Монтаж стропильной системы своими руками

Что влияет на стропила

Перед тем как приступать к изготовлению стропил, следует определиться с их видом, способом крепления и линейными размерами. Только в этом случае можно быть уверенным в прочности и безопасности конструкции.

Как влияют различные факторы на параметры стропилин? 

Физический фактор
Краткое описание влияния на параметры стропилин

Величина нагрузки на крышу

Стропила должны выдерживать снеговые и ветровые нагрузки. Во время расчетов нужно брать из таблиц строительных норм и правил фактические максимальные значения снегового покрова, учитывать силу и розу ветров. Данные позволяют узнать общую нагрузку на скат крыши в зависимости от его площади и угла наклона. Далее уже можно определить размеры стропилин, их количество и шаг. При этом обязательно закладывается коэффициент запаса прочности. Дело в том, что пиломатериалы не имеют стабильных и одинаковых значений прочности, слишком много непредвиденных факторов влияют на эти показатели. Для большинства случаев для изготовления стропильных ног используются доски 50×150 мм или 50×200 мм.

Тип крыши

Двускатные крыши могут быть наслонными и висячими. Для висячих крыш нужно делать стропила из более прочных досок

При этом принимается во внимание метод фиксации элементов к мауэрлату. Если делается врубка, то ширина досок должна увеличиваться на величину врубки. Дело в том, что пропил в этом месте автоматически уменьшает ширину материала, воспринимающего нагрузки

Если на доске толщиной 200 мм сделать поперечный пропил длиной 60 мм, то в расчет принимается только оставшаяся ширина 140 мм. Соответственно, если при расчете нагрузок выбраны стропила из досок 200 мм, но во время крепления делаются непредусмотренные пропилы 60 мм, то ширина заготовок для стропилин увеличивается до 260 мм. Это замечание делается для тех, кто любит злоупотреблять различными зарубками и пропилами для упорных площадок концов стропилин. В настоящее время есть много специальных приспособлений, позволяющих прочно зафиксировать стропилину в нужном положении без запиливания

Дело в том, что пропил в этом месте автоматически уменьшает ширину материала, воспринимающего нагрузки. Если на доске толщиной 200 мм сделать поперечный пропил длиной 60 мм, то в расчет принимается только оставшаяся ширина 140 мм. Соответственно, если при расчете нагрузок выбраны стропила из досок 200 мм, но во время крепления делаются непредусмотренные пропилы 60 мм, то ширина заготовок для стропилин увеличивается до 260 мм. Это замечание делается для тех, кто любит злоупотреблять различными зарубками и пропилами для упорных площадок концов стропилин. В настоящее время есть много специальных приспособлений, позволяющих прочно зафиксировать стропилину в нужном положении без запиливания.

Назначение здания

Для жилых зданий стропилины должны иметь запас по прочности в размере не менее 1,4 от расчетных значений. Для нежилых сооружений коэффициент понижается до 1,2. Вывод – размеры стропильных досок на домах больше, чем на гаражах и иных пристройках.

Назначение чердачных помещений

Жилые чердачные помещения (мансарды) должны иметь утепленную крышу. Ширина стропилин должна соответствовать толщине утеплительного слоя. Одновременно нужно корректировать шаг между стропильными ногами в зависимости от стандартной ширины утеплителя. Если в данной климатической зоне оптимальная толщина утеплителя крыши 200 мм, то такую же ширину рекомендуется выбирать и для стропилин. Различные наращивания узких стропильных ног во время утепления кровли не считаются правильным решением.

Эти знания помогут принимать правильные решения как во время изготовления стропил, так и во время их фиксации непосредственно на месте. Ошибки в строительстве стропильной системы слишком дорого обходятся, не стоит проявлять излишнюю самоуверенность. 

