Срок службы кровельных конструкций определяется характеристиками стропил, поэтому к их установке нужно подойти со всей серьезностью. Работа по изготовлению и монтажу каркаса будущей крыши не настолько сложная, чтобы требовалось приглашать специалистов. Всё это можно выполнить самостоятельно, главное — в точности соблюдать технологические особенности кровель различных конфигураций.
И чтобы вам было проще справиться с этой задачей, вам не помешает вначале ознакомиться с правилами по разработке, расчету и выбору стропильной конструкции. Также вы должны соблюдать последовательность этапов монтажа «скелета» крыши.
Элементы стропильной конструкции
Строительные нормы требуют использования в конструкции стропильной системы определенных элементов, каждый из которых выполняет свою функцию:
- Мауэрлат. Главный элемент кровли. Он выполняет функцию фундамента крыши, устанавливается по периметру стен и равномерно распределяет нагрузку, не позволяя строению опрокинуться. Чаще всего для создания мауэрлата используется брус. Если стропила изготавливают в деревянном доме, то в качестве него используют верхнюю обвязку стены.
- Стропильные ноги. Важный элемент конструкции, который помогает поддерживать вес кровельного пирога. Пространство между стропилами должно быть заполнено теплоизолятором, а сверху на него устанавливается обрешетка.
- Прогоны. Это обычные брусья, которые укладывают горизонтально вдоль кровли. Они выполняют функцию опоры для стропильных ног. В строительстве используют несколько типов прогонов: коньковый, который располагается на самом верху кровли и помогает стропилам сохранять устойчивость, и боковые, которые располагаются в самом центре стропильных ног.
- Стойки. Выглядят как дополнительные упоры для конька и стропил. Их главная задача - взять на себя часть веса конструкции.
- Подкосы. Представляют собой наклонные брусья, которые служат подпорками для стропильных ног. Они помогают повысить жесткость и прочность сооружения.
Материалы для изготовления стропил
Обычно для создания стропил используют древесину хвойных пород — сосны, ели, лиственницы. Но это должен быть материал, обладающий определенными характеристиками. Особенно это касается влажности, уровень которой не должен быть выше 25%.
Работая с деревянной конструкцией, нужно помнить о ее серьезном недостатке — с годами стропила начинают терять свою форму, поэтому во избежание этого обязательно на несущую систему устанавливают металлические элементы.
Благодаря металлу конструкция стропил приобретает повышенную жесткость, но в то же время это уменьшает период эксплуатации деревянных деталей. Площадки и опоры из металла дают накапливаться конденсату, а это вызывает гниение и порчу древесины.
В процессе монтажа стропильной системы из металла и дерева необходимо сделать все возможное, чтобы избежать прямого контакта материалов друг с другом. Для этого часто применяют влагозащитные составы или же пленочную изоляцию.
При возведении промышленных объектов часто строители используют металлические стропила, изготовленные из стального проката. Эта конструкция, которую поставляют в готовом виде, отличается от деревянной более компактными размерами, хотя она и не так хорошо держит тепло, но эту проблему легко решить при помощи дополнительной теплоизоляции.
Как выбирать стропильную систему?
При изготовлении каркаса крыши можно использовать несколько видов стропильных конструкций: висячие и наслонные. Чтобы понять, какой из вариантов будет наиболее оптимальным, нужно учесть тип кровли, материал перекрытия и природные условия региона.
Из особенностей висячих стропил стоит отметить то, что поддержку им обеспечивают внешние стены дома, промежуточные опоры здесь не используют. Стропильные ноги подобного типа в процессе эксплуатации подвергаются деформации на сжатие и изгиб. Благодаря этой конструкции возникает горизонтальное распирающее усилие, которое распространяется на стены. Для уменьшения этой нагрузки используют деревянные и металлические затяжки. Эти элементы устанавливаются непосредственно у основания стропильной конструкции.
Часто сооружать висячую стропильную систему приходится при возведении мансард, а также тогда, когда пролеты на крыше имеют размер 8-12 м, а проектом дополнительные опоры не предусмотрены.
