Установка стропил

Стропила являются несущим элементом всей конструкции крыши, поэтому их установка — один из важнейших этапов строительства, наряду с другими фундаментальными работами. Ответственность состоит в том, что они - основа кровельной конструкции, а значит ошибки на этом этапе "обнулят" пользу последующих действий.

Тем не менее, при соблюдении норм и правил в процессе монтажа, а также технологических особенностей на моменте проектирования весь каркас будущей крыши может быть изготовлен и установлен самостоятельно. Рассмотрим список основных технологических рекомендаций и этапы сборки кровельной базы.

Элементы стропильной системы

Приведём список основных составных элементов стропильных конструкций:

• Прогон: брусья, являющиеся опорой для стропильных ног, располагаются горизонтально, вдоль кровли. Выделяют боковые прогоны (располагаются посреди стропильных ног) и коньковые прогоны (располагаются на вершине кровли)
• Мауэрлат: основа кровельной конструкции, выполненная из брусьев и играющая роль фундамента для крыши. Мауэрлат крепится по периметру стен, в деревянных домах для этого достаточно верхней обвязки стен. Является распределителем нагрузки для всей конструкции крыши, предотвращает опрокидывания.
• Ноги: брусья, удерживающие обрешётку, которая укладывается по скату, выполняют роль скелета крыши. Внизу стропильные ноги связываются с мауэрлатом, вверху с коньковым прогоном. Лежень: лежащий горизонтально закреплённый брус. Выполняет функцию распределения давления по несущим структурам общей конструкции дома.
• Ригель: практически лежень для крыши; горизонтально закреплённая балка, выполняющая функцию опоры для несущих фрагментов стропильной системы.
• Кобылка: участок доски, служащий удлинителем для для нижней части стропильных ног. Образует свес крыши.
• Нарожник,: укороченные стропильные ноги, обеспечивают поддержку участка ската, который находится между наклонной стропильной ногой и свесом.
• Затяжка: брусья, лежащие горизонтально поперёк конструкции, стягивают в поперечном сечении ноги стропил. Выполняют функцию жёсткого фиксирования ног для предотвращения распирания стен по горизонтали. Уменьшает таким образом нагрузку на стены.

Виды стропил

Выделяют три вида стропил: наслоённые, распорные (висячие) и комбинированные. Выбор стропильной конструкции обуславливается условиями региона постройки, выбранным типом кровли и материалами перекрытия.

1. Наслонные стропила устанавливаются в домах, в которых имеются дополнительная несущая стена или же дополнительная (промежуточная) столбчатая опора. На этих участках фиксируются средние части стропильной системы, нижние края фиксируются на внешних стенах.

2. Распорные (висячие) стропила не требуют дополнительных опор и простенок для своей конструкции, опора создаётся исключительно за счёт внешних стен дома. Ноги стропил такого типа работают на изгиб и сжатие. Стропильная система этого вида создаёт распирающее усилие по горизонтали, которое передаётся стенам, для снижения нагрузки у основания стропил монтируют затяжки (металлические или деревянные). Распорные стропила подходят для конструирования мансард или при пролётах на крыше 8-12 м без наличия дополнительных опор.

3. Комбинированные стропильные системы состоят из первых двух вариантов конструкций вместе. Основное преимущество по сравнению с раздельными типами в том, что они дают люфт при организации внутренних опор помещений под установку кровли. Это позволяет маневрировать при увеличении внутреннего пространства дома, оказывается весьма удобным, когда проектируют залы со вторым светом. На участках с промежуточными опорами устанавливают наслоённые стропила, на участках без них - распорные, в итоге вся система с несколькими пролётами грамотно закрывается.

Особенности монтажа

Разные крыши добавляют свои нюансы к монтажу стропильных конструкций, поэтому их следует рассматривать отдельно в каждом случае, учитывать технические характеристики и требования. От выбора крыши зависит выбор стропильной системы, порядок её сборки и дополнительные элементы в виде опор, стяжек, усилителей или их отсутствия.