Узловые соединения каркаса кровли

Основной узловой элемент всего каркаса – это мауэрлат. Он делается из толстой балки сечением 15×15 см и укладывается параллельно коньку на осях стен. Впоследствии на него будут опираться стропильные ноги. Главная задача мауэрлата заключается в перераспределении массы деревянных конструкций (стропильных ног и обрешетки), кровельного пирога и финишного покрытия на несущие стены и фундамент основного здания. Кроме того, на него будет приходиться основная нагрузка от ветра и атмосферных осадков. В связи с этим, крепление мауэрлата к несущим стенам должно быть максимально прочным.

Существует 2 способа фиксации мауэрлата на стенах:

1. По периметру здания большой площади в верхней части стен заливают армирующий пояс. В него через каждые 2 метра устанавливают металлические шпильки с резьбой М12. Впоследствии мауэрлат будут насаживать на эти шпильки, и затягивать шайбами с гайками. Если же дом будет небольшим, то балку мауэрлата можно не укладывать вовсе. Стропильные ноги будут крепиться непосредственно на вмурованные в стену шпильки.
2. Достаточно надежное соединение можно получить, если использовать стальную проволоку. Середину проволоки заводят под кирпичи за 3 ряда до окончания кладки. Длины проволоки должно хватить, чтобы прочно притянуть мауэрлат к стене. Как и в первом случае, таким способом можно закрепить стропила и без укладки мауэрлатной балки. Однако это создаст точечную нагрузку на стены, что может пагубно сказаться на их целостности.

Схема крепления стропил к балке мауэрлата бывает скользящей и жесткой. При этом все будет зависеть от типа стропильной конструкции (висячие или наслонные), а также формы крыши.

Способы соединения стропил в коньке

Коньковый узел стропильной системы располагается в верхней точке крыши и образуется за счет соединения между ногами одной стропильной пары. Не этот участок каркаса ложится огромная нагрузка, чтобы конек ее выдержал, опытные кровельщики применяют следующие варианты крепления:

1. Встык. Чтобы выполнит соединение стропил встык, один конец досок, используемых для изготовления ног, опиливают под углом таким образом, чтобы при совмещении они образовывали угол. Чтобы зафиксировать стропила в этом месте используют гвозди, забивая в торцевую часть ноги под углом так, чтобы он проходил через обе ноги. Чтобы усилить крепление встык используют специальные металлические пластины с отверстиями под саморезы. Из накладывают на место соединения стропил с двух сторон и закрепляют саморезами или гвоздями.

2. На балку. Другой вариант крепления встык предусматривает использование бруска, называемого коньковым прогоном. Выбрав этот способ соединения, стропила также подрезают под углом по шаблону, но не скрепляют не друг с другом, а фиксируют на брус. При креплении на балку конек имеет не остроконечную вершину, а плоскую.

3. Внахлест. Чтобы закрепить стропильные ноги внахлест в коньковом узле, концы ног соединяют и фиксируют с помощью металлической шпилькой или болтом с гайкой. Для надежности с обеих сторон на болт надевают шайбы большого диаметра, а некоторые мастера дополнительно используют резиновый уплотнитель.
4. В паз. Соединение стропил в паз подходит для искусных, опытных плотников. Оно заключается в изготовление в одной стропильной ноге выпила, а в другой шипа, состыковывая которые, стропила закрепляют деревянным нагелем или гвоздем.

5. В полдерева. Крепление в полдерева немного проще, чем соединение в паз. Так как, чтобы его выполнить, следует выпилить на конце стропил выемку, равную половине толщины доски. Соединив эти выемки как паззл и закрепив нагелем или гвоздями, плотники получают прочный коньковый узел.

Подвижное крепление для конькового узла

Дополнительные элементы

В описаниях обустройства кровли иногда упоминается использование крепежных усиленных уголков 100х100. Но опытные плотники и кровельщики никогда не применяют такой метод, потому что подобные опоры откровенно ненадежны и непрактичны. Подлинно профессиональный подход — использовать специальные скобы. Их применяют уже много десятилетий, и, несмотря на все новейшие технологические решения, подобный шаг вполне оправдан и в XXI веке.

В некоторых случаях пользуются металлическими шпильками. Это подразумевает, что нельзя обойтись без упрочняющих накладок из металла. Часть мастеров отдает предпочтение гвоздевым полосам из оцинкованного металла. Ряды зубцов высотой примерно 0,8 см — их основная характерная особенность. Гвоздевые полосы весьма надежны и практичны.