Установка наслонных стропил чаще всего производится в домах с промежуточной столбчатой опорой или дополнительной несущей стеной. Нижними краями конструкция крепится к внешним стенам, а их средние элементы - к внутреннему простенку или несущему столбу.
В случае монтажа единой кровельной системы, которая будет захватывать несколько пролетов, обязательно нужно использовать распорные и наслонные стропильные фермы. Наслонные стропила выбирают для тех участков, где имеются промежуточные опоры, а висячие применяют там, где отсутствуют эти поддерживающие элементы.
Правила изготовления стропил в зависимости от типа крыши
Двускатная крыша
По действующим в строительстве правилам, угол наклона двускатной крыши не должен быть больше 90 градусов. При определении оптимального наклона необходимо учитывать погодные условия местности. В регионах, где выпадают сильные осадки, рекомендуется устанавливать крутые скаты. Для регионов с преобладанием сильных ветров больше подходят пологие кровли, которые помогут свести к минимуму давление на постройку.
Чаще всего для объектов выбирают конструкцию двускатной крыши, имеющей угол наклона 35-45 градусов. Это оптимальный вариант с точки зрения расхода стройматериалов и распределения нагрузки по периметру строения. Но нужно учесть, что в чердачном помещении воздух будет оставаться холодным, поэтому при всем желании не получится превратить его в жилую комнату.
При изготовлении двускатной крыши используют наклонную и висячую стропильную систему.
Шатровая крыша
У этой конструкции крыши площадь каждого ската одинакова, как и угол наклона. Одна из особенностей конструкции состоит в том, что здесь не предусмотрен коньковый прогон, крепление стропил осуществляется в одной точке. Из-за этого изготовить такую кровлю под силу только опытным строителям.
Решение о создании шатровой крыши будет правильным, если соблюдаются два условия:
- Объект имеет форму квадрата;
- В центре постройки находится несущая опора или стена, которую можно использовать в качестве опоры для стойки, выполняющей роль поддержки для стыков стропильных ног.
В принципе при изготовлении шатровой крышей можно обойтись и без стойки. Однако в этом случае придется укрепить ее при помощи дополнительных модулей, функцию которых возлагают на стойки затяжки.
Вальмовая крыша
Стандартный вариант кровель этого типа включает в себя накосные стропила, которые монтируют к углам постройки. У этой крыши скаты должны иметь угол наклона не более 40 градусов. При изготовлении прогонов они должны устанавливаться с усилением, поскольку им приходится подвергаться серьезным нагрузкам. Для создания подобных элементов чаще всего используют сдвоенные доски и прочный брус.
В тех местах, где будут стыковаться детали, необходимо установить опору в виде стойки, которая поможет повысить надежность сооружения. Перед установкой опоры необходимо сделать отступ, равный 1/4 длины больших стропил от конька. Там, где располагаются фронтоны двускатной крыши, монтируют укороченные стропила.
При изготовлении стропил для четырехскатной кровли могут использоваться длинные и диагональные элементы. Тогда под стропила придется установить вертикальную стойку, которая будет выполнять роль опоры для балки перекрытия. Это может быть и шпренгель — балка, которую устанавливают в углу крыши и закрепляют на смежных стенах. При изготовлении шпренгельной фермы ее обязательно нужно укрепить при помощи подкосов.
Ломаная крыша
Подобный тип кровли выбирается в тех случаях, когда изготавливается просторная мансарда. В этом случае процесс монтажа стропил можно провести в три этапа:
- Установка П-образной конструкции. Ее делают из опор для прогонов, которые будут служить поддержкой для стропильных ног. В качестве основания конструкции используют балки перекрытия.
- Монтаж прогонов в количестве не менее 3 штук. Из них 2 элемента нужно закрепить по углам П-образного каркаса, а оставшийся прогон фиксируют по центру мансардного перекрытия.
- Заключительным этапом является установка стропильных ног.