Двускатные крыши

В соответствии со стандартами строительства, угол наклона двускатной крыши может составлять до 90 градусов. Выбор угла зависит от погодных условий в регионе постройки: более крутые скатные системы устанавливают в местностях с обильными осадками, более пологие на территориях, подверженных сильным ветрам - снижает нагрузку на сооружение и предотвращает механические воздействия.

Наиболее распространены конструкции с углом наклона 35-45 градусов, что составляет "золотую середину": нагрузка по периметру здания оптимальна в соотношении с расходом строительных материалов на нужды.

При этом помещение под потолком будет достаточно холодным, что исключает возможность оборудования чердака в жилую комнату. Для двускатных крыш выбирают распорные и висячие стропила.

Шатровые крыши

Скаты шатровых крыш в соответствии со стандартами строительства имеют одинаковые углы наклона и площади. Стропила сходятся в одну точку, что не оставляет места для конькового прогона — это серьёзно усложняет процесс монтажа системы.

Шатровая система будет целесообразна при реализации двух обстоятельств: если ваше основание конструкции здания имеет форму квадрата, а в центре вы устанавливаете дополнительную стену или опору, на которую фиксируете стойку поддержки точки схода ног. В принципе допускается обходиться и без данной стойки, но в таком случае стропильную систему следует дополнять модулями затяжек.

Ломаные крыши

Ломаные кровли возводят, если планируют обустраивать большую мансарду. Монтаж стропильной конструкции можно условно поделить на три этапа, которые следуют последовательно друг за другом.

Для начала ставят п-образную часть - воздвигают опоры для прогонов, которые будут удерживать ноги. Обосновывают данную часть на балках перекрытия.

Следом ставят как минимум три прогона: два устанавливаются в углы каркаса, коньковый устанавливается по центру перекрытия мансарды. Завершается монтаж конструкции установкой ног.

Вальмовые крыши

Скаты вальмовых крыш располагаются под углом не более 40 градусов, при этом в монтаже участвуют диагональные (накосные) стропила, направленные к углам дома. Дополнительные прогоны принято усиливать, поскольку основная нагрузка придётся на них.

Накосные элементы изготавливаются из прочного бруса и сдвоенной доски. Стыки элементов принято подпирать стоками для повышения надёжности конструкции в целом. Опоры должны размещаться на расстоянии четверти длины больших стропил от конька. Если кровля двускатная, то на месте фронтонов монтируются короткие стропила. Если кровля четырёхскатная, она может задействовать достаточно длинные накосные элементы, поэтому под стропильную конструкцию ставят вертикальную стойку, опирающуюся на балку перекрытия.

Для дополнительной опоры используют шпренгель, который иногда усиливают подкосами. Эта балка устанавливается в углах крыши и фиксируется на расходящихся от него стенах.

Как установить стропила к мауэрлату

Для монтажа стропильной конструкции на здание, поверх стен устанавливается специальный брус, который называется мауэрлат. В том случае, если кровельная конструкция состоит из металлических изделий, используется стальной двутавр или швеллер. При кровельных работах для дома, построенного на основании деревянной конструкции, в качестве мауэрлата используется верхний ряд брёвен.

Мауэрлат — это базовая часть кровельной конструкции, служащая своеобразным фундаментом для стропил. Поэтому качество соединения мауэрлата со стропилами является одной из самых важных и ответственных вещей в монтаже всей кровли.

Прежде чем начать сам процесс монтажа производится проверка качества установки мауэрлата, надёжность его крепления к несущим стенам. Затем — осуществляется проектирование крепежанты.

При монтаже стропильной : выбирается тип крепления, подбираются соответствующие метизы и другие расходные элемеконструкции к мауэрлату важно контролировать не только качество крепления, но и выдерживать уровень стропил, чтобы они составляли идеально ровную конструкцию.

Точка крепления стропильной ноги к мауэрлату называется опорный узел. Опорный узел характеризуется такими характеристиками:

Тип упора:

• Врубка;
• Нашивка бруска;

Тип соединения:

• Скользящее. Стропило может немного двигаться по поверхности мауэрлата;
• Жёсткое. Стропило фиксируется к мауэрлату посредством жесткого крепления крепёжными элементами: болтами, саморезами, гвоздями;
• Методом запила. Основание стропильной ноги помещается в специальный паз, предварительно запиленный в мауэрлате.

