструкционные элементы
Стропила состоят из множества узлов, каждый из которых отвечает за определенные функции:
Иногда выделяют такой элемент кровли, как ригель. Это горизонтальные планки, лежащие перпендикулярно прогонам.
Конструкция кровли может быть простой и легкой, но детали ее всегда будут содержать представленный список. Аналогично и с более сложными, многоскатными крышами.
Материалы изготовления
Для производства стропил в частном строительстве чаще всего применяют деревянные конструкции. Но металл, особенно облегченный стальной профиль, также может использоваться.
Деревянные
Деревянная стропильная конструкция крыши – наиболее распространенная за счет удобства монтажа и некоторых других преимуществ. При ее возведении можно обойтись своими силами без привлечения строительной техники. Дерево идеально подходит для создания стропил с небольшими пролетами.
Хвойные стропила в длину должны быть до 6,5 м, а лиственные – до 4,5 м. При строительстве крыши дома рекомендуется использовать древесину одного типа.
К дереву предъявляют следующие требования:
Сосновый пиломатериал стоит дешевле всего, однако его качество уступает лиственнице, дубу, ели, буку и осине. Эти породы считаются очень прочными и долговечными.
Деревянные стропила для крыши: особенности устройства надежной конструкции из дерева
Для изготовления стропил в индивидуальном строительстве обычно используют деревянные материалы: доски, брус, бревна. Несмотря на относительную дешевизну, деревянные стропила для крыши обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать все кровельные нагрузки и служить верой и правдой долгие годы.
Другие возможные материалы для стропильных систем – металл и железобетон – для частного строительства применять нецелесообразно, ввиду их тяжелого веса, сложного монтажа и высокой стоимости.
Содержание
Что лучше — бревна, брус или доски?
Стропильная система обязана быть прочной, но не тяжелой. Конечно, для несущей основы кровли крупных промышленных зданий и многоэтажек, приходиться использовать металл или железобетон. А для обычных частных домов – это ненужное излишество. Стропила в этом случае делают деревянными – из досок, бруса (обычного или клееного), бревен.
Бревна используются редко, исключительно для срубов. Этот материал слишком увесистый, требующий от плотника высокого профессионализма и способности выполнять сложные врубки в местах креплений.
Брус – самый лучший вариант, из которого можно смонтировать прочные и долговечные стропила. Единственный недостаток бруса – высокая цена.
В качестве замены брусу часто используют более дешевые доски, толщиной минимум 40-60 мм. В список их преимуществ также можно включить небольшой вес, удобство в монтаже и высокий запас прочности.
К выбранному пиломатериалу предъявляют следующие требования:
Основные части деревянной стропильной системы
Основной составляющей единицей деревянной стропильной системы является ферма – плоская треугольная конструкция. Стороны «треугольника» образуют стропильные ноги, соединенные сверху под углом. Для соединения стропил по горизонтали используются затяжки, ригели, схватки.
Стропильную систему составляют из нескольких ферм, выставленных на мауэрлат, и скрепленных между собой прогонами.
Чтобы лучше понять специфику фермы, определимся с ее элементами. Их состав и количество в одной конструкции зависит от типа крыши, ее габаритов и вида примененных стропил.
Итак, составные части могут быть такими:
Также в стропильную систему можно отнести детали, не относящиеся непосредственно к фермам, но использующиеся для их монтажа и сборки. Они такие:
Типы стропильных систем
Из дерева можно собрать множество вариантов ферм и, соответственно, стропильных систем. Но всех их можно разделить на два типа: висячие и наслонные.
Висячие стропильные системы
Применяются для помещений без внутренних стен. Фермы, составленные из стропил, опираются исключительно на наружные стены, необходимости в дополнительной опоре нет. То есть висячими стропилами перекрывают один пролет, шириной 6-14 м.
Обязательной частью висячих ферм, кроме стропильных ног, соединенных вверху под углом, является затяжка – горизонтальная, соединяющая стропила балка. Затяжка становится основой «треугольника» фермы. В большинстве случаев она располагается снизу конструкции, соединяя нижние концы парных стропил. Но также используются схемы с приподнятой затяжкой. А также с ее видоизмененным вариантом – ригелем, который выглядит как приподнятая затяжка, но работает на сжатие, а не на растяжение, как истинная затяжка.
