Как правильно делать вырезы в стропилах каркасного дома?

Стропильная система — основа для кровли, как фундамент для дома. Рассмотрим, какими бывают стропильные системы и как избежать ошибок в их устройстве.

Даже если Вы собираетесь нанимать строителей для этой работы, не лишним будет проконтролировать их «знание предмета» и ход работ.

Изготовление

Стропила — это несущие элементы крыши, поэтому материал для их изготовления должен быть прочным и долговечным. В большинстве случаев используют древесину хвойных пород без трещин и сучков. Это может быть брус, доска или кругляк. Проще всего изготавливать стропила из бруса и доски. Такие элементы получаются более лёгкими, чем из кругляка, их удобнее транспортировать, перемещать и устанавливать.

Длина стропильных ног зависит от угла наклона и пролёта крыши. Сечение стропил будет отличаться в зависимости от того, какая форма древесины используется — брус или доска. На выбор сечения влияют также такие факторы, как:

  • ширина пролётов;
  • шаг установки;
  • высота подъёма или угол наклона крыши;
  • предполагаемая нагрузка (воздействие ветра, масса снега зимой, вес самой кровли).

Способ соединения опорных углов стропил определяет их форму. Для их соединения можно использовать вырезы (зарубки), уголки, металлические пластины, скобы, болты, гвозди. Выбор способа соединения зависит от предпочтений мастера, но в результате оно должно быть качественным, долговечным и надёжным.

Крепление стропил к балке может осуществляться несколькими способами: с двойной зарубкой, одинарной или без неё. Для крепления элементов к мауэрлату используют способ с зарубкой. Между собой стропильные ноги соединяются с помощью различных дополнительных элементов (стойки, балки, прогоны), металлических уголков и пластин, изготовленных из оцинкованной стали. С деревянной конструкцией металлические элементы соединяются болтами или гвоздями.

Конструкция наслонных стропил

Наслонные стропила концами опираются на стены здания, а средней частью — на промежуточные опоры. В качестве промежуточной опоры может использоваться центральная стена здания.  Наслонные стропила устраивают в том случае, если расстояние между опорами не превышает 6,5 м. Наличие дополнительной опоры позволяет увеличить ширину, перекрываемую наслонными стропилами до 12м, а двух опор — до 15м.

Стропильные ноги висячих стропил, упираясь друг в друга в коньке, создают значительное горизонтальное давление, которое передается стенам. Нижний пояс стропильной фермы (затяжка) гасит распор.

В деревянных строениях стропильные ноги опираются на верхние венцы (рис. 3), в каркасных — на верхнюю обвязку (рис. 4). В каменных домах в качестве опоры для стропильных ног используется мауэрлат — брусья толщиной 140—160 мм (рис. 5).

 (рис. 3) Опирание наслонных стропил в деревянных брусчатых или рубленых зданиях: 1 — шип; 2 — стропильная нога

 (рис. 4) Опирание наслонных стропил в деревянных каркасных зданиях: 1 — балка перекрытия; 2 — стропильная нога

 (рис. 5) Опирание наслонных стропил в каменных зданиях: 1 — мауэрлат; 2 — стропильная нога; 3 — затяжка; 4 — чердачное перекрытие

Есть два варианта устройства мауэрлата: по всей длине соответствующих стен или локально в месте прохождения стропильной ноги. Чтобы избежать провисания стропильной ноги, следует устраивать в стропильной ферме специальную решетку, состоящую из стойки, подкосов и ригеля.

С ригелем стропильные ноги соединяются методом врубки вполдерева.

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 (7).

Виды стропильных систем

Существует два варианта конструкции стропильных систем:

  • с висячими стропилами;
  • наслонная стропильная система.

Принципиальным различием этих вариантов является точка опоры стропильных ног. Первый вариант предусматривает и соединение их в верхней точке, когда прогон (конёк) опирается на них. Второй вариант обеспечивает более прочный прогон, обладающий несущими функциями, а стропила полностью закреплены на мауэрлате и на коньковом брусе.