Выбор типа опорного узла зависит от множества параметров, которые тщательно анализируются проектантами во время создания проекта кровли: веса проектируемой кровельной конструкции, материала, из которого изготовлены стропила и мауэрлат, угла наклона кровельной конструкции, ширины пролётов между стропилами и других.

Рассмотрим типы крепления стропил.

Скользящее соединение

При монтаже стропильной конструкции, которая состоит из натуральной древесины, важно учитывать её естественные особенности. В ходе эксплуатации дерево может усыхать, давая тем самым усадку и вынужденно меняя геометрию кровельной конструкции, нарушая её монолитность и выдержанность одного уровня между разными стропильными ногами, грозя нанести урон состоянию несущих стен и крыше здания.

Чтобы сгладить этот эффект, необходимо предоставить древесине некоторую степень свободы. Скользящий метод крепления стропила даёт возможность стропильной ноге двигаться, что сохраняет безопасность конструкции.

Виды скользящих соединений

Кровельщики используют следующие типы скользящих соединений:

• Закрытое соединение;
• Съёмное;
• Соединение с прорезью.

Процесс монтажа при скользящем креплении

Основной элемент скользящего соединения — стальной уголок, по направлению которого будет двигаться стропило. При выборе скользящих соединений закрытого и съёмного типа в первую очередь на мауэрлат крепится болтами именно он. Затем — пластина, выполняющая функцию направляющей, которая прикрепляется к стропилу посредством проушины или крючка.

В том случае, если мауэрлат изготовлен из бревна, то уголок крепится прямо напротив места, где стропильная нога касается поверхности мауэрлата. В том случае, если для мауэрлата выбран брус, он крепится просто на его горизонтальную плоскость.

При выборе типа соединения с прорезью, уголок крепится к стропилу параллельно углу наклона, а та сторона уголка, в которой расположена прорезь — крепится к мауэрлату через напрессованную шайбу. При креплении уголка к стропилу с помощью самореза важно помнить, что при малейшем движении на крепёж будут оказываться значительные нагрузки. Поэтому не стоит его закручивать в древесный массив намертво, следует оставить небольшое пространство, чтобы он не вытягивался из отверстия. Чтобы обеспечить максимально большой ход стропила, все крепежи должны быть установлены в соответствующее положение.

Также, при скользящем креплении, желательно сделать пропил в мауэрлате равный основе стропильной ноги. Это делается для того, чтобы жёстко зафиксировать движение стропильной ноги вдоль своей продольной оси и чтобы обеспечить одинаковый уровень расположения стропил, который не будет изменяться из-за разной площади контакта основы стропильных ног и мауэрлата.

Жесткое соединение

При жёстком типе соединения стропильной ноги и мауэрлата используются такие виды креплений:

• Металлическая лента. Отрезок металлической, как правило, стальной ленты опоясывает основание стропила и мауэрлат и крепится жёстко гвоздями или саморезами;
• Проволока. Используется в качестве дополнительного элемента крепежа. Основание стропила несколько раз опоясывается проволокой, которая затем сплетается в один массив и крепится к болту, закрученному в мауэрлат;
• Саморезы или гвозди. Гвозди или саморезы забиваются или вкручиваются в основание стропильной ноги сбоку и сверху таким образом, чтобы проникнуть в брус мауэрлата;
• Шпильки или болты. После установки стропильной ноги на мауэрлат, просверливается отверстие, в которое вставляется болт. Шляпка болта или гайка, одеваемая на шпильку, обязательно должны ложиться не на голую поверхность древесины стропила, а на предварительно надетую на болт шайбу. Таким образом предотвращается повреждение древесины. Этот способ гарантирует максимально жёсткое крепление, хотя и является очень трудоёмким;
• Скоба. Забивается сбоку, один конец — в мауэрлат, а другой — в стропило;
• Пластина. Используется аналогично скобе, только крепится с помощью гвоздей ли саморезов;
• Уголок. С помощью саморезов в точке стыка стропила и бруса мауэрлата, одна сторона уголка крепится к стропильной ноге, а другая — к мауэрлату.