От наличия затяжки и ее расположения в ферме зависит необходимость использования мауэрлата. Если затяжка располагается у основания стропильных ног, то мауэрлат не нужен. При монтаже ферму опирают на наружные стены через имеющуюся затяжку, которая одновременно становится балкой перекрытия. Если же затяжка приподнята кверху или же вместо нее используется ригель, то в схему обязательно включается мауэрлат, как основа для крепления стропилин на верхних краях стен.
В качестве дополнительных элементов в висячей системе применяют бабки и подкосы. Они служат для упрочнения фермы, при перекрытии широких пролетов.
Бабка по своему виду напоминает вертикальную стойку, идущую от центра затяжки до верхней точки фермы (коньковой части). На самом деле бабка – это подвес, функция которого заключается в поддержке слишком длинной затяжки (более 6 м) и исключении ее прогиба.
В тандеме с бабкой, при еще большем увеличении длины затяжки, используют подкосы – диагональные балки. Их упирают одним концом в стропильную ногу, другим – в бабку. В одной ферме применяют два подкоса, с обеих сторон от бабки.
В дачных и небольших частных домах висячие стропила из дерева хороши тем, что позволяют устраивать просторные мансардные помещения без перегородок внутри. Конечно, речь идет о схемах, где отсутствуют подкосы и бабки. Их наличие возлагает на застройщика необходимость делить мансарду минимум на две комнаты.
Наслонные стропильные системы
Наслонная конструкция деревянных стропил применяется для помещений с внутренними капитальными стенами, которые служат дополнительной опорой для системы. При этом расстояние между наружными стенами (общий перекрываемый пролет) может быть в пределах 6-15 м.
Наслонные фермы, в обязательном порядке, состоят из стропильных ног, опираемых на наружные стены, и вертикальной стоки, опираемой на внутреннюю стену. При наличии двух внутренних стен в схеме может быть использованы две стойки.
В отличие от висячей, в наслонной системе обязательно присутствует мауэрлат, к которому крепятся стропильные ноги. Стойки врезаются в некое подобие мауэрлата – лежень. Это брус, укладываемый по верху внутренней опорной стены.
При пролете 6 м и менее используется простейшая наслонная ферма, состоящая из двух парных стропильных ног и стойки. Устройство деревянных стропил при увеличении пролета требует внесения в схему дополнительных деталей, таких как схватки и подкосы (подстропильные ноги).
Схватки похожи на затяжки в висячих системах, но они всегда располагаются выше основания стропильных ног. Основное назначение схватки – повышение устойчивости системы.
Для устойчивости предназначены и подкосы, которые также называются подстропильными ногами. Подкос поддерживает стропильную ногу, то есть, по сути, становится для нее дополнительной (третьей по счету, после мауэрлата и конькового прогона) опорой.
Наслонные деревянные стропила являются наиболее распространенными для частных жилых домов, коттеджей. Как правило, такие постройки имеют одну или несколько внутренних капитальных стен-перегородок, которые могут стать опорой и дополнительной поддержкой для прочной стропильной системы.
Способы креплений стропил на мауэрлате
Узел крепления стропил к мауэрлату – один из наиболее важных, от правильности его выполнения зависит функциональность стропильной системы, ее способность воспринимать нагрузки.
Всего существует два типа подобных креплений: жесткое и скользящее. Выбор одного из них зависит от схемы стропильной конструкции. Замена жесткого крепления на скользящее или наоборот, а также недостаточное обеспечение необходимой степени сдвига стропильной ноги приведет к тому, что схема «поломается» и не будет работать.
Жесткое крепление обеспечивает прочное, неподвижное сочленение стропилины с мауэрлатом. Сдвиг не допускается, однако возможен поворот стропилины в шарнире. Организовывают такое крепление двумя основными способами:
Скользящее крепление (или как его называют кровельщики – «скользячка») несколько иного вида и функциональности. Оно позволяет стропильной ноге сдвигаться относительно опоры. Конечно, этот сдвиг не будет заметен глазу, но позволит стропильной системе не деформироваться при естественной усадке стен дома. Скользящее крепление особенно необходимо при строительстве деревянных срубов. Также оно реализуется при строительстве домов любого другого типа, если того требует схема и выполненный расчет деревянных стропил.
Чтобы обеспечить стропильной ноге небольшой запас хода относительно мауэрлата используются особые крепежные элементы – ползуны. Конструктивно они состоят из двух металлических элементов, первый из которых статичен, а второй – способен перемещаться относительно первого. Существует две разновидности скользящих креплений: открытого и закрытого типов.
