Висячие стропила: конструкция и узлы

Этап #6 — выполнение свесов

Последний этап – свесы фронтонов. Их я решил сделать выносными, шириной 60 см, в стиле «шале». Пришлось сооружать выносной каркас с аутригерами (консольными прогонами).

Так как с выносами работать со стороны дома оказалось совсем неудобно, я смастерил некое подобие лесов. И уже с них осуществлял дальнейший монтаж.

Вначале я положил плашмя доски 200х50 мм по фронтонам. Поставил под них опоры – скошенные доски такого же сечения с шагом 60 мм, можно сказать сформировал таким образом фронтон.

Начало формирования фронтонных свесов

Закрепил свес над коньком (доску, выступающую за фронтон на ширину свеса – 60 см). Поднял и закрепил фронтонные доски по бокам свесов. Поперек смонтировал доски аутригеров. Установил лобовые (карнизные) доски 200х50 мм по длине скатов.

Стропильная система с широкими фронтонными свесами

Теперь стропильная система полностью готова к кровельным работам. Далее пойдет обрешетка, обшивка ОСБ и, как финишное покрытие, — укладка битумной черепицы.

Так сделал я, думаю, что у вас, при желании, получится не хуже. Впрочем, я не считаю свою конструкцию единственно возможной. Любая задача, особенно строительного плана, имеет несколько вариантов решения. И это – только один из способов сооружения стропильной системы. Наверное, один из самых простых и, как следствие, самых надежных.

Алексей

Из чего состоит система висячих стропил

Система подобного типа имеет несколько составных элементов. И ознакомиться с ними нужно обязательно, чтобы понимать назначение каждого из них и не запутаться в понятиях.

Висячие стропила с затяжкой

Таблица. Составляющие элементы системы.

Элемент	Описание
Стропильные ноги или стропилины	Это – основа системы. Именно благодаря им получается сформировать форму крыши, скаты. Создаются они из бруса (либо доски) сечением 50х150, 100х150 мм и ставятся с шагом около 60-120 см. Выбираемые размеры и шаг напрямую будут зависеть от параметров крыши, ее конструктивных особенностей, рассчитываемой нагрузки.
Конек	Место, где производится соединение двух скатов крыши. Обычно имеется дополнительная коньковая балка.
Затяжки	При помощи этих элементов, представляющих горизонтально расположенные между стропилинами балки, производится стягивание и усиление стропильных ног. За счет затяжек происходит компенсация нагрузки, испытываемой стропильными ногами.
Ригель	Своего рода затяжка, которая располагается возле конька крыши. Выполняется из очень прочного бруса, так как испытывает колоссальный уровень нагрузки.
Мауэрлат	Брус, который устанавливается на верхнюю часть несущих стен, на него опираются стропила. Помогает распределять вес всей кровли по периметру здания, что дает возможность фундаменту и стенам испытывать нагрузку равномерно. Для изготовления применяется брус сечением 100х100  или 150х150 мм. Интересно, что он может использоваться не всегда – некоторые типы крыш обустраиваются и без него.
Бабка	Элемент, который устанавливается под коньком кровли и предназначен для поддержки длинной затяжки.
Стойки и подкосы	Эти детали конструкции используются для строений, которые имеют слишком большие пролеты между несущими стенами. Необходимы для поддержки стропил, обеспечивая им минимальную нагрузку на изгиб, то есть не позволят им прогнуться и провиснуть.

Деревянная стропильная система

Окна для мансардной крыши

Мансарда отличается от обычных помещений тем, что ее стенами является стропильный каркас, который состоит из определенных кровельных поверхностей, что наглядно показано на чертежах мансардных крыш. Это влияет и на конструкцию окна для данного помещения, которое должно хорошо пропускать естественный свет, и одновременно удерживать нагрузку в виде сильных порывов ветра или обильных атмосферных осадков. Это связано с тем, что влияние погодных условий на наклонную часть крыши намного сильнее, чем на массивные несущие элементы здания.

Окно в мансардной крыше, фото наглядно это отображают, может располагаться в плоскости крыши, наклонно или вертикально, или быть в торце мансарды. Вертикальные окна в плоскости крыши могут быть выступающими над ней (дормер), или утопленными в помещение.

