Рубрика: Стропильная система

Монтаж стропильной системы является важным этапом строительства дома. Стропильная система крыши состоит, в основном, из мауэрлата, стропил и балок. В вершине стропильной системы устанавливается коньковый прогон (балка), соединяющий между собой стропила. Мауэрлат предназначен для распределения нагрузки, передаваемой от крыши через стропила на наружные стены. Мауэрлат в деревянных домах – верхний венец сруба (бревно или брус), в капитальных строениях – горизонтальный опорный брус, как правило толщиной 150 мм. Мауэрлат может располагаться как по всей длине здания, так и подкладываться только под стропильную ногу.  Так как крыша имеет большую парусность, мауэрлат обязательно крепиться к стенам.

Основные способы крепления мауэрлата в капитальных домах – это на шпильки, забетонированные в бетонный армированный пояс, заливающийся по периметру стен; затем на шпильки или арматурные штыри, закладываемые в стены в процессе кладки; и крепление мауэрлата толстой проволокой – катанкой, заложенной в стены не позднее 3 ряда от верха стены – между кирпичами в растворе. Между мауэрлатом и кирпичом или бетоном обязательно прокладывется гидроизоляция (два слоя рубероида). При первом и втором способах мауэрлат крепиться гайками с шайбами, закручивающимися или на шпильки, или на обрезки болтов, приваренные к арматурным штырям.

Несущими элементами скатной крыши являются стропила. Материал для изготовления стропил выбирается с учетом архитектурно-конструктивных особенностей конкретного проекта, но как правило используются просушенные доски из хвойных пород дерева сечением 150*50 мм, которые при необходимости сплачивают вдвое.

Стропила состоят из наклонных стропильных ног, вертикальных стоек и наклонных подкосов, связанных внизу, если это необходимо, подстропильными балками. Толщина стропильной  ноги и количество и место установки стоек, подкосов и т.д. зависит от ее длины, расстояния между стропилами, веса будущей кровли, количества выпадающего зимой снега, силы ветра в данной местности. Опираться стропила могут на внешние или внутренние стены здания и на промежуточные опоры, в том числе на продольные балки – боковые прогоны. Расстояние от   стропильной системы до кирпичного дымохода согласно строительным нормам   должно быть не менее 13 см. Стропила подразделяются на наслонные и висячие.

Висячие стропила опираются только на две крайние опоры, это могут быть несущие стены здания, колонны, балки  или прогоны и т.д. без промежуточных опор. Стропильные ноги висячих стропил работают как на сжатие, так и на изгиб, поэтому конструкция создает значительное распирающее усилие, передающееся стенам. Для его уменьшения устанавливается затяжка, соединяющая стропильные ноги. Она может располагаться у основания стропил, при этом являясь еще и балкой перекрытия, а может располагаться и выше. Надо учитывать, что чем выше она находится, тем на нее действует большая нагрузка, тем она должна сама быть мощнее  и иметь более надежное соединение со стропильными ногами.

Наслонные стропила («наслонить —  что на что; прислонять к чему, слонить на что» – из словаря В.И. Даля.) ставят в сооружениях со средней несущей стеной или дополнительными промежуточными опорами. Работают они как балки, только на изгиб, поэтому при одной и той же ширине дома наслонные стропила будут легче и дешевле чем висячие.

Наслонные стропила устраивают, если расстояние между опорами не превышает 6,5 м. При наличии дополнительной опоры ширина, перекрываемая наслонными стропилами, может быть увеличена до 12 м, а при наличии двух опор — до 15 м. Высота от чердачного перекрытия до низа ригелей для удобства передвижения по чердаку не должно быть менее 1800 мм. Свесы стропильных ног за пределами периметра наружных стен образуют карниз. Если стропила не выходят за пределы стен, к ним прибивают обрезки досок — «кобылки», для расположения на них свеса крыши.

Стропильные ноги соединяют с ригелем врубкой сковороднем вполдерева. Чтобы соединение было прочным, необходимо закрепить его болтом, нагелем и скобой.