Ползун открытого типа представляет собой сборную конструкцию, состоящую из двух отдельных частей: статичной планки-направляющей и уголка с загибом сверху. Направляющая продевается в загиб уголка и фиксируется на стропильной ноге, уголок крепится на мауэрлате. При изменении геометрических размеров постройки, направляющая может сдвигаться относительно жестко зафиксированного уголка на 60-160 мм.
Скользящее крепление закрытого типа по своему свойству точно такая же. Немного меняется конструкция, она уже не разборная, а цельная. Уголок, который крепится к мауэрлату, имеет в центральной части петлю. В нее вставлена направляющая, которая, в свою очередь, крепится к стропильной ноге.
Что собой представляют оба варианта креплений (скользящее и жесткое) показано в видео-ролике:
Соединение стропил в коньке
Другой важнейший узел стропильной фермы – узел крепления стропил в коньковой части. В частном домостроительстве для этих целей чаще всего применяют следующие варианты креплений:
Крепление внахлест считается самым простым вариантом. Верхние края парных стропилин просто-напросто накладывают друг на друга. Затем в обоих торцах выполняют отверстие и фиксируют соединение шпилькой или болтом с гайкой.
Для соединения встык верхние торцы стропильных ног спиливают под углом для того, чтобы появилась возможность совместить спиленные поверхности. Крепление выполняется с помощью гвоздей, которые забивают в торец коньковой части через обе стропильные ноги. Чтобы дополнительно зафиксировать гвоздевое соединение, используют деревянные горизонтальные накладки или металлические пластины, которые накладывают поверх соединения с двух сторон фермы.
Соединение вполдерева предусматривает предварительное выпиливание на верхних концах стропилин выемок на половину толщины бруса. Это позволяет совместить стропилины в коньке, как детали конструктора, не увеличивая при этом толщину конькового узла (как происходит при соединении внахлест). После совмещения деталей, их фиксируют гвоздями, болтами или нагелями.
Кроме описанных способов существуют и другие, менее распространенные. Например, соединение «шип-паз». Оно не является популярным, так как требует большого профессионализма от плотника. Суть крепления в том, что в одной стропилине выполняется углубление-паз, а на другой вырезается шип. Шип и паз совмещают и скрепляют гвоздевым боем или нагелем.
Одно из возможных соединений стропилин в коньке (встык, через коньковый прогон) рассматривается в видео:
Достоинства и недостатки деревянных стропил
Впрочем, никаких особенных сложностей работа с деревом и монтаж деревянных стропил не представляет. Кроме этого есть и другие преимущества использования дерева, как материала для стропил:
Недостатки выбора деревянных стропил незначительны, но их тоже необходимо знать «в лицо» перед началом строительства:
Таким образом, все недостатки являются, скорее, особенностями, чем реальными негативными сторонами. Этим и объясняется столь широкое распространение деревянных стропил в частном домостроительстве.
Стропильная нога — как рассчитать и крепить?
Домо строительство постоянно оканчивается построением кровли, которая подразумевает необходимое устройство системы стропил.
Система эта в себя включает стропильные ноги, мауэрлат, затяжки, подкосы, нарожники, шпренгели, стойки, каркасная рама и другие компоненты, обеспечивающие крепость и прочность всей конструкции.
В различных крышных конструкциях стропильная нога может именоваться рядовым стропилиной или диагональной (накосной) стропильной ногой т просит расчета на крепость. Расчет системы стропил базируется на сборе постоянных и не постоянных нагрузок, какие будут действовать на кровлю.
Не постоянные нагрузки:
Свойства стропильных ног
На основе полученного значения нагрузок изготавливается расчет стропильной ноги, её длина и поперечное сечение, в зависимости от материала который для него выбран, вида кровли и типа стропилин – наслонных или висячих. Отдельные виды трудных кровель содержат и те и иные.
А в вальмовых крышах, помимо стропильных ног применяются так же и короткие стропилины, какие именуются нарожниками и настаивают так же собственного расчета. Плюс ко всему в расчете нуждаются все добавочные детали системы стропил, такие, как затяжки, подкосы, стойки и ригели, потому как на них доводится конкретная нагрузка, передающаяся от стропилин.
подбор сечения и длины стропильной ноги
Длина стропильной ноги подчиняется, в первую очередь, от размера строения, а еще от уклона скатов крыши, который выходит от выбраной формы кровли. В большинстве случаев, длину стропилины пытаются делать не больше 6 м, так весь пиломатериал, поступающий в реализацию, имеет собственно эту самую большую длину. Но бывает, что размеры дома настаивают стропилин большой длины, в этом варианте их увеличивают. По большей части длинные стропильные ноги могут быть у накосных (диагональных) стропилин, при сооружении вальмовых или полувальмовых кровель.