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши ‒ Основные элементы кровли

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши, состоит из множества элементов. Монтаж следует начать только, после подробного изучения каждого из них, а также, правильного определения, оптимального их сечения. Поэтому, далее, мы подробно разберем каждый элемент, кровельного сооружения…

Стропильная система двухскатной крыши ‒ Мауэрлат

Во время монтажа элементов, под металлочерепицу или другого покрытия, рекомендуется использовать брусы, с сечением 150 на 150 или 200 на 200 мм. Именно такие размеры, позволяют более качественно распределить нагрузку. Далее, требуется определиться с способом закрепления конструкции. Он зависит от стройматериала стен здания. Существует несколько, оптимальных вариантов фиксации:

Схема крепления мауэрлата к стене

1. Каркасные, брусовые или бревенчатые стены, как правило, не требуют установки мауэрлата. Например, в каркасном здание, опорой для стропильных ног, служит верхняя обвязка стен. А вот у дома из бруса или бревна, мауэрлатом является, верхний венец. И в первом, и во втором случае, главное, выполнить грамотно и надежно, закрепление элементов к стенам.
2. При сооружение кровли на зданиях из легких бетонов, нужно дополнительное обустройство. К легким бетонам, относят следующие стройматериалы: пенобетон, шлакобетон, керамзитобетон и т.п. Подобные стены быстро разрушаются, если опереть на них крышу, не равномерно. Для равномерного распределения нагрузки, требуется, по обрезу стен, провести заливку монолитного железобетонного пояса. Во время обустройства пояса, закладывается специальная проволока, шпильки или болты, на которые, далее, надежно крепят мауэрлат.
3. Для кирпичных коробок, железобетонный пояс, можно не делать. Для этих целей, чтобы соединить с обвязочным брусом, в кладку заводят проволоку. С ее помощью, далее, оборачивают мауэрлат вокруг и закручивают. Второй вариант – в кладку, за один ряд до обреза стен, с внешней стороны, заводят, пропитанные антисептиком, деревянные брусы. Далее, мауэрлат и брусья, скрепляют, с помощью скоб. Возможно также, использование шпилек и болтов, но для закрепления их, уже потребуется заливка монолитного пояса.

Стропильная система двухскатной крыши ‒ Стропила

После надежной фиксации мауэрлата, устанавливаются стропильные ноги. Оптимальное сечение стропильных ног, определяется, в зависимости от шага несущих балок, их пролета, снеговой нагрузки и будущего настила крыши. При монтаже каркаса, под металлочерепицу, при шаге, к примеру, в 600 мм, рекомендуется, в зависимости от пролета, соблюдать следующие параметры:

• 3 м – 40 на 150 мм;
• 4 м – 50 на 150 мм;
• 5 м – 50 на 175 мм;
• 6 м – 50 на 200 мм.

Таблица средних значений стропильных ног

Представленные параметры, имеют средние значения. Чтобы иметь более точные расчеты, лучше обратится к специалисту или дополнительно, прочитать и изучить, специальную литературу.

Выполнить качественно, фиксацию стропильных ног к мауэрлату, в основном, можно двумя способами:

• С зарубкой;
• без нее.

Крепление стропильных ног к мауэрлату с зарубкой и без

В первом варианте, выполняется запил на обвязочном брусе, а во втором, к стропиле прибивают специальную дощечку, которая становится упорным приспособлением. Далее, закрепление, для всех способов, выполняют одинаково. При помощи металлических уголков, наклонную балку, чтобы она не смещалась относительно проектного положения вдоль мауэрлата, надежно фиксируют. Или-же, дополнительно вбивают под углом, обычные гвозди.

Схема крепления стропил при помощи проволоки и на скобы

Помимо этого, требуется качественно, скрепить стропило со стеной. Правильное выполнение действий, предусмотрено в нормативных документах. В основном, производить скрепление, можно двумя способами:

1. На скобы (для деревянных построек);
2. При помощи скрутки из проволоки (для каменных стен дома).

