Все о наслонных стропилах; устройство и порядок монтажа

Стропи́ла (стропильная система) — несущая система скатной крыши, состоящая из наклонных стропильных ног, вертикальных стоек и наклонных подкосов. При необходимости стропила «связываются» понизу горизонтальными подстропильными балками.

Прогоны и стойки в стропильных системах

Основными элементами подстропильной конструкции, направленной вдоль здания, являются долевые балки — прогоны. Прогоны покрытий предназначены для передачи действующих нагрузок (собственный вес, вес кровли, ветровые и снеговые нагрузки) на несущие конструкции.

  1. В чердачных крышах прогоны опираются на торцевые (боковые) и внутренние несущие стены или стойки, передающие давление от веса крыши на внутренние стены или столбы.
  2. В бесчердачных крышах прогоны опираются на несущие конструкции стен, ригелей или непосредственно на столбчатые фундаменты.
  3. В подвесных перекрытиях прогоны подвешивают к конструкциям колон и ферм.

Виды двухскатной крыши

Монтаж стропильной системы двускатной крыши зависит, прежде всего, от ее конструкции.

Выделяют несколько вариантов двухскатных крыш (типы, виды):

1. Простая двускатная крыша — симметричная

Простая двускатная крыша — симметричнаяНаиболее распространенный в силу простоты и надежности вариант устройства крыши. Благодаря симметрии достигается равномерное распределение нагрузок на несущие стены и мауэрлат. Вид и толщина утеплителя не оказывают влияния на выбор материала.

Сечение бруса дает возможность обеспечить запас несущей способности. Отсутствует вероятность пригибания стропил. Подпорки и распорки можно ставить практически в любом месте.

Явный недостаток – невозможность обустройства полноценного мансардного этажа. Из-за острых углов появляются «глухие» зоны, которые непригодны для использования.

2. Простая асимметричная двускатная крыша

Простая асимметричная двускатная крышаУстройство одного угла более 45° приводит к снижению величины неиспользуемой площади. Появляется возможность сделать жилые комнаты под крышей. В тоже время увеличиваются требования к расчету, т.к. нагрузка на стены и фундамент будет распределятся неравномерно.

3. Ломаная двускатная крыша, с наружным и/или внутренним изломом

Ломаная двускатная крыша, с наружным и/или внутренним изломомТакая конструкция крыши позволяет обустроить полноценный второй этаж под крышей.

Естественно, простая двускатная стропильная крыша отличается от ломаной, не только визуально. Главная трудность таиться в сложности расчетов.

Ошибки при монтаже прогонов и стоек крыши.

Во многих случаях в несущих деревянных элементах крыши применяют древесину естественной или повышенной влажности. Это приводит к появлению в брёвнах, брусьях и досках продольных трещин от неравномерного высыхания древесины , вызывает коробление пиломатериалов и способствует появлению гнили.

ВНИМАНИЕ! Продольные трещины в деревянных элементах часто совпадают с отверстиями для нагелей и местами забивки гвоздей в стыковых соединениях элементов, с площадками скалывания во врубках . Это приводит к значительным деформациям стыков и, иногда, к полному разрушению конструкции . Поэтому использование древесины естественной и повышенной влажности НЕДОПУСТИМО.

К снижению прочности конструкций крыши приводит:

    • уменьшение сечения элементов несущих конструкций стропильной системы,
    • увеличение шага стропильных ног,
    • увеличение пролётов между стойками и подкосами.

Одна из возможных ошибок решения крыши в том, что конструкция крыши, совмещённая с чердачным перекрытием , предусматривает нагружение не только пояса жёсткости мауэрлаты — прогоны, но и через промежуточные стойки передаёт нагрузку непосредственно на перекрытие чердака .

Для распределения нагрузки под стойки помещают подкладки , чтобы стойки «не проткнули» перекрытие чердака. Эти вертикальные дополнительные стойки передают нагрузку, действующую на промежуточный прогон несущей конструкции (например, в стойках диагональных стропильных ног ).

Ошибка при этом заключается нередко в том, что не выдерживают минимальной (1,8 м ) длины подкладок , вследствие чего эти чересчур короткие «башмаки» нагружают не балки перекрытия , а элементы настила , которые не рассчитаны на такие нагрузки и разрушаются ().

