Стропила — традиционный способ обустройства кровли. Они собираются из удлинённых деревянных брусьев, которые обычно имеют уклон от центральной балки конька.
Стропильная система обязательно соединяется с внешними стенами строения.
Возведение крыши с использованием стропил представляет собой сооружение деревянного каркаса, каждая часть которого тщательно измеряется и отрезается по размерам, после чего стягивается под нагрузкой.
Устройство деревянного каркаса кровли
Если вкратце, то стропила используются для поддержки сооружения крыши и её кровельного настила. Если вы строите новый дом, гараж или техническую/хозяйственную пристройку к уже существующему зданию, то одно из важнейших решений, которые приходится принимать, — это выбор способа поддержки кровли. Во многих случаях оптимальным решением будет установка стропил.
Стропильная система включает в себя:
Два основных внешних бруса, которые предназначены для поддержки конструкции крыши.- Центральный продольный брус – конёк крыши.
- Совокупность наклонных поперечных брусьев, угол установки которых должен совпадать с углом ската кровли.
- Горизонтальные доски обрешётки/контробрешётки, служащие основой для настила чердачного пола.
- Стальные стяжные скобы, предназначенные для соединения каждого поперечного бруса с внешней рамой стропильной системы.
- Рёбра жёсткости (опционально), которые устанавливаются в местах повышенных нагрузок на кровлю. Такие рёбра, например, предусматриваются в тех случаях, когда на крыше будет монтироваться резервуар для сбора дождевой воды или система солнечных батарей.
Во многих случаях стропильные конструкции эффективнее ферм. Основные преимущества:
- Допускают значительное увеличение высоты чердачного помещения, вследствие чего чердак можно приспособить под дополнительную комнату или в качестве склада сезонных вещей.
- Универсальность. Стропила изготавливаются и собираются непосредственно на стройплощадке, поэтому при доставке компонентов сооружения логистические проблемы отсутствуют.
- Идеально подходят для небольших строительных проектов домов или пристроек к ним, поскольку подгонка брусьев производится прямо на месте.
- Сокращение времени проектирования, поскольку нет необходимости в детальной проработке всей конструкции.
Важно: стропильная система разрабатывается под конкретное планировочное решение дома (как правило, небольших размеров).
Виды стропил
Поскольку стропила определяются как наклонные элементы кровли, то основная часть каркаса строится в соответствии с выбранным типом крыши. Кровельные стропила — это элементы кровли, поэтому они подразделяются на горизонтальные и наклонные.
Размеры стропил зависят от геометрических характеристик кровли. Низ опирается на раму, которая является связующим звеном между стеной и крышей. Верх (конёк) крепится к наклонным элементам одним из множества способов, определяемых типом кровли – скобами или гвоздями.
По расположению, форме и размерам стропила бывают:
- Обычные/прямые, которые идут под углом в 900 от верхней части стеновой плиты к коньку крыши, но имеют и наклонные элементы (которые поддерживаются обрешеткой), а также горизонтальные подкосы. Располагаются на расстоянии от 300 до 450 мм от центра, в зависимости от материала кровельного покрытия. Чем больше высота прямого участка, тем выше будет чердак дома. Монтаж стропил традиционного исполнения обычно не встречает каких-либо сложностей.
- Криволинейные (наклонные). Каждая доска в этом случае состоит их двух элементов, образующих переменный по углу скат крыши. Архитектурная выразительность увеличивается, но для обустройства потребуются специально подготовленные пиломатериалы. Технология их подготовки достаточно сложна.
- Каркасы горизонтального типа, которые используются при строительстве плоских крыш строений, не предусматривающих наличие вспомогательных помещений под кровлей. Наиболее просты в изготовлении и монтаже. Представляют собой ряды поперечных досок, попеременно прикрепляемых то к верхней, то к нижней части продольных брусьев.
Для обеспечения необходимой жёсткости сечение продольных брусьев должно быть развёрнуто в положение «на ребро».
Встречаются также и комбинации все вышеперечисленных типов.
Требования к опоре
Общие технические требования к деревянным элементам, используемым при строительстве гражданских зданий и сооружений, приводятся в ГОСТ Р 56705-2015. Они в полной мере касаются и стропил.
Выбор конструкции и геометрических размеров досок и брусьев проводится с учётом толщины стен, угла скатности крыши, высоты объекта и его архитектурного дизайна. В расчёт принимается также долговечность крыши и её стойкость от перепада внешних температур, интенсивности осадков и ветровых нагрузок.