Оба варианта активно используются. На практике они мало отличаются друг от друга, поскольку особенности реализации того или иного типа напрямую зависят от размеров здания и конструкции несущих стен. Строительство домов средней величины вынуждает использовать конструкции, имеющие большее сходство с наслонным типом, обеспечивающим большую прочность и жесткость системы. Рассмотрим оба варианта подробнее:

Система с висячими стропилами

Традиционный вариант использования висячих стропил — небольшие дома, с максимальным расстоянием между опорами до 6 м. Это объясняется появлением дополнительной нагрузки — помимо веса кровли и воздействия атмосферных факторов стропила получают самонесущие свойства. При увеличении размеров дома нагрузка становится чрезмерной и требует усиления конструкции.

Особенностью висячих стропильных систем является распирающее усилие, прикладываемое к мауэрлату. Для компенсации этого давления и защиты стен от деформации и последующего разрушения обязательно используются затяжки, расположенные в нижней части стропильных ног. При строительстве нередко прибегают к изготовлению т.н. стропильных ферм, имеющих форму равнобедренного треугольника. Они делаются на земле или собираются непосредственно на верхней части дома и устанавливаются на в виде готовой конструкции. Такой способ несколько ускоряет процесс создания крыши, так как используются однотипные элементы, что позволяет повторять одни и те же операции несколько раз и получать нужное количество элементов.

Читайте также:  Куда обращаться, если в многоквартирном доме течет крыша

Наслонная стропильная система

Строительство домов средних и крупных размеров требует создания прочной и жесткой стропильной системы. Вес кровли, снеговые и ветровые нагрузки вынуждают использовать наслонный тип системы. Он отличается, прежде всего, техникой монтажа. Сначала устанавливаются опорные элементы — мауэрлат, лежень, стойки и прогон. Они обладают высокой несущей способностью и предназначены для принятия значительных нагрузок, поэтому изготавливаются из бруса. Стропильные ноги устанавливаются с опорой на мауэрлат снизу и на прогон в верхней части, при большой длине они усиливаются подкосами.

Специалисты отмечают большую надёжность наслонной стропильной системы. При сборке нет готовых частей конструкции, поэтому все работы производятся непосредственно на верху здания. Отсутствует необходимость поднимать тяжелые готовые элементы, наверх подается лишь материал. Каждая планка устанавливается отдельно, что позволяет обеспечить точность и плотность присоединения, избежать некачественного монтажа или ошибок. В сравнении с конструкциями с висячими стропилами, наслонные стропильные системы значительно выигрывают в прочности и позволяют получить более качественную и долговечную опорную конструкцию. В регионах с большими количествами осадков, снежными зимами, сильными порывистыми ветрами, наслонная стропильная система для двускатной крыши намного предпочтительнее и надежнее.

Как выбрать оптимальную конструкцию стропил двускатной крыши

Основной критерий выбора — размер и назначение постройки. Небольшие дома, не имеющие большой площади кровельного покрытия, способны обходиться более легкими опорными конструкциями. Постройки средней величины, крупные строения должны иметь прочную и мощную стропильную систему, способную противостоять давлению снега, ветра, выдерживать вес кровли. Для того, чтобы решить, как правильно сделать крышу, надо выяснить климатические особенности в регионе, количество выпадающих осадков, возможность и частоту сильных ветров, обильных снегопадов и т.д. Эти данные участвуют в расчете, они имеются в таблицах СНиП или в справочной литературе.

При этом, не следует слишком усердствовать и строить чрезмерно мощную стропильную систему для небольшого домика. Необходимо помнить, что мощность — это дополнительный материал, а следовательно — возрастание веса конструкции. Оптимальный выбор позволит получить достаточно прочную и лёгкую систему, не перегружающую фундамент и стены, но полностью обеспечивающую защиту от внешних атмосферных проявлений.

Считаем «подъем» в реальности.

Да, у нас уже есть размер «подъема» и он равен 2,1875 метров. Но давайте посмотрим на нашу схему стропильной системы. Очевидно, что наш размер – не тот что у доски, которая поддерживает конек (даже если и временно).

Считаем наш H.A.P: 223,6 мм (полная ширина доски, стоящей под углом 26,57 градусов) вычитаем 60 мм (наш вертикальный вырез) = 163 мм.

Теперь к нашему подъему (2,1875 метров) добавляем H.A.P (0,1635 м.), получается 2,35 м.

Мы оказались в самой верхней точки схождения стропилины у коньковой доски. Но нам нужна не она. Теперь мы наконец получим высоту нужной доски под коньковую доску.