Для того чтобы соединить между собой составные части затяжки, применяются зуб, болты и накладки из металла. Бабка соединяется с затяжкой при помощи хомута. Крыша должна защищать стены здания от пагубного воздействия дождя и снега. Для реализации данной функции используется карнизный свес, который должен иметь длину не менее 550 мм.

В одной и той же стропильной системе могут присутствовать одновременно стропила и наслонные и висячие, в зависимости от планировки здания. Сами системы выполняются обычно из дерева хвойных пород. Сборка осуществляется методом паз – шип, с применением гвоздей, скоб, болтов или шпилек и хомутов; крепление с помощью стальных штампованных фасонных изделий и саморезов.

Способы соединения стропил зависят от действующих на них в каждом конкретном случае сил.

Сопряжения стропил.

Стропильная нога, врубленная в затяжку (В), с силой давит на конец затяжки АБ. Это может вызвать откол крайнего верхнего куска затяжки (заштрихован).

Чтобы конец стропильной ноги не скользил по затяжке, не скалывал ее, ногу врубают зубом, шипом или одновременно и тем и другим.

Концы затяжки не скалываются, если врубка выполнена на расстоянии не менее 25—30 см. Делается это так. На расстоянии ¼ высоты затяжки проводят пунктиром линию, параллельную грани затяжки. Образованный угол АБВ делят пополам и проводят линию деления через вершину угла Б до пересечения с пунктирной линией затяжки. Точку пересечения обозначают буквой Г. Соединяют ее с точкой Д (нижняя сторона стропила) и получают очертание зуба. В затяжке выдалбливают гнездо, а в стропильной ноге вырубают шип.

Площадь опоры стропильной ноги увеличивается, если ее врубают в затяжку двойным зубом. Обычно высота первого зуба составляет 1/5 толщины затяжки, второго — 1/3 ее толщины, но они могут быть и одинаковыми по величине.

Для первого зуба на затяжке делают и упор и шип, а на стропиле — проушину; для второго зуба делают только упор.
Врубая стропила в конец затяжки, зуб отодвигают как можно дальше. Высота зуба при этом должна равняться 1/3 высоты затяжки.

Для прочности стропильные ноги дополнительно скрепляют болтами или хомутами. Поскольку болты несколько ослабляют сечение стропильных ног и затяжек, то предпочтение обычно отдается хомутам.
Соединяя подкосы с бабкой, в ней долбят гнездо, а в подкосе вырубают шип.

Ригель в стропильные ноги врезается сковороднем в полдерева и крепится болтом или нагелем. Для большей прочности этот узел можно скреплять дополнительно скобой.

Бабки и подкосы висячих стропил соединяются врубкой, а для большей прочности еще и скобами, хомутами. Составная затяжка сращивается зубом, металлическими накладками и болтами. Скрепляется затяжка с бабкой хомутом.
Чтобы крыши зданий имели свес, необходимый для отвода воды от стен, затяжки или стропильные ноги выпускают за линию стены. У деревянных зданий свес должен составлять не менее 55 см.
Стропильные ноги могут опираться не только на затяжки и потолочные балки, но и на бревна сруба. В этом случае в бруске (бревне) делают гнездо или шип.

В каменных, кирпичных, бетонных и подобных им зданиях по всему периметру наружных стен укладывают балки или брусья — мауэрлаты, на которых с помощью шипов и гнезд крепят стропила. Для экономии древесины вместо сплошных мауэрлатов можно использовать и отдельные бруски.

После установки стропил, приступают к устройству карнизов. Карнизы закрывают нависающие свесы кровли и служат украшением здания. В кирпичных домах карнизы чаще также делаются из кирпича и устраиваются еще при возведении стен. В деревянных домах карнизы оборудуют, обшивая свисающие концы стропильных ферм тесом или вагонкой.

Прежде чем приступать к устройству обрешетки и кровельным работам, возводят фронтоны (в кирпичных домах их обычно выкладывают вместе со стеной, толщина фронтонов как правило в 1 или в 1/2 кирпича).