Выполнять закрепление, по строительным нормативам, следует через одну ногу. Такой подход, позволит более надежно закрепить крышу к коробке, капитального строения. Если провести монтажные работы правильно, на должном высоком уровне, то можно не переживать за ее техническое состояние, даже в самый сильный ветродув.

Стропильная система двухскатной крыши ‒ Стойки, стяжки, подкосы

Элементы стропильной системы двухскатной крыши, как стойки, стяжки и подкосы, в основном, делают из досок. Оптимальные параметры толщины, как правило, от 32 до 50 мм. Исключением, могут являться – стойки. Здесь уже, допускаются доски и большей толщины: от 50 до 100 мм. Как показывает практика, лучше всего, крепление производить на шпильки или с применением опорных брусков. Оптимальный вариант, в основном, зависит от конструкционных особенностей, кровельного сооружения.

Как крепить стропила к мауэрлату

Крепеж стропильной системы в виде стального уголка

Есть два метода крепления стропил к мауэрлату:

1. жесткое;
2. скользящее.

Тип сопряжения выбирают в зависимости от конструкции и формы крыши и, соответственно, от конкретного типа используемых стропил – висячих или наслонных.

Главным принципом жесткого метода соединения стропил с мауэрлатом является полное исключение возможности каких-либо воздействий (сдвиги, повороты, изгиб, кручение) между обоими конструктивными элементами.

Данный результат может быть достигнут следующими способами:

1. креплением при помощи уголков с опорным подшивным брусом;
2. посредством выполнения седла (запила) на стропильной ноге с последующим закреплением полученного соединения при помощи скоб, гвоздей и проволоки.

Первый случай предполагает создание опоры стропильных ног на мауэрлат при помощи опорного бруса.

При этом стропило жестко упирается по линии давления, что возможно благодаря подшиваемому брусу до одного метра в размере, после чего фиксируется по бокам металлический уголок для стропил с целью исключения поперечного смещения.

Второй метод крепления стропильных ног к мауэрлату применяется чаще, и предусматривает прибивание гвоздей с боков, под углом в направлении друг к другу (происходит скрещивание внутри мауэрлата), а после в вертикальном положении забивают третий гвоздь.

В результате узлы крепления стропил достигают высокой жесткости.

Помимо этого, каждый из типов сопряжения страхуется дополнительным соединением стропильных ног со стеной здания при помощи анкеров и проволоки-катанки.

Стропила одного типа, то есть имеющие одинаковый угол ската по всей площади крыши, подготавливаются при помощи шаблона единообразным способом.

Скользящее крепление стропил выполняют с использованием подобного крепежа

Шарнирное или скользящее сопряжение с двумя уровнями свободы достигается путем применения специального крепежа, обеспечивающего возможность свободного перемещения (в заданных пределах) одного из сопрягаемых элементов.

В нашем случае данным элементом служит стропильная нога по отношению к мауэрлату. Выделяют следующие варианты крепления стропил к мауэрлату с обеспечением возможности сдвигов:

1. Выполнение запила с последующей укладкой стропила запилом на мауэрлат:
2. соединение с боков двумя гвоздями наискось в направлении друг к другу;
3. соединение при помощи одного гвоздя, прибиваемого сверху в вертикальном положении сверху вниз сквозь стропильную ногу в тело мауэрлата;
4. как альтернатива гвоздям – стальные пластины для крепления стропил, имеющие отверстия под гвозди;
5. крепление стропила к мауэрлату при помощи скобы.
6. Выпуск стропильной ноги за стену с выполнением единичного крепления крепежными пластинами.
7. Крепление при помощи специального стального крепежа для стропил – так называемыми «салазками».

Все перечисленные методы позволяют стропильной ноге упираться в мауэрлат, однако при подвижках система обладает возможностью двигаться относительно друг друга.

Сопряжение скользящего типа часто можно встретить при постройке домов. Особенно подобный прием соединения стропил и мауэрлата актуален для деревянных домов, сооружаемых из бруса или бревен.