ВНИМАНИЕ! Утрата несущей способности опорных стоек, прогонов и подкосов жёсткости системы снижает пространственную жёсткость стропильной системы , уменьшает её сопротивляемость ветровым, снеговым нагрузкам и приводит к потере прочности конструкций крыши .

Наслонные конструкции и узлы ↑

Крыша с наслонными стропилами считается оптимальным вариантом для жилых домов, поскольку в качестве дополнительной опоры выступят внутренние стены. Точкой опоры в этой конструкции становится коньковый прогон, к которому крепят стропильные ноги.

Какой может быть система ↑

Наслонные конструкции и узлы ↑

Конструкция бывает распорной или безраспорной. Будут распирать стропила стены или нет зависит от правильного их сочленения и грамотного устройства узлов опирания.

Безраспорная система

Стропила в подобной системе работают на изгиб и не оказывают на стены дома распирающего давления по горизонтали. Исключить образование нежелательных нагрузок на стены можно тремя способами.

Стропило нижним концом либо прошивают бруском, либо упирают в мауэрлат. Для крепежа используют врубку зубом. Для дополнительной страховки его можно фиксировать к стене, используя проволоку или хомут. Что же касается верхних концов, их свободно укладывают на прогон. Если крыша двухскатная , их крепят только к прогону (между собой – нет) аналогично креплению скользящей опоры, скажем, горизонтальной врубкой.

Наслонные конструкции и узлы ↑

Расчет наслонных стропил для этой установочной схемы требует большой аккуратности и точности, иначе можно получить в итоге вместо безраспорной распорную схему. Поэтому для двухскатных крыш предпочтительнее использовать следующую схему.

опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с закреплением верха, не дает распора на стены

Читайте также:  Как распилить шифер – технология резки и необходимые инструменты

Рассмотрим, как рекомендуется проводить крепление в подобных случаях. Низ стропила делают на ползунке, то есть оставляют подвижным, а верх закрепляют:

    связывая болтом или гвоздевым боем, либо уперев в прогон концы, либо один в другой, их связывают при помощи МЗП (пластины металлические зубчатые) или деревянных прибоин.
Наслонные конструкции и узлы ↑

опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с защемлением конькового узла, не дает распора на стены

Избежать распора можно и в случае жесткого защемления конькового узла, причем низ в то же время делают на ползуне. В результате, возникающий в прогоне изгибающий момент оказывается максимальным, а несущая способность стропил, благодаря меньшему прогибу, возрастает. Таким образом, при жестком защемлении конькового узла, обеспечивается определенный запас прочности системы.

Во всех указанных вариантах придерживаются общего правила: один из опорных концов выполняют на скользящей опоре, допускающей поворот, в то время как другой на шарнире позволяет только поворот.

Устройство стропил этого типа на крышах, где коньковый прогон невозможно закрепить от горизонтального смещения, может оказаться статически неустойчивым и требует принятия определенных мер для повышения устойчивости, скажем, установки горизонтальной схватки.

Наслонные конструкции и узлы ↑

работающая на сжатие схватка частично снимает распор со стен

Вальмовые крыши или с кирпичными и каменными фронтонами в этом отношении вполне устойчивы, однако устанавливать схватки все-таки рекомендуется.

Распорные системы

стропила упертые обоими концами в мауэрлат и прогон показывают распор

Наслонные конструкции и узлы ↑

Конструкция позволяет в этом случае через опорные ноги передавать оказанное на них давление на стены. Это довольно легко представить – достаточно в приведенных выше типах крепежа заменить ползуны на вариант шарнирного жесткого крепления, как конструкция при передаче полученного внутреннего напряжения станет оказывать распирающее воздействие, давление на стены.

Отличия для разных типов кровли

Разные типы кровли обладают собственными свойствами:

  • вес,
  • несущая способность,
  • методика монтажа и т.п.

При этом, материал кровельного покрытия не оказывает решающего влияния на конструкцию стропильной системы, хотя и учитывается при создании проекта. Основное отличие стропил для разных покрытий состоит в характере обрешетки — плотности размещения планок, толщине и других особенностях.