На подбор сечения стропильной ноги влияют бесчисленные моменты:
Для устройства кровли применяют дерево хвойных пород. Но, при подборе нужно смотреть, чтоб не попадались дощечки или бруски с синевой, большим количеством больших сучков.
Влага дерева обязана составить не больше 20-22%, потому как через чур мокрое дерево, по мере засыхания будет меняться в размерах, а это со своей стороны приводит к нарушению непроницаемости крыши и другим плохим результатам.
Прекраснее всего, если расчет системы стропил будет делать мастер. Сейчас достаточно компаний, какие рекомендуют подобные услуги.
Можно лично высчитать стропильные ноги, размеры и длину, если воспользоваться готовыми калькуляторами на просторах интернета. Стоит только ввести в программу необходимые размеры, а программа сама уже выдаст готовенький эффект сечения, длины и шага стропилин.
шаг между стропилинами
В строительных работах приватных домов для жилья, в основном, применяются дощечки сечением 50х150 мм при производстве стропилин кровель любой формы. Шаг стропильных ног равняется приблизительно 1 метру, в зависимости от подобранного вида материала для кровельных работ, количества снега в зимнее время и уклона кровли.
Так, для кровель, уклон которых формирует более 45 градусов, шаг стропилин подбирается в границах 1,2-1,4 м, а для регионов с большими снежными нагрузками это расстояние будет 0,6-0,8 м.
Также необходимо смотреть на вид материала для кровельных работ. Самым тяжёлым считается настоящая черепица. Сечение стропильных ног естественно будет становиться больше, если будет не маленькая длина стропильных ног и их шаг.
Особенности монтажных работ стропильных ног
Крепление стропильных ног к мауэрлату самый серьезный момент во всей постройке кровли. От правильности сделанного соединения стропилин и мауэрлата подчиняется крепость всей кровелной конструкции.
Есть два варианта крепежи – скользящее и жёсткое, каждое из каких подойдет под конкретный вид стропилин – висячих или наслонных.
Жёсткое крепление ликвидирует любые подвижки, повороты или изгибы стропилин. Это можно достигнуть производством запилов на самом стропилине и дальнейшем закреплении стропильной ноги с мауэрлатом с помощью железных скобок, проволки или длинных гвоздей, а еще с применением уголков из металла.
Скользящее соединение, или как его очень часто называют «шарнирное», как правило имеет две стадии свободы. Подобное соединение часто применяется при сооружении домов из дерева, чтоб дать кровле свободу потихоньку оседать на сруб, который на протяжении пару лет может давать усадку. В этом варианте соединение стропильных ног на коньке не изготавливается твёрдым. Сама стропильная нога при скользящем сопряжении совмещается с мауэрлатом при помощи запила и упрочнением с боков 2-мя гвоздками, забиваемых наискось, в отношении друг к другу или путем забивания одного гвоздя сверху вниз в стропильную ногу с попаданием в мауэрлат.
Другие варианты – применение пластин из металла, в каких есть отверстия для гвоздей или соединение стропилины и мауэрлата металлическими скобками.
При сооружении вальмовой кровли диагональная стропильная нога часто выходит больше 6 метров в длину, и поэтому просит наращивания.
спаренное стропилоЭто достигается спариванием 2-ух дощечек, какие используются при устройстве обыкновенных стропилин. Диагональные стропилины абсолютно всегда длиннее рядовых, они также испытуют нагрузку в 1,5 раза превосходящую ту, которая доводится на обыкновенные стропилины, потому что на них опираются так же и накосные ноги.
Чтоб выполнить усиление стропильных ног, для них организовывают подкосы, имеющие вид стоек установленнных вертикально. В большинстве случаев ставят меньше 2-ух стоек. Для усиления накосных стропильных ног так же ставят стойку или подкос. Стойка обязана опираться на на древесную подкладку, которая размещается конкретно на перекрытие, если это железобетонная панель, или на затяжку, какая может сразу являться потолочной балкой перекрытия.
Подкосы опираются на лежень и ставят под угол 45-50 градусов. Угол установки подкоса может меняться, основная задача подкосов – это самая большая возможность принят на себя нагрузку от стропилины.