Постепенная усадка стен здания приводит к искажению первоначальной геометрии дома, а это при использовании жестких сопряжений может привести к нарушению целостности стен.

Благодаря скользящим соединениям, бревенчатые стены, фронтоны, а также вся остальная конструкция крыши может постепенно как бы подстраиваться под усадку.

Сборка всей конструкции производится сперва на земле. Выполняются все замеры, выпиливаются врезки в стропильных ногах и мауэрлате, после чего проходят тщательную подгонку.

А далее производится крепление стропильных ног и установка других элементов кровли на здание в порядке очередности.

Способы фиксации

Решая вопрос, как крепить стропила к мауэрлату или коньковому прогону, необходимо правильно подобрать крепежную фурнитуру. Современный строительный рынок располагает огромным ассортиментом разнообразных по конструкции и размеру креплений. Главными критериями выбора крепежа являются материал, использованный для изготовления стропила, их сечение, а также вид нагрузки, которому они подвергаются. Существуют следующие способы крепления стропил:

• С помощью металлических уголков. Металлические уголки с отверстиями под саморезы или гвозди являются самым надежным и прочным вариантом жёсткого крепления стропил к мауэрлату, стенам или коньковому прогону. Они позволяют много кратно увеличить жесткость и несущую способность конструкции стропильного каркаса.

• С помощью металлических накладок. Для соединения элементов стропильного каркаса также используют перфорированные стальные накладки, которые позволяют выполнить их фиксацию без изготовления запила в мауэрлате или стропилах, благодаря чему сохраняются их высокие прочностные качества.

• С помощью «чурок». Чурками называют небольшие брусочки квадратного сечения, которые устанавливаются между стропилами и коньковым прогоном или мауэрлатом в качестве распоров, увеличивающих жесткость конструкции.

• С помощью скользящих креплений. Другой вариант фиксации стропил с коньковым прогоном или мауэрлатом – использование подвижных креплений, которые в быту называют салазки или ползуны. За счет их подвижности можно компенсировать изменение размеров элементов, которое происходит в процессе усадки.

Коротко о главном

Сращивание стропил даёт серьёзную экономию строительной древесины. На строительной площадке останется минимум древесных отходов.

Для сращивания стропильных ног существует несколько практичных вариантов, каждый из которых можно применить во время строительства дома:

• Для доски: внахлест или метод двойного сращивания;  
• Для сруба: прямая стыковка или косой прируб.  

При монтаже стропильной системы важно помнить, что соединение крепежом не должно утяжелять элементы настолько, чтобы стать проблемным для общего веса конструкции под кровлю.

Правильная сплотка даёт такую же выносливость нагрузок, как цельный брус.

Предварительные расчеты

Стропильная система крыши

Рассчитываем оптимальную длину стропил. Стандартная длина изделий фабричного изготовления составляет 450 или 600 см. При необходимости длину стропил можно изменять.

Для определения оптимального сечения бруса нужно знать следующее:

• длину стропил;
• шаг монтажа элементов;
• расчетные показатели будущих нагрузок.

Необходимая информация приведена в следующей таблице.

Таблица 1. Выбор шага установки стропил в зависимости от их длины и сечения

Остальные элементы кровельной системы должны иметь такие сечения:

• мауэрлат – 10х10 либо 15х15 см. Также допускается монтаж мауэрлата из бруса сечением 10х15 см;
• диагональные стропильные ноги и ендовы – 10х20 см;
• затяжки – 5х15 см;
• прогоны – 10х10, 10х20 см;
• подкосы – 10х10 или 15х15 см;
• подшивочные доски – 2,5х10 см;
• ригели – 10х15 или 10х20 см.

  Расчет нагрузки на стропила

Зная длину и сечение стропил, а также шаг их монтажа, вы с легкостью рассчитаете нужное количество элементов, ориентируясь на длину стены строения.