При монтаже и обустройстве кровли, стоит уделить особое внимание утеплению окон чтобы избежать образования «островков холода»

Наиболее популярным и простым в установке является наклонное окно в плоскости крыши. Оно способно пропустить максимальное количество естественного дневного света. После его монтажа поверхность крыши не меняется, а остается ровной. Однако такой вариант требует создания должной гидроизоляции примыкания. Здесь следует использовать специальные модели с армированным стеклом и усиленной металлопластиковой рамой.

Площадь оконного проема подбирается пропорционально углу наклона кровли. Ширина окна должна быть подобрана таким образом, чтобы элемент вписывался в расстояние между стропилами, не нарушая целостность конструкции. Если окно будет намного шире, тогда придется установить усиленную балку, которая будет соединять разрезанные стропила для установки окна. В этом случае, если одного неширокого окна недостаточно, лучше установить два соседних нешироких элемента, что обеспечит целостность стропильного каркаса.

Для установки окна-дормер требуется усложнение геометрии крыши, а именно требуется монтаж боковых и верхних ендов с последующей их тщательной гидроизоляцией. Также усложняется укладка кровельного покрытия.

Установку и утепление мансардного окна следует проводить по инструкции, чтобы избежать конденсата и появления влажности внутри помещения

Вертикальное окно, утопленное в помещение, целесообразно устраивать лишь, когда через него будет осуществляться выход на балкон. В остальных случаях это неоправданные значительные финансовые затраты (усложнение геометрии крыши) с получением минимального эффекта (недостаточное естественное освещение).

Самым простым, практичным и дешевым вариантом является установка окна в торце крыши. Это особенно актуально для дачных домов с мансардной крышей.

Соединительные элементы для стропильных систем

Раньше конструкции собирались на обыкновенных гвоздях и скобах, отдельные элементы соединялись в запил. Это довольно трудоемкие работы, требуют практических навыков. В настоящее время редко можно встретить мастеров, использующих старые технологии, промышленность выпускает большой выбор металлических креплений, упрощающих и облегчающих процесс строительства крыши.

Наименование соединительного элемента	Назначение
Держатель стропильной ноги	Предназначен для крепления стропильной ноги к верхнему венцу или мауэрлату. В зависимости от особенностей конструкции обеспечивает жесткое или плавающее соединение. Плавающее соединение позволяет стропильным ногам во время усадки дома скользить, при этом не появляются непредусмотренные напряжения в узлах стропильной системы, она сохраняет все свои первоначальные параметры. Жесткий держатель стропильной ноги используется в тех случаях, когда вероятность усадки деревянного дома минимальная.
Опора бруса	Элемент дает возможность соединять два бруса под прямым углом, при этом нет надобности делать соединение в полдерева. Надо помнить, что все соединения такого типа заметно уменьшают несущие способности элементов. Чем больше их запиливать, тем тоньше становится балка или доска, соответственно, отрезанная часть не работает.
Крепежные уголки	Могут быть равносторонними и разносторонними, обыкновенными и усиленными. Наиболее часто используемые крепежные элементы, универсального назначения. Могут применяться как самостоятельные элементы или в дополнение к другим методам фиксации.
Угловой соединитель	Фиксирует положение двух примыкающих плоскостей конструкции, работает на разрыв.

Детали для крепления стропил

Способы крепления стропильных ног

Кроме этих стандартных соединительных элементов, могут применяться шпильки для соединения верхней части стропильных ног. Такое соединение имеет одну степень свободы, что позволяет компенсировать колебания размеров деревянного дома.

Схема конькового соединения стропильной системы

Соединение стропил в коньковой части

Соединение стропил металлическими накладками и болтами

И еще один нюанс. Количество саморезов должно быть в разумных пределах. Если их очень много, то прочность пиломатериалом заметно уменьшится, они могут расколоться даже при относительно небольших усилиях.