Важно: на завершающем этапе обязательно учитывают также вопросы эксплуатационной безопасности сооружения.
К правилам, применяемым при строительстве крыши со стропилами, относятся:
- Оптимальный угол наклона поперечных брусьев. Уклон крыши дома обычно определяется пролётом боковых стен и конструкцией кровли. Однако этот параметр всегда зависит от погодных условий. Например, если зимой в вашем районе выпадает много снега, а в тёплую пору года – дождя, то уклон крыши должен гарантировать, самопроизвольное соскальзывание влаги с крыши.
- Расстояние между стропилами. Они должны быть достаточно прочными, чтобы удерживать суммарный вес обшивки крыши и расположенных на ней кровельных элементов (шифера, черепицы, профилированного настила). Чем ближе стропила друг к другу, тем прочнее будет крыша.
- Тип древесины. Часто поместным условиям стропила изготавливают из определённых пород дерева, например, если, сосны или лиственницы. В зависимости от физико-механических характеристик пиломатериала стропила обеспечат крыше ту или иную дополнительную поддержку.
- Минимально допустимые размеры поперечного сечения всех элементов. По мере уменьшения уклона крыши увеличивается весовая нагрузка на стропила. Для крыш с малым скатом строительные нормы и правила могут потребовать увеличенного размера сечения.
ГОСТ Р 56705-2015 предусматривает определённые требования к мауэрлатам (опорным конструкциям наклонных брусьев), к самим брусьям, доскам рамы и подкосам. Они касаются несущей способности элементов, их влажности, допускаемых напряжений, несущей способности и т.п.
Типы конструкций и их чертежи
Стропильные системы отличаются типом устройства в зависимости от разновидности крыши. К основным типам каркасов относят наслонные, висячие и шатровые виды.
Висячие
Находят применение при возведении многоуровневых крыш. Представляют собой структурные элементы крыши на пересечении двух поверхностей, которые образуют раму. Такие стропила идут от конька к углам стен, поддерживающих кровельное покрытие. Характеризуются закреплением только по двум точкам, среднее поддерживающее звено отсутствует.
Могут быть горизонтальными и наклонными, иметь промежуточные горизонтальные брусья.
Несущая способность висячих стропил невысока, поэтому их используют при строительстве домов малых размеров, пристроек, оранжерей. Однако простота конструкции и отсутствие многих элементов, обязательных для установки в стропильных системах иных типов, обеспечивают малую трудоёмкость работ и экономию по номенклатуре приобретаемых пиломатериалов.
С другой стороны, малое количество точек закреплений налагает повышенные требования к прочности соединительных элементов.
Наслонные
Характеризуются наиболее традиционным использованием составляющих элементов. Используются в основном для создания двускатной крыши. Этот тип начинается от внешней стены и продолжается до коньковой доски. Размеры составляющих элементов определяют высоту крыши и уровень размещения коньковой доски. В зависимости от ширины строения может понадобиться дополнительная опора, которая располагается по продольной оси симметрии.
Разновидностью наклонных стропил являются вальмовые, угол ската которых составляет 450. Вальмовые стропила устанавливают на угол стены или фундамента и доводят до коньковой доски. Этот тип используется для отделки конца крыши, где она встречается с торцом здания.
Шатровые
Готовятся под крышу, у которой все четыре стороны наклонены вниз от вершины под одинаковым углом. У шатровых стропил нет фронтона или плоского торца. Характеризуются простотой возведения, поскольку все стены имеют одинаковую высоту.
Существует несколько типов и стилей шатровой системы:
- Пирамидальные (или квадратные) с единственной вершиной.
- Мансардные, угол каждого ската которых может различаться между собой. Нижний уклон обычно круче верхнего.
- Комбинированные, когда, наоборот, нижний уровень образуется более пологим склоном. Возможна и другая комбинация, когда шатровые стропила образуют впадины – места, где две плоскости крыши встречаются и выступают вниз.
При строительстве вполне вероятно, что для завершения строительства кровли может быть реализована комбинация нескольких типов стропил.
Требования к материалам
Типы древесины, используемые для строительства, зависят от их доступности в данной местности. Но, как правило, для изготовления используются три основных вида древесины: ель, желтая сосна и красный кедр. Эту древесину можно укрепить путем нанесения клея или ламинированием более тонких частей, склеенных вместе, чтобы сформировать брус увеличенного, против стандартного, размера поперечного сечения.