Расчет стропильной системы

Дополнительно должен быть выполнен расчет стропил на прогиб. То есть нужно узнать, насколько стропила смогут прогнуться, пока не сломаются. К примеру, при конструировании мансардной кровельной конструкции расчет фермы надо сделать так, чтобы прогиб составлял не более 1/250 от протяженности участка, который подвергается давлению.

Расчет стропильной системы

Исходя из вышесказанного, если длина стропил равна 500 см, максимально допустимое значение прогиба составит 0,2 см. Показатель кажется несущественным, но в случае его превышения прогиб кровли будет зрительно заметен, да и на надежности конструкции это отразится не лучшим образом.

Стропила односкатной крышиПо возможности, проектируя дом, желательно сделать так, чтобы длина стропил не превышала 6 метровДля определения длины стропила воспользуйтесь теоремой ПифагораРасчет сечения стропил зависит от материала кровли

Методы крепления стропилин к балкам, стене, брусу

Для большинства частных застройщиков актуальным является вопрос, как крепить стропила к брусу. Крепление стропильных ног может выполняться следующими способами:

• Упор в балку.
• Зуб с упором.
• Зуб с шипом.

Уклон скатов определяет количество зубьев. С помощью перечисленных способов нагрузка от одного элемента стропильного каркаса может передаваться другому:

• Применение врубки одинарным зубом разрешено в том случае, если скаты имеют уклон больше 35 градусов. В этой ситуации зуб с шипом располагают в пятке стропильной ноги, а в балке выпиливают упор и гнездо для шипа. Главное, чтобы гнездо не углублялось более чем на треть толщины балки. Врубку нужно расположить на расстоянии 0,25-0,35 м от края балки, который располагается за плоскостью стены. Наличие шипа не позволяет стропильной ноге двигаться в боковом направлении.
• Для крыши со скатами небольшого уклона, до 35 градусов, монтаж стропилин предполагает увеличение площади контакта стропильной ноги и балки для увеличения опорной площади конструкции. Для этого делают врубку в два шипа, в замок, с упором и шипом или без шипа.

Связь стропил и балки также может выполняться посредством болтов или болтов и хомутов.

Способы крепления стропил к мауэрлату

Сам мауэрлатный брус крепят к стене следующим образом:

• выполняют по периметру ж/б армопояс;
• вмуровывают в него металлические шпильки;
• насаживают брус на шпильки;
• фиксируют сверху гайками.

Крепление стропил к мауэрлату с запилом – жесткое (не скользящее). Можно использовать, когда на точку крепежа не воздействуют крутящие силы.

В месте крепления стропила к мауэрлату двухскатной крыши вырезают седло по форме мауэрлатного бруса. Форма выреза, углы наклона границ варьируется в зависимости от угла ската. Рекомендуется заранее сделать шаблон и по нему выпиливать седла на всех стропилах.

Обратите внимание

В самом мауэрлате ничего выпиливать нельзя, это важный несущий элемент. Варианты крепления:

• зафиксировать соединение тремя гвоздями. Один забивают вертикально в середине, два – по бокам стропильной ноги под углом;
• установить с обеих сторон уголки;
• использовать дополнительный подпорный брусок.

Крепление стропил к мауэрлату без запила выполняют с помощью «салазок». Такой вариант часто используется на бревенчатых срубах, где функцию мауэрлата выполняет верхнее бревно с круглым сечением.

Скользящий элемент состоит из двух перфорированных частей: уголок с петлей и кронштейн. Средние размеры:

• высота 9 сантиметров;
• ширина – 4;
• длина – 9-16;
• толщина стали 2 миллиметра.

Уголок монтируют на мауэрлат петлей наверх, кронштейн – на стропило, чтобы средняя часть оказалась в петле. Фиксируют гвоздями. Теперь при движении стропила вследствие усадки планка кронштейна будет смещаться в петле.

Крепление стропил односкатной крыши выполняется аналогично, если кровля укладывается на стены разной высоты. Если стены одинаковые, можно сначала сколотить на земле треугольную ферму, состоящую из балки перекрытия, стойки и самого стропила. При большой длине ската понадобится еще минимум один горизонтальный прогон.