Количество саморезов должно быть в разумных пределах

Термины, используемые при строительстве деревянных ферм

Стропила является несущей кровельной частью, в которой задействованы наслонные стропильные ноги, подкосы и вертикальные стойки, опорой которым служит мауэрлат.
Стропильная нога – часть стропилины.
Мауэрлат представлен в виде опоры для нескольких стропил или, по-другому, горизонтального бруса, укладываемого поверх стен для распределения по ним равномерной нагрузки крыши, важно понимать, зачем нужен мауэрдат.
Затяжка – балка, укладываемая горизонтально для соединения стропил и снижающая горизонтальное воздействие на них с целью придания устойчивости крыше, также используется как крепеж для балок.
Бабка – укрепляет стропила, кладется: нижняя часть — к затяжке; верхняя – как опора для стропил.
Распорка – брус, закрепляемый в качестве соединительного элемента между бревнами.
Подкос имеет вид наклонного бруса, используемого для того, чтобы поддержать балки перекрытия из дерева, опирающегося к горизонтальным деталям (стойкам и колоннам).
Конек – горизонтально расположенная балка на стыке кровельных скатов.

В строительстве узлы деревянной кровли можно распределить на несколько групп:

1. узел, соединяющий ноги с мауэрлатом;
2. узел, соединяющий ноги и элементы деревянной фермы для крыши, что делает конструкцию жестче и прочнее;
3. узел, где стыкуются части стропил, удлиняющиеся за счет него.

В зависимости от желаемого результата, стропила соединяются с мауэрлатом жестким, либо скользящим узлом. Следует помнить, что в некоторых случаях жесткий узел может даже разрушить конструкцию, как на фото, например, погодные условия способствуют сжиманию и разжиманию древесины, а из-за жесткого соединения наслонной системы могут деформироваться несущие стены, подвергаемые большим распорным нагрузкам.

Оптимальные размеры стропильной системы

При их изготовлении применяется второсортный лес. Подходит как брус, так и бревна, обтесанные с обеих сторон. Данные можно заложить в любую понравившуюся программу для проведения конкретных расчетов.

Усредненные значения для средней полосы следующие:

• Для возведения каркаса более чем в четыре с половиной метра – бревна сто восемьдесят на двести миллиметров. Брус сто на сто пятьдесят;
• Размер сто двадцать на сто восемьдесят оптимальный для пролета менее четырех с половиной метров. Брус сто на сто.

Значения мауэрлата соответствуют сто восемьдесят на двести. Для подкосов идет брус восемьдесят на восемьдесят.

Для больших пролетов – брус сто восемьдесят на сто восемьдесят.

Критерии выбора материала

Решая чем лучше покрыть крышу дома, и дешевле сделать конечную смету, приходится изучить немало вариантов. Выбирая материал для кровли, оценивают следующие параметры:

Вес

Первый параметр на который стоит обращать внимание. Дополнительный вес увеличивает нагрузку на конструкцию крыши, из-за чего потребуется укрепление стропильной системы и обрешетки; возрастет общая стоимость. Надежность

Материал должен быть практичным и долговечным, поэтому при его выборе учитывают погодные факторы. Разные виды кровельного материала по-разному ведут себя в сложных условиях (при морозе, жаре, сильном снегопаде или ветре). Несоблюдение правил сокращает срок службы покрытия

Надежность. Материал должен быть практичным и долговечным, поэтому при его выборе учитывают погодные факторы. Разные виды кровельного материала по-разному ведут себя в сложных условиях (при морозе, жаре, сильном снегопаде или ветре). Несоблюдение правил сокращает срок службы покрытия.

Декоративные качества. Кровля является важным декоративным элементом оформления дома. Цвет и фактуру выбранного материала можно подчеркнуть дополнительными деталями. Для металлической кровли подойдут кованые элементы, для черепичной – керамические.

Декоративный элемент крышиИсточник pinterest.com

Экономичность. Если задумана кровля сложной формы, не обойтись без бригады специалистов, способных выполнить сложный монтаж. Это может существенно повлиять на стоимость работ. Также на сложных кровлях увеличивается количество отходов.

Физические качества. При выборе оценивают гибкость материала. Если крыша будет металлической, на выбор повлияет вид металла и его толщина. В районах со снежными зимами необходимо помнить, что с разных материалов снег сходит по-разному (задерживается и слеживается на шершавой поверхности).