Монтаж стропил своими руками
Расчёт угла наклона нагрузок
В принципе любой владелец может сам рассчитать необходимые параметры двускатной крыши, однако желательно поручить эту работу профессионалам. Тогда вы будете уверены в точности результатов, а это даст гарантию, что конструкция получится надежной.
Когда вы будете определять угол наклона, вам необходимо обратить внимание на следующие моменты:
- Для некоторых кровельных материалов угол 15 градусов может оказаться неподходящим. Поэтому прежде чем приступать к расчету стропильной системы, вы должны решить, какой тип покрытия будете использовать.
- Если вы выбрали угол наклона более 45 градусов, то имейте в виду, что это приведет к увеличению затрат на приобретение элементов кровельного пирога.
Рассчитывая конструкцию, необходимо закладывать максимальную нагрузку от воздействия снега на уровне 80-320 кг/м2. Если для крыши был выбран угол наклона до 25 градусов, то расчётный коэффициент будет равен 1, а для конструкции с уклоном от 25 до 60 градусов - 0,7. На практике это будет означать, что, если 1 квадратный метр покрытия рассчитан на нагрузку 140 кг снежного покрова, то для крыши, у которой угол наклона ската составляет 40 градусов, нагрузка будет равна 140*0,7=98 кг/м2.
Определить ветровую нагрузку можно при помощи коэффициента аэродинамического влияния и колебания ветрового давления. Расчёт показателя постоянной нагрузки производится путем сложения веса всех элементов кровельного пирога, который в среднем не превышает 40-50 кг/м2.
Основываясь на полученных результатах, можно определить показатель общей нагрузки на кровлю, а уже по этим данным можно рассчитать число стропильных ног, их размеры и сечение.
Монтаж мауэрлата и стропил
Первым этапом установки стропил своими руками является монтаж мауэрлата. Он в обязательном порядке должен быть закреплен анкерными болтами к продольным стенам.
После этого переходят к следующим этапам, которые должны быть выполнены в определенной последовательности:
Вначале нужно изготовить шаблон, который потребуется для изготовления стропильной системы. Просто берем две доски и скрепляем их друг с другом гвоздями.
Эти ножницы нужно установить двумя краями там, где вы будете крепить стропильные ноги. Для фиксации угла между балками устанавливают поперечную перекладину.
Теперь нужно изготовить другой шаблон: на этот раз для него нам потребуется фанера, с его помощью мы сможем сделать монтажные запилы на стропилах.
Используя шаблон, нужно вырезать на стропилах монтажные запилы, после чего их скрепляют друг с другом под заранее рассчитанным углом наклона ската. По завершении этих действий у нас должна получиться стропильная ферма.
Готовые фермы переносят на крышу и фиксируют к мауэрлату:
- Сначала нужно закрепить фронтальные фермы;
- Между верхними точками фронтальных ферм придётся натянуть шпагат. По нему мы будем знать место, где должен проходить конек, также он послужит нам подсказкой, когда мы начнем устанавливать остальные стропильные ноги.
Теперь можно установить оставшиеся фермы, помня о том, что стропильные элементы нужно размещать на расстоянии не менее 0,6 м друг от друга.
В некоторых случаях может понадобиться усилить конструкцию ферм. Для этого используют подпоры, ригели или подкосы.
Заключительным этапом является монтаж конькового прогона. Его устанавливают на специальные опоры, после чего к нему крепят короткие, диагональные и промежуточные стропила.
Заключение
Монтаж стропил является не менее важным этапом, чем остальные операции, которые приходится выполнять в процессе строительства объекта. Учитывая роль этого элемента, работу необходимо начинать с выполнения необходимых расчетов, чтобы подобрать наиболее оптимальную конструкцию. Поскольку здесь приходится учитывать тип используемого кровельного материала, а также характеристики будущей кровли, лучше всего, если вы поручите эту работу профессионалам. Так у вас не будет сомнений, что по завершении установки стропил крыша будет надежно защищать здание от внешних воздействий на протяжении многих лет.
