Крепление стропил в каркасном доме

После установки двух фронтонных стен и одной внутренней стены (с центральной несущей стойкой под конек) пришла очередь обустройства конька и стропил каркасного дома. Кровлю я запланировал двускатную с углом наклона 40 0 (исходя из параметров мансардного помещения и условий рационального расходования 6 м досок 200 х 50 мм на стропила), покрытие из металлочерепицы МП Монтеррей толщиной 0,45 мм ( Расчет потребного количества металлочерепицы ).

Перед началом строительства, на подготовительном этапе, конечно же необходимо составить проект стропильной системы, учтя все нагрузки, которые будут приходиться на крышу (в т.ч. ветровые, снеговые и т.д.). При проектировании в уяснении некоторых вопросов вам поможет свод правил СП 17.13330.2011 "Кровли. Актуализированная редакция СНиП II-26-76", который распространяется в т.ч. на проектирование кровель из металлочерепицы, применяемых в зданиях различного назначения и во всех климатических зонах Российской Федерации (что мне и было нужно).

• размеры и конструктивные особенности дома (выбор висячих или наслонных стропил);
• наличие чердачного помещения или мансарды, их характеристики для удобного использования (это влияет на угол наклона скатов);
• возможные варианты формы крыши (я выбрал простую двускатную — без ребер и ендовых, хотя и у неё есть свои недостатки, например, увеличение ветровой нагрузки на фронтоны);
• возможные варианты кровельных материалов (различные способы перекрытия крыши, прочностные характеристики).

Как я уже указал выше мой выбор остановился на двускатной крыше с наслонными безраспорными стропилами (с коньковой балкой), углом наклона скатов 40 0 и покрытием из металлочерепицы.

Выбранная мной конструкция крыши является одной из самых оптимальных:

1. простая форма (без рёбер и ендовых) с достаточно большим углом наклона скатов для полной защиты от дождевой воды и снижения снеговой нагрузки;
2. наличие небольшого, но достаточно просторного холодного чердака (утеплитель укладывается на чердачное перекрытие, наличие слуховых окон позволяет эффективно просушивать подкровельное пространство и снизить нагрев верхнего этажа в летнюю жару; в случае протечки кровли место протечки довольно легко обнаружить и отремонтировать);
3. относительная простота строительства.

Расчет стропильной системы каркасного дома

Для расчета стропильных ног я использовал программу " Расчет стропил и балок перекрытия ". В качестве исходных данных вам потребуется знание ветровой и снеговой нагрузки на кровлю.

Определение снеговой нагрузки на кровлю

№ зоны	1	2	3	4	5	6	7	8
S, кг/м 2	80	120	180	240	320	400	480	560

Если район строительства находится на границе регионов, выбирайте большее значение нагрузки.

Я строю дом в Челябинской области что соответствует 3 зоне со снеговой нагрузкой в 180 кг/м 2 .

Для определения ветровой нагрузки на кровлю моего каркасного дома я использовал карту ветровых нагрузок РФ. По этой карте выбираем соответствующий номер региона и определяем для него значение ветровой нагрузки. Полученное с помощью карты значение необходимо умножить на поправочный коэффициент:

Расчет стропильных ног крыши каркасного дома

Для расчета стропильных ног я использовал программу » Расчет стропил и балок перекрытия «. После скачивания запустил программу (файл в Exel) и ввел исходные данные:

На вкладке «Нагрузка» в таблице «Исходные данные» угол наклона на 40° ; шаг стропил (у меня 0,5 м); нагрузка кровли (собственного веса кровельного материала) — из таблицы (или по данным производителя):

Ма­те­ри­ал скат­ной кров­ли	Мас­са 1 м² кровельного материала, кг
Вол­ни­стые а/ц ли­сты:	13
Вол­ни­стые цел­лю­лоз­но-би­тум­ные ли­сты	6
Мяг­кая (гиб­кая) че­ре­пи­ца	9-15
Из оцин­ко­ван­ной же­сти	3-6,5
Ке­ра­ми­че­ская че­ре­пи­ца	50-60
Це­мент­ная че­ре­пи­ца	45-70
Ме­тал­ло­че­ре­пи­ца	5

Надпись «Несущая способность обрешётки обеспечена!» меня удовлетворила. Если несущая способность обрешётки не была бы обеспечена, то надо было бы подбирать другие размеры обрешётки.

В результате все надписи внизу под схемой стропил будут «Условие выполнено». Таким образом, по расчету в качестве стропил мне необходимо использовать доску 200 х 50 мм длиной 6 м (доска 150 х 50 мм по этому расчету не проходит).

Установка стропил крыши каркасного дома

Итак, с учетом того, что для стропил будет использоваться доска 200 х 50 мм, которую таскать вверх-вниз довольно тяжело, было решено рассчитать и выпилить шаблоны для верхнего и нижнего конца стропил: верхний — для узла упора на конек, нижний — для узла упора на мауэрлат (в роли которого выстапит верхняя обвязка боковой стены мансарды). Кроме этого, шаблоны позволят сделать повторяющиеся детали стропильной системы полностью идентичными друг другу.

Замечание: Крепление верхней части стропил в моем случае подразумевает устройство единого жесткого конькового узла с коньковым прогоном. При этом нижняя часть стропил делается со скользящим узлом крепления и опирается на верхнюю обвязку боковой несущей стены второго этажа (мансарды), которая по высоте состоит, как правило, из двух досок. Ширина обвязки принимается не менее высоты сечения стоек.