Вопрос шумоизоляции актуален для всех видов крыш. Шум может стать проблемой не только из-за особенностей кровельного покрытия (металлочерепицы или металлического листа). Неграмотно выполненный монтаж приводит к резонированию конструкции даже при небольших порывах ветра. Чтобы шум от дождя не превратился в проблему, используют несколько приемов:

• Устраивают звукоизолирующий слой. В большинстве случаев с этой функцией справляется утеплитель из минеральной ваты толщиной 200 мм.
• Используют кровельные материалы с шумопоглощающим эффектом.
• Устраивают изолированный чердак.

Крыша с чердачным помещениемИсточник dukesroofing.com

Общие советы по строительству стропильных систем шатровых крыш

Конкретные решения принимаются мастером с учетом размеров и особенностей конструкции шатровой крыши. Но для всех случаев есть общие рекомендации, выполнение которых гарантирует устойчивость конструкции.

Специфика шатровой стропильной системы

Дополнительные упоры накосных стропил

Строительные нормы и правила рекомендуют при длине элемента до 7,5 м устанавливать опору лишь в верхней части стропилины, при длине до 9 м боковой упор монтируется и в нижней части на удалении одной четверти от крайней нижней точки.

Опоры для диагональных стропильных ног

Вершина шатровой системы

Очень сложный с технологической точки зрения и самый ответственный с архитектурной точки зрения узел. Имеет два решения: стропильные ноги упираются на одну опору, установленную по центру здания, или друг о друга. Первый вариант обеспечивает максимальную устойчивость конструкции, но его установка требует наличия жесткой опоры. Оптимальный вариант – посредине здания есть несущая стена. Приемлемый вариант – во время сооружения потолочного перекрытия предусмотрены усиленные балки или лежни

При расчете параметров должны приниматься во внимание максимально возможные нагрузки на крышу и применяться коэффициент запаса прочности

Использование соединения лишь в верхних пятках накосных стропил без вертикальной опоры применяется только на небольших сооружениях. При этом одновременно используется комплекс специальных строительных мероприятий для увеличения жесткости конструкции.

Верхнее опирание наслонных стропил

Варианты опор для многоугольных шатровых крыш

Нарожники

Могут фиксироваться при помощи специальных нижних упоров, непосредственно к накосным стропилам или смешанным способом. Современные технологии позволяют фиксировать нарожники без врубки, что не только усиливает стропильную систему, но и значительно упрощает работы.

Способы крепления нарожников

Мауэрлат

Конструктивные решения шатровой крыши, особенно без центральной опоры, существенно увеличивают распорные нагрузки на мауэрлат. Такая ситуация требует его усиления, все узлы должны строиться по точным расчетам и с безусловным соблюдением строительных норм.

И, наконец, общая рекомендация – если у вас нет серьезного практического опыта строительства обыкновенных скатных стропильных систем, то браться за шатровую категорически не стоит. Это одна из самых сложных стропильных систем, все ее элементы настолько взаимосвязаны и взаимозависимы, что нарушение устойчивости одного становится причиной полного разрушения кровли. Шатровая стропильная конструкция не имеет полностью идентичных элементов, ко всем нужно подходить индивидуально.

Конструкция шатровой крыши

Стропильная система односкатной крыши

Такие крыши особенно популярны при строительстве дворовых построек — сараев, гаражей. Просто размеры строений позволяют использовать не очень мощные балки, причем балки требуются в небольшом количестве. При ширине строения до 6 метров, стропильная система односкатной крыши почти не содержит дополнительных усиливающих элементов (подпорок и прогонов), что выгодно. Также привлекает отсутствие сложных узлов.

Для Средней полосы России для пролета до 5,5 метров берут балки 50-150 мм, до 4 метров достаточно 50-100 мм, хотя по-хорошему, надо считать снеговую и ветровую нагрузку конкретно в вашем регионе, и, исходя из этого, определяться с параметрами балок.

Стропильная система односкатной кровли с малой величиной пролета (до 6 метров)

При расстоянии между стенами до 4,5 метров, односкатная крыша состоит из двух брусков мауэрлата, закрепленных на стенах, и стропильных ног, которые на мауэрлат опираются. Действительно очень простая конструкция.

При ширине пролета от 4,5 метров до 6 метров, требуется еще лежень, закрепленный на более высокой стене на уровне перекрытия и подстропильная нога, которая упирается в балку почти в середине. Угол уклона этой балки зависит от расстояния между стенами и уровня установки лежня.