Стропильная система06 шатровой крыши является разновидностью стропильной системы четырехскатной крыши. Образовывается шатровая крыша четырьмя вальмами – треугольными скатами. Строятся такие крыши обычно на зданиях квадратной формы или на выступающих частях здания квадратной формы – башенках, флигелях и т.д. Стропильная система такой крыши состоит из следующих элементов: накосные или диагональные стропила, висячие или наслонные стропила, нарожники, мауэрлат, стойки, подкосы, ригели лежни, прогоны, шпренгели.

Основными элементами системы являются накосные или диагональные стропила, которые идут от центра крыши к углам несущих стен дома. Висячие или наслонные стропила устанавливаются от узла пересечения накосных стропил перпендикулярно к стене дома. Висячие стропила, это стропила, которые опираются только на крайние опоры здания. Наслонные стропила, это стропила которые опираются как на крайние, так и дополнительно на промежуточные одну или несколько опор. Естественно, при  возможности устанавливаются наслонные стропила, которые проще устанавливать и элементы которой несут меньшую нагрузку, чем висячие. Нарожники – укороченные стропильные ноги, устанавливают по направлению от накосных стропил к стенам дома. Опираются стропильные ноги на мауэрлат. Мауэрлат – это брус, через который происходит перераспределение нагрузки от крыши, лежащего на ней снега, ветра, работающих людей от концов стропильных ног на всю длину стены. Мауэрлат может располагаться по всему периметру дома, только по длине стены или быть даже в виде отрезков бруса обычно длинной около полутора метров.

Стропильная конструкция в настоящее время делается как правило из досок хвойных пород сечением 150*50 мм. При необходимости для увеличения жесткости накосные стропильные ноги могут делаться из вдвое сплоченных досок. По углам можно установить шпренгельные фермы, состоящие из шпренгеля, бруса переброшенного с одной стены на другую стену через угол на который установлена подпирающая стропильную ногу стойка, усиленная двумя подкосами.

Крепления стропил к мауэрлату может быть жесткое и скользящее.

В тех случаях, когда угол наклона крыши постоянен, смещения стропил в месте крепления со временем не происходит, крепление делается жесткое, так как оно более прочное и надежное. При этом предварительно на стропильной ноге выпиливается седло, которым она плотно прилегает к мауэрлату. Или на стропильной ноге делался шип, а в теле мауэрлата паз. Такой вид соединения называется соединением в замок. Делают его только в том случае, если мауэрлат из твердых пород дерева. В настоящее время практически не применяется. Наиболее старый классический способ крепления – это крепление одной или двумя скобами. Сейчас чаще используют уголки с перфорированными отверстиями.

Если угол наклона крыши дома изменяющийся, что может быть в случае, если фронтоны рубленные из бревен или бруса и высота их со временем будет уменьшаться за счет уплотнения мха или пакли в пазах между венцами, а коньковый прогон, на котором лежат стропильные ноги, закреплен в теле фронтонов, соединение стропил с мауэрлатом делают скользящим. В этом случае используют скользящие опоры для стропил, называемые еще «салазки» или «санки». Стропильные ноги при этом могут или просто ложиться на мауэрлат, или быть врезаны в его тела, но на глубину не более ¼ от его толщины. «Салазки» устанавливаются так, чтобы их направляющая планка была параллельна стропильной нога, а уголок ставится на краю направляющей так, чтобы нога при усадке могла передвигаться вниз. В случае если крепление стропил с мауэрлатом делается скользящее, то и в месте соединения стропильных ног жесткое крепление не делается, ставится или шарнир или верхние части ног накладываются друг на друга и соединяются шпилькой так, чтобы угол между ними также мог свободно меняться.

Стропила в стропильную систему связываются между собой сверху прогонами (балками). Сверху, под стропилами, проходит коньковый прогон, ниже дополнительные боковые прогоны. Могут в различных конструкциях быть или только боковые, или только коньковый прогоны, а в простейших вариантах крепление стропил между собой может осуществляться только обрешеткой.

В качестве крепежа могут применяться кроме скоб, шпилек и уголков хомуты, болты, анкера, скрутки из троса или катанки. Широко распространены в последнее время различные перфорированные элементы из оцинкованной стали.