Стропильная система в деталях: виды конструкций, устройство и разбор основных элементов
Для крыши стропильная система – что-то вроде скелета. В ней тоже есть основные элементы, удерживающие весь каркас, и дополнительные, которые обеспечивают прочность и наличие внутреннего пространства под кровлей. Не зная названий всех этих элементов, довольно сложно разобраться в процессе строительства крыши. А разбираться нужно! Минимум для того, чтобы контролировать качество происходящих работ, когда вы нанимаете бригаду, и вникать в тонкости проектирования. А уверенные в себе мастера и вовсе берутся за устройство крыши самостоятельно, будучи хорошо теоретически подкованными.
Предлагаем вам рассмотреть основные понятия: что такое стропильная система и из каких элементов она состоит. Теперь для вас не останется непонятных терминов!
Содержание
Формы и виды крыши: сложность устройства
Первым делом давайте разберемся с основными понятиями. Чем больше нагрузка на крышу, чем сложнее ее форма, тем вероятнее в такой стропильной системе окажется много внутренних элементов. Например, самое простое устройство стропильной системы – у крыши с одним скатом, а самое сложное – у многоскатной или необычной крыши.
В зависимости от количества имеющихся скатов стропильную систему крышу называют односкатной, двускатной, четырехскатной или многоскатной. Так, у односкатной крыши есть только плоскость – в виде прямоугольника. А у двухскатной крыши обе плоскости опираются на две наружные стены. При этом с торцевых сторон дома образуются два треугольника, которые называется щипцами (поэтому двухскатную крышу еще нарекают щипцовой).
Обычно такую крышу обустраивают с уклоном от 14 до 60 градусов. Состоит она ряда двух стропильных ног, упирающиеся в горизонтальный брус. В самом простом варианте эти две стропильные ноги соединены бруском, который называется затяжкой, но богата дополнительными элементами. Это лежни, стойки, прогоны, подкосы и многое другое.
А вот уже более сложная четырехскатная крыша. У такой стропильной системы нет фронтонных стен, их заменяют дополнительные скаты. В какой-то степени это экономит строительные материалы, но спроектировать и построить такую крышу уже труднее. Для этого понадобятся стропила наслонного типа либо целостные стропильной фермы:
Кроме того, четырехскатная крыша еще и имеет подвиды. Так, если все скаты представляет собой одинаковые треугольники, такую крышу называют шатровой. При этом вершины треугольников всегда сходятся в одной точке. Если два ската крыши представляют собой трапеции, а другие два – срезанные треугольники, то это уже полувальмовые крыши: датские или голландские.
Еще один вид крыш – это ломаная или мансардная. Обычно такие скаты крутые, до 60 градусов, а возле конька – более пологие. Благодаря такой структуре стропильной системы площадь мансарды позволяет обустраивать там вполне комфортные помещения. Такая крыша особенно хороша для домов, у которых ширина менее 10 метров.
Нередко сегодня встречается также многоскатная крыша со сложной архитектурой, которая становится день ото дня все более модной. Но и ее стропильная система интуитивно понятна, ведь любое сложное можно разделить визуально на несколько простых сегментов. Поэтому, посмотрев на необычную крышу, вы увидите, что в ней эффектно сочетались сразу несколько самых типичных конструкций.
Скелет крыши: стропила, конек и дополнительные элементы
Теперь давайте перейдем к изучению отдельных элементов. Итак, когда вы смотрите на грамотно спроектированную и со вкусом выполненную крышу, то наверняка подозреваете (или знаете наверняка), что у нее внутри есть определенный костяк. И это действительно так: как у живого организма, у крыши есть самый настоящий скелет, а у скелета позвоночник (конек), ребра (стропила) и все остальное:
Начнем с самых важных понятий: что такое стропила или стропильные ноги? Это – металлические или деревянные брусья или балки, на которых держится вся конструкция. В основном стропила соединены между собой шарнирно, т.е. подвижно, или статично, и принимают на себя все динамические и статические нагрузки.
Стропильная нога – главный функциональный элемент стропильной системы. Она определяет угол наклона ската, общую структуру кровли и служит чем-то вроде «ребер», которые крепятся к «позвоночнику» – коньку крыши:
Но если уложить кровельное покрытие прямо на стропила, между которыми достаточно широкий шаг, то оно провиснет или вовсе упадет вниз. Поэтому прямо на стропила, перпендикулярно им кладут обрешетку – доски, бруски или металлические планки.Отдельный элемент обрешетки называется обрешетиной. Минимальное сечение бруска – 30 на 50 мм, а в остальном его параметры зависят от выбранной кровли.