Более сложные стропильные системы в односкатной крыше при ширине зданий более 6 метров. В этом случае оптимально, если дом спроектирован так, что внутри имеется еще она несущая стена, на которую опираются стойки. При ширине дома до 12 метров, фермы все еще простые, расходы на устройство кровли минимальные.

Устройство ферм односкатных крыш при ширине зданий более 6 метров

Для зданий шириной более 12 метров система становится сложнее — подстропильных ног становится больше. Кроме того, изготовление балок длиной более 6 метров — дорогое удовольствие. Если требуется увеличение только на ширину свесов кровли, балки доращиваются по краям кобылками. Это куски балок такого же сечения, соединенные с балкой и закрепленные по бокам двумя деревянными накладками длиной не менее 60 см, скрепленных болтами или гвоздями, допускают использование монтажных пластин.

Вариант сращивания стропил

Если общая длина балки получается более 8 метров, их обычно сращивают. Места стыка дополнительно усиливают, прибив доски или монтажные пластины.

Варианты крепления стропил к мауэрлату: скользящее слава вверху и жесткое вверху справа. Внизу справа вариант врезки без свесов (применяется очень редко)

Еще могут быть вопросы по способам крепления стропил односкатных крыш к мауэрлату. Принципиальных отличий нет. Все также в стропильной ноге делают вырез, которым брус упирается в мауэрлат. Чтобы не мучатся с каждой стропильной ногой, выравнивая ее посадку, выпилив первую, из куска доски, толстой фанеры или бруса делают шаблон, точно повторяющий полученный «выпил». Все последующие стропила запиливаются перед установкой. К ним в нужном месте прикладывается шаблон, обводится и выпиливается выемка требуемой формы и размера.

Это речь шла о жестком креплении стропильных ног к мауэрлату. Оно используется на всех зданиях, которые дают малую усадку. На деревянных домах такой способ крепления использовать нельзя — дом все время оседает или немного приподнимается, из-за чего может появиться перекос. Если кровля будет закреплена жестко, ее может порвать. Потому при устройстве односкатной или любой другой кровли на деревянных домах используют скользящее соединение стропил и мауэрлата. Для этого есть так называемые «скользячки». Это пластины, состояние из уголков, которые крепятся к мауэрлату и подвижно связанных с ними металлических полос, которые крепятся к стропильной ноге. Таких скользячек ставится по две на каждую стропилу.

Наслонные и висячие крыши деревянных домов

Висячие крыши

Используются только для небольших домов. Особенность таких конструкций – стропильные ноги упираются только о верхний венец или мауэрлат, а в коньке между собой. Дело в том, что дом не имеет внутренних несущих стен, позволяющих устанавливать надежные вертикальные упоры или горизонтальные прогоны. Для недопущения распирания стропилины фиксируются стяжками.

В некоторых случаях в качестве упора могут служить балки потолочного перекрытия

Но так поступать следует очень осторожно и только в том случае, когда прочность балок позволяет выдерживать дополнительные нагрузки

Висячие крыши

Схема — стропила со скользящей опорой и пропилами

Крыша с висячими стропилами

Наслонные крыши

Монтируются на больших строениях, дополнительная жесткость стропильной системы обеспечивается за счет подкосов или горизонтальных прогонов, установленных на лежне.

Наслонные крыши

Наслонные стропила

Угол наклона

При определении угла установки скатов учитывают ветровую нагрузку и массу осадков, которые будут скапливаться на поверхности. При увеличении угла снижается вес снега или воды, попадающей на кровлю, но одновременно растет сопротивление ветру с одновременным увеличением шума. При определении угла следует учитывать характеристики отделочных материалов и требования заводов. Оптимальным является значение в пределах 30…45°.

Минимальный угол наклона скатов в зависимости от материала:

от 6°	При монтаже ондулина
от 10°	При креплении мягких рулонных материалов
от 12°	При укладке профильного листа
от 14°	При отделке скатов металлической черепицей
от 20°	При укладке шифера или черепицы (жесткой или мягкой)

Угол наклона скатов зависит от материала крыши и ветровой нагрузки.