Тип крепления выбирается проектантами на основании анализа параметров кровельной конструкции: веса, угла наклона крыши, материала, из которого изготовлены стропила, мауэрлат и несущие стены.

Технологии нашивки упорного бруска при соединении стропила к мауэрлату

Чтобы обеспечить равномерное прилегание поверхности основания стропильной ноги к брусу мауэрлата и, соответственно, равного распределения давления на основание, к нему пришивается специальный брус. Чтобы брус лежал плотнее в основании стропильной ноги, иногда делают небольшую выборку с формированием упора.

Место установки упорного бруска стропильной ноги может отличаться в зависимости от замысла инженера. Это может быть как та часть бруса, которая выходит вовнутрь кровельной конструкции, так и верхняя, вертикальная плоскость. В том случае, когда упорный брус крепится к внутренней, вертикальной поверхности, делается угловой запил.

В качестве материала для изготовления упора, как правило используется деревянная доска из качественной древесины без сучков. Он крепится с обеих или только с одной стороны от стропильной ноги. Также, можно вставить упор в предварительно прорезанный в основании стропильной нории, поперечный паз. Для того, чтобы упор был надёжнее и долговечнее, он должен быть установлен таким образом, чтобы вектор нагрузок был направлен поперёк волокон древесины.

Жесткое соединение посредством врубки

Жесткое соединение посредством врубки в брус мауэрлата подразумевает, что в основании стропильной ноги делается запил в форме буквы П, на который стропило и садится на мауэрлат. Таким образом обеспечивается высокий уровень фиксации конструкции. Зуб, который блокирует движение стропильной ноги, должен размещаться на внутренней стороне мауэрлата. Также, такой способ соединения можно комбинировать с упорными брусками.

Такой способ соединения применяется только в том случае, если угол наклона крыши невысок и нагрузка на основание стропильной ноги невелика, а ширина стропила позволяет делать запил без риска поломки. В другом варианте нужно будет спиливать основание стропила заподлицо к брусу и выносить его за несущую стену при установке на стропильную ногу бруска – кобылки.

Полезные советы

• Все элементы крепежа, с помощью которых стропила крепятся на конструкционные узлы должны быть высокого качества, и покрыт антикоррозийным покрытием для обеспечения долговечности службы. Это вызвано большими нагрузками, которые испытывают стропила в месте опоры;
• Правильно выбирайте и используйте элементы крепежа и метизы. Болты следует использовать только вместе с шайбами для того, чтобы избежать повреждения древесины и погружения головки в материал — это приводит к потере стойкости конструкции. Необходимо использовать гвозди с насечками, расположенными в поперечном сечении — они плотнее располагаются в древесине и лучше держат конструкцию;
• Разнообразные элементы крепления стропил должны быть размещены по обе стороны: уголки, пластины и крепления скользящего типа только так могут обеспечить надёжность конструкции. Используйте разные способы фиксации для более надёжного крепления.
• Не игнорируйте дополнительные способы крепления, особенно — при креплении стропил посредством скользящей конструкции;
• Не используйте для стропил древесину низкого качества и низкой сортности. Внимательно следите, чтобы в местах крепления и опорных зонах отсутствовали дефекты и повреждения материала, сучковатость и трещины — это может серьёзно повлиять на стойкость всей конструкции;
• Следует ответственно относиться к процессу проектирования кровельной конструкции, разметки древесного материала согласно чертежам. Для качественной и точной разметки используйте шаблоны — таким образом запилы будут одного размера и позволят быстро и точно монтировать конструкцию. Высокая точность проектирования и дальнейшего монтажа конструкции избавит от необходимости использования подкладок, что в свою очередь, гарантирует высокую устойчивость всей кровельной конструкции в долгосрочной перспективе;
• Прочность мауэрлата имеет большое значение. Поэтому проведение конструкционного вмешательства в материал стропила нужно осуществлять исключительно в районе стропильной ноги. Глубина запила не должна быть больше, чем треть толщины стропила, иначе стойкость стропила окажется под угрозой. В том случае, если соблюдение этого требования является невозможным, нужно добавить кобылку.