Давайте тут же обозначим такой термин, как контробрешетка. Ее изготавливают сечением 30х50 мм и устанавливают вдоль стропильных ног. Она необходимы, чтобы закрепить гидроизоляционную пленку и создать под кровельным покрытием вентиялционный зазор. Причем контробрешетку устанавливают раньше, чем саму обрешетку.
Идем далее. У здания со стенами из бетона, пенобетона или кирпича еще есть такой дополнительный элемент стропильной системы как мауэрлат. Это деревянная балка, которая принимает на себя всю нагрузку от крыши и аккуратно распределяет ее по всей длине стен. Этот элемент обязательно отделен от стены плотным слоем рулонной гидроизоляции:
Чтобы стропильные ноги не разъезжались, их скрепляют внизу затяжкой, а подкосы и стойки придают стропилам дополнительную устойчивость.
Свес крыши представляет собой выход стропильных ног за стену, чтобы отвести дождевой поток подальше от дома. Если при этом длины стропильных ног недостаточно, применяют кобылки.
Есть еще такой важный элемент как балка, которую заготавливают из деревянного бруса или проката. Это важная часть конструкции, которая рассчитана на изгиб.
А вот более редкий элемент стропильной системы – это бабка. По сути, это деревянный брус, который подпирает стропильные ноги. Его устанавливают перпендикулярно затяжке, чтобы соединить стропила.
Вот как выглядят все эти элементы:
И, наконец, в том месте. где пересекаются два ската во внутреннем изгибе, образуется внутренний угол, который называется ендовой. Там, где скаты пересекаются на внешней стороне, образуются хребты (или ребра), но не стоит путать их с ребрами жесткости — это специальные элементы конструкции в виде борозд и пластинок, который иногда используется в строительстве крыши. Сама наклонная поверхность крыши называется скатом.
А сама стропильная система – это совокупность всех перечисленных элементов, которые входят в нее.
Материал изготовления стропил: какой лучше?
В зависимости от того, какие нагрузки планируются и каковы пожарные требования, каркас крыши изготавливают из самых разных материалов. Вот как, к примеру, выглядит классическая деревянная и металлическая система крыши:
Предлагаем ненадолго остановиться на особенностях используемых материалов для стропильства крыши.
Деревянные стропила: преимущества и недостатки
Возведение крыши для многих представляется как работа с деревянными досками, которые в нужном месте подпиливают и скрепляют. Отчасти так, конечно, и есть:
В качестве древесины используется обычно высушенная хвойная или же клееная, если стропильные элементы должны выдерживать повышенную нагрузку. Но работать с деревом на самом деле не проще, чем с металлом, хотя многие так думают.
Так, при изготовлении деревянных стропил подходит исключительно только древесина высокого качества. Это сухие доски и брусья с влажностью, не превышающую 25%. Также внимательно следят за тем, чтобы в таких досках и брусьях не было больших сучков, обзолов, трещин или ненужного наклона волокон.
В чем суть? Любой серьезный дефект способен привести к тому, что стропильная нога попросту треснет под нагрузкой. Если же возможности купить добротный сухой пиломатериал нет, тогда его сушат прямо на объектив в специальном вентилируемом штабеле. Но на это уходит не один месяц, да и после сушки около 30% досок приходится отбраковывать.
Поэтому рациональнее для изготовления стропильной системы приобретать готовые доски, причем с запасом по ширине. И это еще не все. Обычно пиломатериал выглядит идеально ровным только на глаз, а для стропильной системы геометрия – крайне важный параметр. И как раз имея запас по ширине, мастер получает возможность самостоятельно выправить стропила при помощи строгального оборудования. Только так скаты получается действительно ровными, и на них удачно ложится абсолютно любое кровельное покрытие.
Стальные балки: для особых нагрузок
Сегодня стропильную систему нередко собирают из стальных оцинкованных балок. Вы наверняка встречали их название: двутавры, швеллера или тавры. Такие элементы получаются куда более дорогими, чем деревянные или обычные металлические, но этого стоит.
Да, в монтаже они намного сложнее, но ценят их за одно важное преимущество — это высокая устойчивость к изгибающим нагрузкам. Благодаря этому в строительстве крыши получается обойтись без всяких там вертикальных подпорок и других элементов. Но в жилом домостроении балки сегодня не часто используются, хотя такая практика есть, и сейчас объясним, почему.