Перед применением брусья тщательно просушивают: влажность пиломатериала не должна превышать 20%.
Важно: допустимо применение планок из клееного шпона. Их длина может быть до 5 раз длиннее, чем стандартного деревянного бруса.
Помимо дерева, иногда встречаются рекомендации по установке металлических ферм, элементы которых изготовлены из строительных марок сталей.
Несмотря на заверения производителей, такие прутки не являются адекватной заменой дереву, поскольку они не только увеличивают массу всей конструкции, но и усложняют процесс монтажа стропильной системы.
Неудачи со стальными конструкциями объясняются тем, что металл не является материалом, который может противостоять нагреванию так эффективно, как дерево. Ещё хуже дело обстоит с коррозией и электробезопасностью. Поэтому, чтобы избежать проблем в будущем, лучше выбрать дерево вместо металла.
Для изготовления напольной обрешётки и контробрешётки используются доски из массива древесины. Преимущественно используются хвойные породы, причём сосна лучше, чем ель. Более дорогой вариант – лиственница. Эти породы уже естественным образом (выделяющейся смолой) защищены от гниения. Доски кладут бок о бок, чтобы затем соединить их с брусьями стропильной системы. Затем элементы можно надёжно закрепить с помощью гвоздей или стальных скоб.
Основную обрешётку рекомендуется выполнять из досок прямоугольного поперечного сечения 30×100 мм, контробрешётку чаще делают из квадратных брусьев размерами 50х50 мм.
Изготовление своими руками
Рассмотрим основные этапы обустройства на примере обычной системы с наклонными брусьями.
- Чтобы рассчитать длину стропил, вначале надо измерить дом. Проще всего это сделать с помощью лазерного дальномера. Просто наведите инструмент на один конец стены и нажмите кнопку. Затем наведите дальномер на дальний конец той же стены и снова нажмите кнопку. Расстояние отобразится на индикаторе прибора.
Если у вас нет лазерного дальномера, можно применить и обычную рулетку. Когда строится небольшое сооружение, можно обойтись и без замеров.
- Далее определяется длина каждого из общих стропил. Значение измеренной ширины дома делится на 2 и от полученного значения отнимается ширина коньковой доски. Затем рассчитывается уклон крыши.
Для расчета длины каждого стропила можно использовать онлайн-калькулятор кровли, например, этот.
- Для стропил на коротких торцах дома из общей длины здания необходимо вычесть длину коньковой доски. Результат укажет длину каждого из продольных стропил.
- Размечаем места, где на общих стропилах нужно вырезать пазы. Для этого намечаем карандашом наклонную отвесную линию на деревянном брусе, чтобы найти место, где необходим гребневой надрез. Потом сделаем отметку под выемку.
- Отметим месторасположение щели, которую нужно вырезать, чтобы брус мог поместиться поверх стены. Место среза размечаем на всех элементах, для обеспечения точности замеров используем отвес.
- Отрезаем все стропильные брусья в размер, первый из них используем в качестве эталона по длине. Количество стропильных досок должно быть достаточным, чтобы они располагались не далее 500 мм друг от друга. Все пропилы должны быть параллельны стене и допускать выступ стропил на крышу не менее 200 мм.
- Теперь можно приступать к сборке системы. Для этого последовательно прикрепляют 4…6 центрирующих стропил и поднимают коньковую балку на место её установки в верхней части крыши. Для монтажа коньковой балки устанавливают 4…6 общих стропил в назначенных местах (вдоль двух самых длинных стен) и надежно прибивают их к стене. Теперь коньковую балку можно поднять на нужную высоту.
- Следующий шаг – фиксация конькового бруса: его надо прибить между центрирующими деталями. После этого устанавливается ещё несколько обычных стропил, которые прибиваются к стенам. Эти элементы будут поддерживать балку конька. При установке и креплении вам потребуются 2…3 помощника, которые должны придерживать центрируемые конструкции.
Аналогичным образом ведётся сборка и остальных составляющих стропильной системы (обычно вдоль короткой стены дома устанавливают только один стропильный брус). Собранная конструкция должна держаться самостоятельно от конькового бруса.
Заключение
Используя данные советы и рекомендации, можно самостоятельно выбрать подходящую именно вам схему стропильной конструкции, исходные материалы и крепёжные детали, подогнать элементы и выполнить их успешную сборку. При должной тщательности и регулярном обслуживании установленная вами сборка прослужит не менее 40…50 лет.