Основные узлы для соединения

Ноги стропильной пары соединяются вверху кровельной конструкции, как правило, посредством конькового узла. В этом месте крыши возникают максимальные нагрузки, которые могут быстро деформировать стропильную систему.

В коньковом узле кровельной конструкции применяются такие способы крепежа:

• Крепление встык. При таком варианте крепления один край стропильной ноги подвергается опиливанию, чтобы при соединении со второй ногой образовался угол. Для крепления ног между собой и создания надёжной стропильной конструкции применяются гвозди. Гвоздь забивается под углом таким образом, чтобы проникнуть в материал обеих ног стропила. Также, используются пластины из металлической ленты с заранее просверленными отверстиями для саморезов. Пластинами плотно фиксируется соединение ног стропила и крепится посредством саморезов. Также для этого можно использовать гвозди;
• Крепление на балку. При таком варианте крепления используется специальный брус — коньковый пробег. Стропильные ноги при этом варианте крепятся не между собой, а к коньковому пробегу. При этом конек образует плоскую верхушку крыши;
• Крепление стропил внахлёст. Стропильные ноги при таком способе соединения крепятся между собой внахлёст с помощью болтов или шпилек. Обязательно используются шайбы, чтобы избежать повреждения древесины;
• Крепление в паз. В одной стропильной ноге делается специальный выпил, а в другой — шип, которые должны совпадать между собой. Конструкция дополнительно закрепляется гвоздями;
• Крепление в полдерева. Этот способ проще, чем крепление в паз. В стропильной ноге в месте конькового соединения делается выпил, по глубине достигающий половины толщины стропильной доски. Затее стропильные ноги соединяются между собой посредством гвоздей. Получается узел с высокими характеристиками прочности соединения.

Технология монтажа конькового узла в полдерева

Обратите внимание! При работе с натуральной древесиной, важно помнить, что она имеет свойство менять свою структуру и плотность в процессе эксплуатации, в первую очередь — из-за потери влаги. Поэтому любая крупная конструкция из натурального дерева, будь то кровля или сруб, будет трансформироваться со временем. Особенно явно это происходит во время первых лет после монтажа деревянной конструкции.

Часто усадка конструкции достигает 10-20 см, что может катастрофически сказаться на всём доме, вплоть до его частичного разрушения. Для того, чтобы избежать слишком негативных последствий, нужно использовать крепления подвижного типа. Такой тип крепления состоит из металлических пластин и стержней для их соединения.

Для того, чтобы коньковый узел сохранял стойкость и бы высокого качества, при монтаже достаточно использовать самые простые инструменты: крепёж, пила по древесине, карандаш для разметки, рулетка и уровень — для точности размеров. Во время крепёжных работ следует придерживаться следующих норм:

• Каждое соединение рассчитывается отдельно во время проектирования всей системы стропил. Поэтому всё нужно делать согласно чертежу;
• Все элементы крепления должны делаться с применением одинакового крепежа и по шаблону;
• Отверстия для саморезов болтов должны быть немного больше, чем крепёжные элементы. Это нужно для того, чтобы во время крепления не повредить структуру древесины;
• Элементы крепежа: гвозди, болты и саморезы не нужно вбивать и вкручивать вглубь древесины, чтобы не повредить её структуру и нес создать предпосылок для скапливания влаги;
• Все узлы крепления должны быть достаточно крепкими и надёжными, но при этом — сохранять некоторую гибкость;
• Все узлы после монтажа должны проверяться на качество крепления.

Секреты высокого качества стропил

• Для того, чтобы стропила были высокого качества, используйте только высококачественный древесный материал из качественных сортов древесины и без явных дефектов;
• Все измерения должны быть точными. Должны быть использованы только одинаковые элементы крепежа. Все стропильные ноги должны иметь строго одинаковые размеры;
• Помните — делая запил на мауэрлате, плотник сознательно идёт на снижение прочности стропильной системы на половину и даже выше.

После окончания монтажа стропильной системы наступает время установки других конструкций: утеплителей, решёток, внешних материалов кровли. Это совсем другой технологический процесс, для которого мы уже готовим очередной материал. Вам же, желаем хорошей работы, качественной древесины и надёжного крепежа. Пусть ваша крыша прослужит многие десятилетия.