Высота доски под конек: 2,35 м вычитаем высоту коньковой доски 200 мм = 2,15 м, т.е. 2 м 15см.

P.S.

Виды стропильных систем

Существует два варианта конструкции стропильных систем:

  • с висячими стропилами;
  • наслонная стропильная система.

Принципиальным различием этих вариантов является точка опоры стропильных ног. Первый вариант предусматривает крепление основания стропил к мауэрлату и соединение их в верхней точке, когда прогон (конёк) опирается на них. Второй вариант обеспечивает более прочный прогон, обладающий несущими функциями, а стропила полностью закреплены на мауэрлате и на коньковом брусе.

Оба варианта активно используются. На практике они мало отличаются друг от друга, поскольку особенности реализации того или иного типа напрямую зависят от размеров здания и конструкции несущих стен. Строительство домов средней величины вынуждает использовать конструкции, имеющие большее сходство с наслонным типом, обеспечивающим большую прочность и жесткость системы. Рассмотрим оба варианта подробнее:

Система с висячими стропилами

Традиционный вариант использования висячих стропил — небольшие дома, с максимальным расстоянием между опорами до 6 м. Это объясняется появлением дополнительной нагрузки — помимо веса кровли и воздействия атмосферных факторов стропила получают самонесущие свойства. При увеличении размеров дома нагрузка становится чрезмерной и требует усиления конструкции.

Особенностью висячих стропильных систем является распирающее усилие, прикладываемое к мауэрлату. Для компенсации этого давления и защиты стен от деформации и последующего разрушения обязательно используются затяжки, расположенные в нижней части стропильных ног. При строительстве нередко прибегают к изготовлению т.н. стропильных ферм, имеющих форму равнобедренного треугольника. Они делаются на земле или собираются непосредственно на верхней части дома и устанавливаются на мауэрлат кровли в виде готовой конструкции. Такой способ несколько ускоряет процесс создания крыши, так как используются однотипные элементы, что позволяет повторять одни и те же операции несколько раз и получать нужное количество элементов.

Наслонная стропильная система

Строительство домов средних и крупных размеров требует создания прочной и жесткой стропильной системы. Вес кровли, снеговые и ветровые нагрузки вынуждают использовать наслонный тип системы. Он отличается, прежде всего, техникой монтажа. Сначала устанавливаются опорные элементы — мауэрлат, лежень, стойки и прогон. Они обладают высокой несущей способностью и предназначены для принятия значительных нагрузок, поэтому изготавливаются из бруса. Стропильные ноги устанавливаются с опорой на мауэрлат снизу и на прогон в верхней части, при большой длине они усиливаются подкосами.

Специалисты отмечают большую надёжность наслонной стропильной системы. При сборке нет готовых частей конструкции, поэтому все работы производятся непосредственно на верху здания. Отсутствует необходимость поднимать тяжелые готовые элементы, наверх подается лишь материал. Каждая планка устанавливается отдельно, что позволяет обеспечить точность и плотность присоединения, избежать некачественного монтажа или ошибок. В сравнении с конструкциями с висячими стропилами, наслонные стропильные системы значительно выигрывают в прочности и позволяют получить более качественную и долговечную опорную конструкцию. В регионах с большими количествами осадков, снежными зимами, сильными порывистыми ветрами, наслонная стропильная система для двускатной крыши намного предпочтительнее и надежнее.

Как выбрать оптимальную конструкцию стропил двускатной крыши

Основной критерий выбора — размер и назначение постройки. Небольшие дома, не имеющие большой площади кровельного покрытия, способны обходиться более легкими опорными конструкциями. Постройки средней величины, крупные строения должны иметь прочную и мощную стропильную систему, способную противостоять давлению снега, ветра, выдерживать вес кровли. Для того, чтобы решить, как правильно сделать крышу, надо выяснить климатические особенности в регионе, количество выпадающих осадков, возможность и частоту сильных ветров, обильных снегопадов и т.д. Эти данные участвуют в расчете, они имеются в таблицах СНиП или в справочной литературе.

При этом, не следует слишком усердствовать и строить чрезмерно мощную стропильную систему для небольшого домика. Необходимо помнить, что мощность — это дополнительный материал, а следовательно — возрастание веса конструкции. Оптимальный выбор позволит получить достаточно прочную и лёгкую систему, не перегружающую фундамент и стены, но полностью обеспечивающую защиту от внешних атмосферных проявлений.