Например, сложность стропильной системы и наличие внутренних элементов напрямую влияет на планировочное решение мансарды. Ведь чем больше разных перемычек и ригелей между строительными ногами, тем ниже получится потолок чердака.
Причем все это важно не только для обустройства еще одного жилого помещения под крышей. Дело в том, что сегодня популярны так называемые бесчердачные крыши, под которыми расположены самые обычные комнаты дома. И всякие дополнительные элементы там попросту не поместятся.
Но есть своя ложка дегтя: металлические балки часто служат мостиками холода, а потому для них обязательно монтируют кровельный пирог. В основном начинкой здесь служат ориентированно-стружечные плиты и экструдированный пенополистирол в качестве утеплителя. Это отличная альтернатива традиционным висячим стропилам!
Лучше всего в этом плане на практике показали себя LVL-брус и комбинированные двутавры. Двутавры обходятся сравнительно недорого, но пока еще временем не проверены, а вот LVL-брус в три раза дороже обычных пиломатериалов. Стоит или не стоит отдавать такой стропильной системе предпочтение – вам решать.
Расчет совокупности нагрузок на стропила
Теперь переходим к самому сложному вопросу – проектированию стропильной системы. Давайте сразу поясним: динамические нагрузки — это время от времени падающий снег, подъемная сила ветра и работающие на крыше люди. Статические нагрузки подразумевают давление своим весом кровельного покрытия, установленная на крыше спутниковая антенна и другое подобное оборудование, а также снеговая шапка, которая неподвижно лежит всю зиму.
Главная задача стропильной системы – правильно передать всю эту нагрузку на стены и фундамент дома. А также защитить все то, что находится внизу на земле, от лавинообразно исходящего снега, сплошной стены дождя и других проявлений непогоды.
Сечение и шаг стропил никогда не выбирается на глаз: для этого существуют строгие строительные нормы и правила, коротко обозначаемые как СНиПы. По этим причинам расчет стропильной системы достаточно сложный и по правилам его доверяют только профессионалам.
К слову, сегодня немало организаций занимаются проектированием стропильной системы, для любого типа дома. Обращаться к специалистам, конечно же, есть смысл, ведь крыша официально признана как объект первого значения по обеспечению безопасности дома.
Чтобы самостоятельно произвести точный расчет такой стропильной системы, нужно иметь необходимые навыки и даже образование. Вот некоторые особенности такого расчета:
Так, учитывать необходимо не только желаемый уклон ската, но и снеговые и ветровые нагрузки, вес выбранного кровельного покрытия и еще такие возможные моменты давления, как работающие на крыше люди. Вот почему стропильную систему крыши всегда строят с определенным запасом прочности.
Например, шаг и сечение балок всегда делают не меньше, чем на 25% больше расчетных. При этом сами расходы вырастают незначительно, зато крыша прослужит намного дольше.
Виды стропил по распределению нагрузки
С понятиями разобрались, теперь рассмотрим, как устроена стропильная система изнутри.
Стропила наслонного и висячего типа
Конструкция крыши в зависимости от ее внутреннего устройства может быть распорной или безраспорной. В зависимости от этого сами стропила делятся на два основных вида: наслонные и висячие.
Наслонные более просты в изготовлении, а вот с висячими придется повозиться. Их довольно сложно проектировать, ремонтировать или изменять, но именно к такой конструкции придется прибегнуть, если вся стропильная система будет опираться только лишь на наружное ограждение:
Главное преимущество висячих стропил в том, что они отлично работают на сжатие и изгиб. Но такая стропильная система создает немалые горизонтальные распирающие усилия, которые действуют на стены.
Для того чтобы уменьшить это физическое явление, устанавливается промежуточная металлическая или деревянная затяжка, которая будет соединять стропильные ноги. Чаще всего это ригель – специальный элемент, который используется при строительстве мансардных крыш. И чем выше он расположен, тем выше будет потолок в мансарде, и тем больше должно быть сечение такого элемента.
Наслонные стропильные системы более экономичны и просты в своем устройстве, но их применяют только тогда, когда у здания уже есть два или даже несколько рядов вертикальных опор, между которыми пролет не превышает 8 м.
Крыша на прогонах: для бревенчатых построек
Выбор между наслонными и висячими стропилами имеет значение, когда мы говорим об обычной крыше жилого дома, но вот баня или дача из оцилиндрованного бревна строится по-другому, по своим законам. Например, основой такой крыши часто служат слеги, или прогоны.
Это специальные длинные доски, которые расположены параллельно коньку и опираются на бревенчатые фронтоны. В этом есть свой смысл!