Профнастил

Стропильная система для профнастила не нуждается в плотной обрешетке, так как необходимости в продольной стыковке полос материала нет. Как правило, планки укладывают на расстоянии, обеспечивающем достаточное расстояние между крепежными элементами листов профнастила.

Сама конструкция стропил принимается в соответствии с расстоянием между противостоящими стенами и определяется количеством дополнительных опор.

Керамическая черепица

Для укладки керамической черепицы необходима плотная обрешетка с подложкой, обеспечивающей гидроизоляцию. Поскольку и кровля, и обрешетка обладают немалым весом, необходимо предусмотреть усиление конструкции стропил дополнительными опорами — подкосами и стойками.

Отличия для разных типов кровли

Металлочерепица

Металлочерепица состоит из отдельных листов сравнительно небольшого размера (относительно профнастила или профлиста). Обрешетка под нее устанавливается с таким расчетом, чтобы линии стыка листов, а также точки установки крепежей оказались точно над планками.

Как правило, усиления конструкции стропил не требуется, хотя для скатов большого размера необходимо использовать дополнительные опорные элементы. Возведение односкатной крыши из черепицы и металлочерепицы описано в этой статье.

Ондулин

Вес ондулина сравнительно невелик, поэтому необходимости в установке сплошной обрешетки нет. Стропильная система выбирается исходя из других соображений — размеров постройки и внешних факторов. Специальных требований со стороны кровли в данном случае нет.

Шифер

Шифер внешне похож на ондулин, но обладает большим весом. Для него надо установить усиленную стропильную систему, предварительно подсчитав вес кровли. Это особенно важно при укладке покрытия на крышу большой площади, где нельзя допустить чрезмерный прогиб стропильных ног.

Стропильные конструкции наслонного типа

Стропильные конструкции наслонного типа значительно проще в исполнении, чем их висячие собратья. Обоснованный плюс наслонной схемы заключается в обеспечении полноценного проветривания, которое напрямую связано с долгосрочностью службы кровли.

Отличительные конструктивные особенности:

  • Обязательное наличие опоры под коньковой пяткой стропильной ноги. Роль опоры может играть прогон – деревянная балка, опирающаяся на стойки или на внутреннюю стену строения, или верхний торец смежной стропилины.
  • Использование мауэрлата для возведения стропильной конструкции по стенам из кирпича или искусственного камня.
  • Применение дополнительных прогонов и стоек там, где стропильным ногам по причине крупного габарита крыши требуется дополнительные точки опоры.
Стропильные конструкции наслонного типа

Минус схемы заключается в наличии конструктивных элементов, влияющих на планировку внутреннего пространства эксплуатируемого чердака.

Если чердак холодный и в нем не предполагается организация полезных помещений, то наслонной конструкции стропильной системы для устройства двускатной крыши стоит отдать предпочтение.

Типовая последовательность работ по сооружению наслонной стропильной конструкции:

  • Первым делом промеряем высоты постройки, диагонали и горизонтальность верхнего среза остова. При выявлении вертикальных отклонений кирпичных и бетонных стен, устраняем их цементно-песчаной стяжкой. Превышение высот сруба стесываем. Путем подкладывания щепы под мауэрлат с вертикальными огрехами можно бороться, если величина их незначительна.
  • Поверхность перекрытия под укладку лежня необходимо тоже выровнять. Он, мауэрлат и прогон должны быть четко горизонтальны, но расположение перечисленных элементов в одной плоскости не обязательно.
  • Обрабатываем все деревянные детали конструкции перед установкой антипиренами и антисептическими препаратами.
  • По бетонным и кирпичным стенам прокладываем гидроизоляцию под установку мауэрлата.
  • Укладываем брус мауэрлата на стены, вымеряем его диагонали. Если понадобится, слегка передвигаем брусья и поворачиваем углы, стремясь добиться идеальной геометрии. Выравниваем раму по горизонтали при необходимости.
  • Монтируем мауэрлатную раму. Сращивание брусьев в единую раму производится посредством косых врубок, места соединений дублируются болтами.
  • Фиксируем положение мауэрлата. Крепеж производится либо скобами к загодя заложенным в стену деревянным пробкам, либо анкерными болтами.
  • Размечаем положение лежня. Его ось должна отступать от брусьев мауэрлата на равные расстояния с каждой стороны. Если прогон будет опираться только на стойки без лежня, процедуру разметки проводим только для этих столбиков.
  • Устанавливаем лежень на двухслойную гидроизоляцию. К основанию его крепим анкерными болтами, с внутренней стеной соединяем проволочными скрутками или скобами.
  • Размечаем точки установки стропильных ног.
  • Выпиливаем стойки по единым размерам, т.к. лежень у нас выставлен в горизонт. Высота стоек должна учитывать размеры сечения прогона и лежня.
  • Устанавливаем стойки. Если предусмотрено проектом, раскрепляем их распорками.
  • Укладываем на стойки прогон. Снова проверяем геометрию, затем устанавливаем скобы, металлические накладки, деревянные крепежные пластины.
  • Устанавливаем пробную стропильную доску, размечаем на ней места подрезки. Если мауэрлат выставлен строго в горизонт, нет необходимости в подгонке стропилин на крыше по факту. Первая доска может использоваться в качестве шаблона для изготовления остальных.
  • Размечаем точки установки стропилин. Народные мастера для разметки обычно заготавливают пару реек, длина которых равна просвету между стропилинами.
  • По разметке устанавливаем стропильные ноги и крепим их сначала внизу к мауэрлату, затем вверху к прогону друг к другу. К мауэрлату проволочной связкой прикручивается каждая вторая стропилина. В деревянных домах стропилины прикручивают ко второму от верхнего ряда венцу.
Стропильные конструкции наслонного типа

Если подстропильная система сделана безупречно, наслонные доски монтируются в произвольном порядке.

Читайте также:  Быстрый расчет количества материала на крышу

Если уверенности в идеальном сооружении нет, то сначала устанавливаются крайние пары стропилин. Между ними натягивается контрольная бечевка или леска, согласно которой подгоняется положение вновь устанавливаемых стропил.

Завершается монтаж стропильной конструкции установкой кобылок, если длина стропильных ног не позволяет сформировать свес требующейся длины. К слову, для деревянных построек свес должен выходить за контур здания на 50см. Если запланирована организация козырька, под него устанавливаются отдельные мини-стропила.

Стропильные конструкции наслонного типа

Еще одно полезное видео о строительстве двускатной стропильной основы своими руками:

Расчёт элементов крыши

Любая конфигурация и конструкционные особенности кровельной системы решаются ещё на этапе проектирования здания. Конструкция крыши коренным образом влияет на набор материалов, используемых в процессе монтажа и конструкцию несущих стен. Именно поэтому стропильная конструкция, которая будет служить опорой кровле, а также каркас обрешётки являются основными предметами расчетов крыши.

Для грамотного расчёта сечения стропильных ног за основу берётся показатель их длины.

Если пролёт между стропилами составляет 100 сантиметров:

  • длина менее трёх метров – бруски 8х10 см. или брёвна 10 см.;
  • длина 3-3,6 метра – бруски 8х13 см. или брёвна 13 см.;
  • длина 3,6-4,3 метра – бруски 8х16 см. или брёвна 16 см.;
  • длина 4,3-5 метров – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
  • длина 5-5,8 метра – бруски 8х20 см. или брёвна 20 см.;
  • длина 5,8-6,3 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 20 см.

Если пролёт между стропилами составляет 140 сантиметров:

  • длина менее трёх метров – бруски 8х13 см. или брёвна 13 см.;
  • длина 3-3,6 метра – бруски 8х16 см. или брёвна 16 см.;
  • длина 3,6-4,3 метра – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
  • длина 4,3-5 метров – бруски 8х20 см. или брёвна 20 см.;
  • длина 5-5,8 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 22 см.;
  • длина 5,8-6,3 метра – бруски 12х22 см. или брёвна 24 см.

Если пролёт между стропилами составляет 175 сантиметров:

  • длина менее трёх метров – бруски 9х10 см. или брёвна 15 см.;
  • длина 3-3,6 метра – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
  • длина 3,6-4,3 метра – бруски 9х18 см. или брёвна 18 см.;
  • длина 4,3-5 метров – бруски 10х20 см. или брёвна 20 см.