Использование при креплении саморезов не рекомендуется из-за их хрупкости. Крепление только на гвозди без накладок, уголков и т.д. допускается только как временное, в процессе монтажа.

Скользящие стропила делаются в случае, если фронтоны дома сделаны из бревен или бруса, а коньковый прогон закреплен в теле фронтона, чтобы в процессе его осадки и соответственно изменения при этом угла наклона крыши, не происходило распирания стен дома.

При такой конструкции стропила вверху ложатся на коньковый прогон и закрепляются там не жестким, а шарнирным соединением, позволяющим менять угол соединения стропильных ног. Как варианты, для его изготовления можно использовать перфорированные пластины с соединением шпильками, или верхние части стропильных ног наложить друг на друга и соединить шпильками с шайбами и гайками.

Соединение ног стропил с мауэрлатом, которым в данном случае будет являться верхний венец сруба, должно делаться через скользящие опоры для стропил. Заводские опоры изготавливаются из углеродистой стали с оцинковкой толщиной 2 мм. Стандартные их размеры 90*90*40 мм, 120*90*40 мм, 160*90*40 мм, 270*90*40 мм. Длина подбирается исходя из предполагаемой величины смещения стропильных ног. При монтаже направляющая линейка скользящей опоры должна быть закреплена параллельно стропильной ноге, уголок устанавливается перпендикулярно ей в верхней ее части так, чтобы была возможность скольжения при усадке на максимальную длину. Стропильные ноги на мауэрлате могут как лежать сверху, так и укладываться с врезкой в его тело. Глубина врезки не должна быть более ¾ диаметра бревна или бруса мауэрлата. Сами стропила делаются как правило из досок 150*50 мм или 200*50 мм. Все элементы стропильной системы крыши дома обрабатываются огнезащитными и биозащитными составами.

Крепление стропил к мауэрлату может осуществляться различными способами в зависимости от конструкции стропильной системы крыши.

Существует два основных способа крепления: жесткое крепление и скользящее крепление.

Жесткое крепление стропил  осуществляется следующим образом. На стропильной ноге делается запил, так называемое «седло», которым она плотно ложится на мауэрлат. Как правило, глубина запила делается не больше чем на четверть ширины стропила. Если стропила одинаковые, то обычно на остальных стропилах запилы делаются по первоначально подогнанному шаблону. Может крепление также осуществляться путем выборки паза в мауэрлате и изготовления шипа на конце стропильной ноги. Соединение при этом получается в замок. Применяют его, только если мауэрлат сделан из твердых лиственных пород. Сейчас этот метод практически не используется. Соединение обязательно связывается дополнительно скобами, уголками и т.д.

Скользящее соединение делается в случаях, когда конструкция может давать усадку, чтобы не допустить в этом случае нарушения целостности сооружения. Например, когда фронтоны (или щипцы) сложены также из бревен или бруса, а коньковый прогон врезан в их тело. При этом при усадке бревен фронтона, высота крыши и угол ее наклона будут несколько меняться. При скользящем крепление стропил  крепление к мауэрлату осуществляется через металлические элементы, так называемые «санки» или «салазки». Концы стропильных ног при этом лежат на мауэрлате, по которому могут свободно двигаться, но только в продольном направлении. При этом верхние концы стропильных ног  опираются на коньковый  прогон и связаны между собой способом, при котором угол между ними может меняться. Как вариант, верхние концы наложены плоскостями друг на друга и стянуты шпилькой. При другом варианте скользящего крепления делаются врезки стропил в верхний венец стены, в которых они также могут передвигаться

Связка элементов стропильной системы между собой только на гвозди или шурупы может быть сделана только как временная, при проведении монтажных работ. В качестве крепежа могут использоваться скобы, хомуты, шпильки, скрутки из троса или проволоки-катанки, накладки из дерева или фанеры. В последнее время широкую популярность приобрел крепеж из металлических перфорированных пластин, уголков, лент, кронштейнов соеденителей и т.д., заметно облегчивших крепежные работы.  Если крепление элементов стропильной системы между собой делается с помощью шпилек, то под них обязательно подкладываются шайбы или металлические пластины.