Дело в том, что бревнам свойственно давать усадку, и обычная стропильная система на них просто перекашивается. Исправить это будет почти невозможно, а в приведенном методе с усадкой фронтонов будет изменяться угол наклона стропил. Вот почему здесь ко всему на стропилах используется подвижный крепеж, а укладывать кровельное покрытие разрешается только через полтора-два года.
Конечно, на устройство такой крыши понадобится и время, и затраты, но сама технология достаточно надежна и проверена временем.
Хотя, стоит отметить, что еще довольно часто кровельщики применяют другую технологию для таких построек. Они берут заранее сухие бревна и стягивают их подпружинными глухарями (так называются специальные элементы). От классических прогонов при этом отказываются, а фермы устанавливают с вертикальными подпорками или подкосами.
В итоге все усадка фронтонов уже не сказывается на геометрии крыши, а те зазоры, которые появятся со временем, закрывают декоративными планками. Так получаются красивые русские бани и дачные дома в соответствующем стиле.
Целостные стропильные фермы: для особой прочности
Стропильную систему, как обычный конструктор, можно собрать прямо на месте, в процессе строительства дома, или же заказать в виде готовых стропил на заводе, и только потом устанавливать на крыше. Одним словом, наверх поднимаются цельные элементы, которые остается только закрепить. Это удобнее в плане стропильных работ, ведь на высоте многие манипуляции с инструментами не удобно производить.
Сегодня немало фирм занимается подобным производством. Они адаптируют проект клиента под нужную технологию, точно рассчитывают, какая должна быть структура стропильной системы, до миллиметра высчитывают все поперечные сечения элементов под выбранный тип кровли, уклон и покрытие. Также время уделяется расчету планируемых нагрузок на крышу, коих немало. Но при определенных знаниях и навыках все это реально сделать самостоятельно.
Давайте внимательно рассмотрим устройство таких стропильных рам. Они представляют собой треугольник, который достаточно жесткий по своей структуре и не деформируется при давлении или усилии распора:
Благодаря таким фермам крыша обеспечена необходимой устойчивостью, а для многих современных проектов это – главный критерий надежности.
Методы крепления стропил в каркасе крыши
Теперь давайте обратим внимание на узлы стропильной системы. Чтобы крыша получилось надежной, она должна хорошо выдерживать все нагрузки. Даже свои внутренние! Например, если сропила изготовлены из дерева, они могут менять свои геометрические параметры в разную пору года, а подвижные узлы системы позволяют добиться свести такие деформации на нет.
С давних времен на Руси все детали стропильной системы соединяли между собой при помощи врубок, и это было вполне надежный метод. Правда, не слишком экономный, ведь для этого все деревянные конструкции стропильной системы должны были иметь большие сечения.
В более тонких изделиях врубку уже делать было небезопасно, ослабляется само стропило. Хотя до сегодняшнего дня этот прием монтажа стропил все еще практикуется. Так, кто-то привержен традициям и считает врубку наиболее надежной, а кто-то доверяет современным технологиям. Нельзя сказать, что тот или иной метод лучше или хуже. Отметим только, что специализированный крепеж все-таки облегчает и ускоряет монтаж, а традиционные врубки и их качество намного зависит от навыков плотника.
Сегодня стропила чаще скрепляют болтами и шпильками, и намного реже – сварными швами. Но что касается последнего, то такие швы требуют особого строгого контроля качества, защиты от коррозии и периодического наблюдения. Также сам шов делает узел статичным, без какой-либо возможности принять на себя динамическую нагрузку.
Также стропильную сегодня систему соединяют при помощи стальных перфорированных накладок. Они надежно защищены от коррозии и держатся за счет пластин с зубьями, которые утапливается в дерево. Благодаря всему этому расход дерева на изготовление стропильной системы уменьшается примерно на 20%, чем со врубками.
Давайте подведем итог. Изначально неправильно спроектированная стропильная система в последствии практически не поддаются ремонту, а неисправности обнаруживаются только после завершения строительства крыши. Вот почему так важно разбираться в элементах строительной системы, знать значение каждого бруска и стоит ли отказываться от важных конструктивных элементов ради экономии. Зная все эти нюансы, вы легко заметите, что изначальный проект отличается от реализации вот в таком-то и таком-то месте, в какой части лучше укрепить скат и почему лучше пожертвовать высотой мансарды ради будущей долговечности крыши.
Остались ли у вас еще вопросы после прочтения статьи? Задавайте!