Если пролёт между стропилами составляет 213 сантиметров:

  • длина менее трёх метров – бруски 9х16 см. или брёвна 16 см.;
  • длина 3-3,6 метра – бруски 9х18 см. или брёвна 18 см.;
  • длина 3,6-4,3 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 18 см.

Узнайте больше о конструкциях стропильных систем:

  • мансардной крыши;
  • четырехскатной крыши;
  • вальмовой;
  • двухскатной.

Разновидности стропильных систем

Крыша может быть обустроена одним из видов стропильной системы, которых существует всего два:

  • Висячие стропила;
  • Наслонные стропила.

Висячая стропильная система

Такая система оптимальна в случае двускатной кровли, когда величина пролета между стенами составляет не более 6-ти метров, но при установке дополнительных элементов применима и для более широких вариантов проемов. Нижней основой для опоры служит мауэрлат, верхняя же часть конструкции упирается друг в друга. Такая конструкция содержит и затяжку — необходимую для снятия нагрузки со стен, за счет уменьшения распора стропил. Балочные затяжки устанавливаются снизу стропильных ног и могут выполнять функции балок перекрытия.

Внимание! Роль затяжки необязательно может выполнять деревянный брус, им может стать и перекрытие из железобетонных конструкций, которым в некоторых домах оборудуется верхний этаж.

Если затяжка расположена выше нижней части стропильной системы, то она называется ригелем . К важным моментам обустройства стропильной системы такого типа можно отнести:

  • Не следует допускать, чтобы кровельный свес опирался на нижнюю часть стропильных ног, которые выводятся за пределы стенки. В такой ситуации лучше всего использовать кобылку (ширина свеса при этом устанавливается в пределах одного метра). При таком обустройстве стропило будет опираться на мауэрлат. Сечение бруса для кобылки выбирается меньшим, чем для стропил;
  • Чтобы придать крыше дополнительной жесткости, и не допустить ее шатания и разрушения сильными порывами ветра, на скате прибивается ветровая доска, к мауэрлату от конька;
  • При влажности материала, используемого для обустройства стропильной системы более 18%, следует предусмотреть шаткость, которую будет вызывать постепенное высыхания древесины. Именно поэтому крепеж должен осуществляться болтами или винтами, а не гвоздями.

Наслонная стропильная система

Такое обустройство применимо для кровель с расстояниями между стен от 10 метров (максимум 16 метров). Уклон может быть выполнен под любым углом, а внутри здания находятся несущие стены или поддерживающие колонны. Сверху для стропил основной опорой служит коньковый прогон, а снизу эту функцию выполняет мауэрлат. Поддержку внутреннего прогона осуществляет или внутренняя стена, или стойки. За счет наличия только вертикального типа нагрузок, отпадает необходимость в монтаже затяжки.

При 16-ти метровом пролете замена прогона конька выполняется двумя боковыми конструкциями, опорой для которых будут служить стойки.

Важно! Отсутствие изгибов стропильных ног обеспечивается такими узлами, как подкосы и ригели.

Особое внимание на обустройство крыши с использованием стропильной системы наслонного типа следует обратить на такие нюансы:

Особенности расчетов стропильной системы двускатной крыши показаны в видео:

Типы стропильной системы

Существуют два типа стропил: висячие и наслонные. Каждый тип будет рассмотрен по отдельности.

Висячие

Висячие стропильные системы применяют в случаях, когда в доме нет внутренних опор (колонны, стены). Эта конструкция опирается наружные опорные стены.

В этом случае стропила работают на сжатие и изгиб. Висячие стропила оказывают распирающее усилие на наружные стены дома. Чтобы его снизить, используют затяжку.

Затяжку изготавливают из деревянного бруса или металла. Ее расположение зависит от конструкции возводимой кровли.

Например, при возведении крыши мансардного типа затяжку располагают у основания. В этом случае она выполняет функции балки выше расположена затяжка, тем больше нагрузка оказывается на нее.