Шестой этап: открываем вкладку «Стойка»:

    — Определенные ранее (см. этап 5) значения изгибающего момента и вертикальной нагрузки на стойку вносятся на схему в ячейки «N=» и «М=» соответственно (при этом в данную схему эти значения вносятся в тоннах); — Необходимо также изменить высоту стойки и поставить размеры выбранного сечения. Если внизу появилась надпись «Центральное обеспечено!» и «Внецентр. Обеспечено!», то можно продолжать расчет дальше (если значения коэффициента запаса «Кз» большие, то можно их и уменьшить, но лучше оставить как есть)

Преимущества

Металлический стропильный каркас используют для возведения крыш любой формы, любой скатности с уклоном от 1-2 градусов. В качестве материала, из которого изготавливаются стропила и обрешетка, используются стальные уголки, трубы круглого и прямоугольного сечения, тавры. Чтобы правильно подобрать толщину элементов каркаса и выбрать шаг между ними, выполняют расчет конструкции крыши, учитывающий постоянные и временные нагрузки, которые передаются стропильным балкам в процессе эксплуатации. Достоинствами стропильной системы из этого материала считают:

  • Пожарная безопасность. В отличии от деревянных, металлическим балкам каркаса не страны возгорания, что повышает пожаробезопасность здания.
  • Простота обслуживания. Цинковое гальваническое покрытие, которым покрывают стальные уголки, защищает каркас крыши от коррозии в течении всего срока службы. Им, в отличии от деревянных, не требуется ежегодная обработка антисептиком.
  • Безотходность. Хотя металлические конструкции обходятся достаточно дорого, оно считается экономически выгодным, так как крепление выполняется сварным методом, а отходов практически не остается.
  • Долгий срок службы. Если правильно выполнить расчет нагрузок, то кровельный каркас из металла прослужит более 100 лет, что превышает срок эксплуатации даже самых устойчивых кровельных покрытий.

Профессиональные кровельщики считают, что целесообразно использовать сварные металлоконструкции для изготовления стропильного каркаса крыши при длине ската от 10-12 метров. При этом главная задача – правильно выполнить расчет нагрузок, а затем определить шаг между ногами в соответствии с климатическими характеристиками и свойствами кровельного материала.

Как устроены висячие стропила

Если вы выбрали висячую систему, это накладывает свои ограничения при монтаже. В особенности, фермы следует собирать на земле. Только после сборки ферму можно поместить на своё законное место – над перекрытием. Технология монтажа предполагает составление чертежа. Составив чертёж, можно точно определить длину стропильных ног, а также высчитать угол их соединения между собой.

Существует простое правило, с помощью которого можно быстро узнать нужный угол соединения стропил. Умножьте угол наклона крыши на 2, и вы получите искомое значение. Оптимальным углом наклона крыши считается значение от 35 до 40 градусов. Чтобы противостоять сильным ветрам, угол наклона рекомендуется уменьшить до 20 или даже до 15 градусов.

Чтобы определить длину стропильных ног, понадобится узнать расстояние прогона, а также угол соединения. Вероятнее всего, что длина стропильных ног будет находиться в пределе от 0,5 до 0,6 м. Способы скрепления верхних концов стропил:

  • внахлёст;
  • встык;
  • в лапу (вырезая пазы).

Чтобы прочно зафиксировать элементы, можно применять болты, а также стальные накладки. После монтажа верхних, а также нижних затяжек, готовую ферму можно установить над перекрытием.

Сперва нужно закрепить крайние фермы. Для обозначения и контроля вертикали рекомендуется использовать отвес. К мауэрлату фермы крепятся с помощью болтов. Также для этих целей можно применять металлические накладки. А для временной фиксации конструкции, можно использовать косой брус. Между стропилами нужно соблюдать точно одинаковое расстояние. Остальные стропила устанавливаются в порядке очереди, но после крайних. Только после того, когда все фермы будут надёжно закреплены, можно прибить доску по верхнему краю ската.

Длина доски должна быть на 20-30 см больше, чем габарит карниза. Для этих целей подойдёт доска с сечением 5*15 см. Аналогичную процедуру нужно повторить и для другой стороны крыши.