Стропильная система, подкровельное пространство  и кровля вместе составляют крышу. Крыша дома является завершающей частью его строительства, защищающей дом от снега и дождя, потерь тепла, шума, являющейся последним штрихом в облике дома, его украшением. Стропильная система крыши это ее каркас, принимающий на себя всю нагрузку и от самой крыши, и от снега и от дождя, и от ураганных ветров, и передающий его на стены. Точно так же как бывают различные типы крыш – многощипцовая, вальмовая, шатровая и т.д., так же существуют и различные виды стропильных систем. Основными их видами являются висячая и наслонная.

Висячая стропильная система состоит из висячих стропил, то есть таких, которые опираются на две крайние опоры, представляющие собой обычно несущие стены дома. Наслонная же состоит из наслонных стропил, опирающихся и на промежуточные опоры то же. Это могут быть дополнительные несущие стены, колонны, балки и другое.

Часто стропильные системы являются смешанными, состоящими из разных видов стропил: висячих, наслонных и накосных или диагональных в различных сочетаниях. Накосные стропила это стропила стропильные ноги которых располагаются от конька или точки схождения всех скатов (шатровая крыша)к углам прилегающих друг к другу стен.

При монтаже сложных стропильных систем как правило получается большое количество мест, где существует повышенная опасность подтекания воды, дождевой или талой. Это прежде всего места контактов с вертикальными стенами, трубами, места расположения ендов. Чем проще конструкция стропильной системы, тем проще и надежнее она в эксплуатации в дальнейшем.

Расстояние между стропилами являются важным параметром стропильной системы. Стропильная система вместе с кровлей являются составными частями крыши. При этом сама стропильная система состоит из мауэрлата, стропил и прогонов – балок, соединяющих стропила в стропильную систему. Основными составными частями стропил являются стропильные ноги, соединенные в верхней части между собой. Дополнительные части стропил, такие как затяжки, ригели, бабки, подкосы, стойки и т.д., добавляются в случае необходимости в различных сочетаниях и служат для их усиления.

Расстояние между стропилами рассчитываются в зависимости от сечения стропила, длинны пролета и т.д.

Расстояние между стропилами на практике обычно варьирует в пределах от 0,6 до 1,6 м. Корректируют его в зависимости еще и от выбранного кровельного покрытия,  особенностей  его монтажа.

Изготавливаются стропила в настоящее время обычно из сосновых досок сечением 150*50 мм, хорошо просушенных, ровных, с огнезащитной и биозащитной пропитками. Нижними концами стропильных ног стропила опираются на мауэрлат, верхними обычно ложатся на коньковый прогон (брус). На местах контактов стропил с коньковым прогоном и мауэрлатом на стропильных ногах делаются запилы. Исключение составляет скользящий контакт стропила и мауэрлата.

Вальмовая крыша04 – крыша четырехскатная, причем два ее ската имеют трапецеидальную форму, два других – треугольную.

Стропила – это основные элементы стропильной системы, передающие нагрузку от веса самой крыши, ветровую и снеговую нагрузку через мауэрлат стенам здания. Основными видами стропил являются висячие и наслонные стропила. Висячими стропилами называются стропила, которые опираются только на две крайние опоры. Наслонными стропилами называют стропила, которые опираются кроме двух основных еще и на одну или несколько промежуточных опор. Кроме висячих и наслонных стропил выделяют еще и накосные или диагональные стропила.

Накосными (диагональными) стропилами называют стропила, которые имеют направление к углам стен.

Стропильная система вальмовой крыши состоит как бы из двух частей. Центральная ее часть, идущая вдоль верха трапецеидального ската состоит из наслонных или висячих стропил, в зависимости от того, имеются ли в конструкции здания промежуточные опоры – стены, балки, колонны или какие-либо другие подходящие элементы. Если таковые имеются, монтируются наслонные стропила, если же нет, то устанавливаются висячие стропила. Сложность этих стропил зависит от длинны пролета.