Висячую стропильную конструкцию используют в случае, если дистанция между опорами менее 6,5 метров. Для изготовления этих стропил применяют доски, бревна, или брус. Для соединения элементов друг с другом применяют:

Наслонные стропила

Стропила этого типа используют в зданиях с капитальной внутренней стеной. Эти элементы, как правило, изготавливают из древесины.

Опорой для наслонной стропильной системы служат внутренние элементы (колонна, стена). В этом и заключается их основное отличие от стропил наслонного типа.

Стропила данного типа работают лишь на изгиб. Наслонные стропильные конструкции в сравнении с висячими являются более экономически выгодными и легкими.

Расчет

Нельзя недооценить важность расчетов стропильной системы двускатной крыши. В процессе проектирования необходимо вычислить полезную площадь и исходя из полученных данных решить, насколько высокими будут вертикальные стойки. В этом случае имеет значение несколько факторов.

Нагрузка

При возведении кровельной конструкции важно рассчитать максимальную нагрузку на крышу дома, на все стропила и перекрытия балками. Может понадобиться усиление стропил, тогда в проект вносятся коррективы. Например, может потребоваться использование дополнительных накладок или бруса с большим сечением, чем планировалось. Важен и вес всей стропильной системы. В этом случае расчет ведется с учетом не только сечения пиломатериалов, но и плотности и влажности древесины, определяется расстояние шага между стропилами.

На сегодняшний день существует специальная классификация нагрузок на кровельную систему:

  1. Основная нагрузка касается веса стропильной конструкции, температуры нагрузки, снеговых и других погодных факторов.
  2. Дополнительная нагрузка касается расчетов влияния ветра и гололеда.
  3. Форс-мажорные нагрузки связаны с техногенными обстоятельствами (современная кровля должна выдержать все).

Важно грамотно рассчитать угол наклона скатов. При стандартной ширине дома в 6-8 м угол скатов составляет 45 градусов, но этого мало для пространства в мансарде. При угле наклона в 60 градусов конструкция обойдется дороже, но вся крыша будет выполнена удачней. При 45 градусах наклона можно выбирать любые кровельные материалы.

Если двускатная крыша изначально планируется асимметричной, то в чердачном пространстве можно спокойно обустроить жилую мансарду, но для этого надо посчитать полезную площадь. Выбирается обычно стандартная двускатная крыша. При этом важно учесть нагрузки на крышу из-за ветра и снега. При увеличении угла наклона скатов увеличится и расход материалов.

Но и эксплуатационные характеристики такой кровли будут выгодно отличаться. Если планируется возвести двускатную крышу с неравными углами скатов, то все работы можно выполнить в оригинальном дизайне. Тем не менее, при проектировании лучше отталкиваться от классической конструкции в виде симметричной кровли с равнобедренным треугольником в основании.

Шаг стропил, используемый при создании крыши, является одним из основополагающих при возведении конструкции. Существует зависимость шага стропильной системы от кровельного материала. В качестве последнего используется профнастил, шифер, мягкая кровля или металлочерепица.

Шифер для кровли используется повсеместно. Этот кровельный материал отличается относительной прочностью, невысокой стоимостью и устойчивостью к температурным перепадам. Однако материал обладает определенным весом, соответственно, необходимо обеспечить крышу мощной стропильной системой. Стоит учесть, что для шиферной кровли должно быть не менее трех точек опоры (по центру и по краям).

В последние годы достаточно большое распространение среди кровельных материалов получила металлочерепица. Материал прост в монтаже и отличается привлекательным внешним видом. Металлические листы для кровли удобно использовать, так как они имеют малый вес. В связи с этим расстояние между стропилами может быть большим (например, 600-950 мм с сеченным брусом 150х50 мм).

Покрытие из профнастила может быть выполнено из оцинкованного стального листа со специальным защитным покрытием (от внешних погодных воздействий). Современный профнастил отличается по цвету, ширине гофры. Внешне такое покрытие отличается по дизайну. Шаг между стропилами под профнастил будет зависеть от вида профиля, от углов наклона и конфигурации крыши. Для стропильной системы в этом случае используется брус сечением 50-75 мм. Это может быть и доска 20-50 мм шириной.