Установка стропильной фермы

Варианты врубки стропил в балку

Измерения и разметка вальмового стропила

Установку стропильных ферм выполняем в следующей последовательности:

  • монтируем крайние фермы;
  • фиксируем центральные фермы.

При установке крайних ферм придерживаемся следующих важных правил:

  • основание треугольника устанавливаем на мауэрлат либо же верхний сруб в случае обустройства крыши деревянного строения;
  • предварительно делаем в основании несколько отверстий для его последующего скрепления со срубом;
  • обязательно контролируем прямолинейность установки фермы. Для этого используем отвес, закрепленный на ригеле;
  • основание стропильной фермы закрепляем только после подтверждения ровности его установки;
  • для обеспечения дополнительной устойчивости фермы закрепляем укосины от сруба к стропильной ноге. Длину подбирайте по ситуации, принципиального значения она не имеет;
  • прежде чем затягивать укосину шурупами, повторно убеждаемся в прямолинейности ее размещения.

    Стропильная система

    Изготовление нижних поясов стропильных ферм

    Сборка стропильной фермы

    Сборка стропильной фермы

    Стропильные фермы установлены в проектное положение

После завершения монтажа крайних ферм переходим к фиксации центральной и последующих конструкций, если их размещение предусмотрено проектом. Оптимальный шаг установки ферм – 100 см.

Для закрепления центрального стропильного треугольника используем временные укосины. После того как будет установлен козырек, укосины можно убрать. Рекомендации по креплению центральных и остальных ферм такие же, как и в случае с крайними конструкциями.

После установки всех элементов конструкции приступаем к креплению обрешетки и дальнейшему обустройству кровельной системы: влаго-, тепло- и пароизолированию, а также монтажу выбранного финишного покрытия.

Каркас дома со стропилами

Удачной работы!

Сборка коньковой фермы

Монтаж коньковой фермы

Монтаж стропил

Монтаж стропил

Монтаж

В случае бетонных или кирпичных стен проводится монтаж мауэрлата. Если же конструкция состоит из брёвен или бруса, то роль мауэрлата будет играть верхушка стены.

На бетонной или кирпичной конструкции в верхушку монтируются металлические стержни с шагом 1–1,3 м с поперечным диаметром в 1 см и с нанесённой на них резьбой, а после полной их установки сверху размещается мауэрлат. Также следует создать слой гидроизоляции между мауэрлатом и стеной для предотвращения попадания влаги и воды. Стены из пенобетонных блоков в местах соединения нужно дополнительно армировать и залить бетоном в 200–300 мм.

Для получения конструкции с приличным запасом прочности используют мауэрлат в виде бруса с поперечным сечением в 150 мм. Его устанавливают на стержни с резьбой в районе верхнего обреза стен (специального канала для мауэрлата) на слой гидроизоляции. Для длинных стропильных ног с огромной массой можно установить дополнительную опору с упором на лежни.

Теперь можно переходить к монтажу стропильных ног с комбинированием наслонной и висячей систем. Для этого следует взять балки с размерами около 50–70 х 150-170 х 6000-Ин9000 мм и изготовить начальный шаблон одной стропильной ноги, по ней будут в дальнейшем создаваться остальные стропила.

Как только получено требуемое количество стропильных ног, можно начинать установку стропил на мауэрлат. Дополнительно соединять с коньковым брусом гвоздями и с балкой перекрытия саморезами. В случае установки наслонной системы, нужно провести монтаж опор под стропилами с шагом, ранее определённым на стадии проектирования. По завершении монтажа стропила соединяются с коньком вверху балок с использованием скоб, болтов или металлических уголков.

Монтаж

Теперь необходимо придать жёсткости конструкции установив нижние затяжки и верхние ригеля. Если в районе проживания часто наблюдаются сильные ветра и бури, крышу можно укрепить диагональными связями с использованием простых досок.

После этого устанавливается обрешётка по горизонту и проводится монтаж кровельного пирога. Для обрешетки используют сухой брус без трещин и сучков, который начинают устанавливать возле конька с направлением сверху вниз. Так проводится монтаж обеих сторон до получения хорошей жёсткости поверхности.

Монтаж

Таким образом, создаётся стропильная система крыши гаража или небольшой постройки без привлечения бригады специалистов и с приличной экономией денежных средств.