Для висячих стропил при длине пролета до 6 м достаточно нижние части стропильных ног соединить затяжкой, которая одновременно можно будет использовать в качестве потолочной балки. От 6 до 7,5 м стропильные нога стягиваются ригелем. От 7,5 до 9 м верх стропила прочно связывается с затяжкой бабкой – вертикальной стойкой. От 9 до 10 м эта же конструкция усиливается подкосами. Подробнее эти конструкции можно рассмотреть на рисунке. Наслонные стропила усиливаются по тому же принципу. Расстояние между центрами стропил рекомендуется оставлять в пределах от 0,9 до 1,3 м.

Более сложными конструктивно являются накосные или диагональные стропила.

Эти стропила более длинные, устанавливаются по направлению  к углам стен. Кроме того на них опираются укороченные стропила скатов – стропильные полуноги – нарожники. Из-за всего этого суммарная нагрузка на накосные стропила раза в два больше, чем на обычные. Для того, чтобы стропила выдерживали эту нагрузку их делают из сдвоенных досок. При сращивании досок соблюдаем определенные требования. Расстояние от центра опоры, подпирающей стропильную ногу, до стыка должно быть равно 0,15L. Например, если длинна ноги накосных стропил должна быть 10 м, то от места сростки до центра опоры расстояние должно быть не менее 1,5 м.

В качестве опор под накосные стропила могут использоваться или обычные подкосы, или сделанные из бруса или сдвоенных досок стойки. Если перекрытие достаточно прочное, например железобетонное, то стойки упирают прямо на него через деревянную прокладку и двойной слой рубероида. Подкосы же под углом 45°-53° к горизонтальной плоскости упирают в лежень. Установка дополнительных опор производится по следующему принципу. При длине пролета до 7,5 м устанавливается только один подкос. При длине пролета от 7,5 до 9 м либо, если перекрытие прочное, ставится в нижней части стропильной ноги одна опора, либо делается шпренгельная ферма. При большей длине включают еще одну опору. Если перекрытие недостаточно прочное, то делают еще одну промежуточную балку для ее упора.

Шпренгелем называют балку, переброшенную через угол с двух примыкающих друг к другу стен. Шпренгельной фермой же называют такую конструкцию у накосных стропил, когда обе стропильные фермы подпираются опорами, лежащими на шпренгелях, и при этом данная конструкция усилена двумя подкосами. При сборке этой конструкции обычно балку делают размером 100*150 мм, стойки 100*100 мм, подкосы 50*100 мм.

То, каким способом накосная стропильная нога опирается в коньке, зависит и от промежуточных опор и от конструкции основных наслонных стропил:

1. Если имеется один прогон, проходящий посредине крыши,  накосную стропильную ногу опирают на консоли прогона, которые специально заранее выпускают за пределы подстропильной рамы (лишнее потом отпиливается).
2. Если имеется два прогона и стропила из досок, тогда на прогоны ставят шпренгельную конструкцию, которая состоит из горизонтальной балки и стойки, к которой крепим верх накосных стропил.
3. Если имеется два прогона и стропила из брусьев, тогда в коньке прибивают к стропилам прибоину (короткая доска с толщиной не менее 5 см), на которую и опирают накосные стропила. Если прибоину прибить с некоторым отступлением от конька, то получится полувальмовая, «датская» крыша.

Конец накосных стропил, который садится на прибоину, шпренгель или консоль прогона подрубается в горизонт и после установки прибивается гвоздями или закрепляется с помощью элементов металлического перфорированного крепежа, можно также использовать хомуты или скрутки из проволоки-катанки. При стыковке нарожников с накосными стропилами нарожники врубаются в накосные стропила, выбирая в нем гнезда. Если стыковку нарожников к стропилам сделать не врубками, а устройством черепных брусков, то жесткость стропила увеличится. Бруски к стропильной ноге нашивают с обеих сторон. Сечение брусков 50*50 мм. Опирать нарожники надо так, чтобы они, подходя с противоположных сторон, не стыковались в одной точке, а находились на некотором расстоянии. Правда на практике стыковка чаще осуществляется обычным запилом нарожника так, чтобы его торец находился в одной плоскости с поверхностью стропильной ноги, после чего пришивают несколькими гвоздями. Такая стыковка, конечно, гораздо слабее.