Устройство подобного крепления в местах опирания стропил на мауэрлат позволяет создать двухскатную крышу, устойчивую к деформации под нагрузками и не передающую распор на стены дома. Если наслонные стропила двускатной кровли жестко крепятся и к мауэрлату, и в коньке, возникают распирающие нагрузки на строительные конструкции. Чтобы их избежать, устанавливают дополнительные элементы – подкосы и затяжки.

После недолгих расчетов и разметки указанные шаблоны были выпилены и проверены на плоскости и по месту (на коньке и мауэрлате). Далее по этим шаблонам была выпилена пара стропил, с помощью которой была проверена возможность использования шаблонов для всех стропильных пар (в одном месте установки были выявлены небольшие погрешности геометрии дома, место обозначено карандашом для дальнейшего учета при разметке конкретных стропил).

После проверки шаблонов работа пошла довольно быстро: один человек размечал и распиливал, двое — поднимали и устанавливали стропила.

Конек и стропила были установлены за полтора дня.

Для установки стропил были сооружены импровизированные леса, которые впоследствии я даже и разбирать не стал: в будущем они будут удобны для ревизии крыши (чердачный пол я настилать не планирую). Помимо этого, на каждую пару стропил были установлены затяжки из доски 150 х 50 мм, которые крепились к стропилам 4-я гвоздями 4х120 мм в каждом узле. В дальнейшем все затяжки в поперечном направлении были скреплены между собой импровизированными строительными лесами, что увеличило общую жесткость конструкции.

Все конструктивные элементы стропильной системы были обработаны антисептиком для наружного применения.

Крыша каркасного дома может иметь от одного до нескольких скатов, и сложные крыши интереснее и дают больше возможностей для планировки мансард. Но для легких каркасных домов считается оптимальной двускатная крыша — и в экономическом аспекте, и с точки зрения возможности выполнения работ своими руками. Для устройства двускатных крыш не потребуется сложных работ по устройству ендов, конек всего одни — это тоже плюс для работ своими руками. Частные строители возводят дома для постоянного проживания и дачные домики на основе стоечно-балочного деревянного каркаса, от фундамента до крыши своими руками. Чердачное балочное перекрытие и конструкции крыши выполняют после обеспечения полной стабильности несущему стеновому каркасу. Балки чердачного перекрытия закрепляют точно по стойкам стенового каркаса. Применяют для балок чердака каркасного дома обычно толстые доски, пропитанные антисептическим и антипиреновым составом. Доски монтируют на торец, с предварительным выполнением запилов на треть ширины. По глубине запил соответствует аналогичным размерам брусьев или досок верхнего обвязочного пояса каркаса.

Устройство каркаса крыши, чердачное перекрытие дома из каркаса

Крепят балки металлическими уголками – одна сторона уголка присоединяется к обвязочной балке, вторая – к чердачной. Крепежные уголки устанавливают с обеих сторон балок. Дальше приступают к установке стропильной системы каркасного дома. для того, чтобы работать на перекрытии, по балкам предварительно делают временные настилы для безопасного перемещения в ходе работ. Сборка элементов стропил в рамы – стропильная пара – предпочтительна внизу с последующим подъемом готового стропильного элемента. Такой способ сборки дает преимущество в скорости и удобстве – стропильную пару потребуется установить с выверкой по вертикали и горизонтали и укрепить на верхнем обвязочном поясе или по балочному перекрытию. Работая в одиночку, невозможно поднимать крупные элементы наверх, даже пользуясь средствами малой механизации, поэтому работы на чердаке и крыше каркасного дома выполняют, как правило, бригадой минимум из двух человек.

Крепления стропильных ног возможно различными методами. Угол наклона крыши диктует метод крепежа и применение крепежных элементов, которых существует множество, как для жесткого крепления, так и с возможностью небольшой свободы – в случаях, когда возможна усадка строения. Основной метод крепления стропил каркасного дома – это установка досок на верхние обвязки с предварительным срезом концов стропильных ног под определенными углами, крепеж делают на специальных уголках.

Варианты крепежа стропильных ног посредством вырезки пазов и дальнейшем монтаже и закрепления на обвязочном брусе так же применяются. Возможно также крепление стропил на выступы балок перекрытия – по обеим сторонам крыши.

Способ крепежа, когда стропильные ноги прикручиваются к балкам перекрытия, требует точной подгонки-срезки стропильных досок под углом, при этом должен быть заранее предусмотрен выход балок за контур стены на 30 — 50 см.

Крепление стропильных ног в уровне конька выполняют на болтах и широких шайбах, посредством металлических или деревянных накладных элементов. Совсем простой способ скрепить между собой стропила по коньку – это прикручивание досок стропил к общему коньковому элементу, применяется данный способ для небольших хозпостроек, крыш дачных домиков.

У стропильной системы возможна только одна затяжка, которая придает общую жесткость всему каркасу крыши. Если крышный скат имеет большой размер, то дополнительно устанавливаются стоечные боковые элементы, подкосные и срединные детали – для обеспечения крыше надежности и прочности. Выбор элементов крыши делают в зависимости от толщин и размеров всех деталей каркасной системы, которая в свою очередь зависит от материла и массы кровельного покрытия, а также ветровых и снеговых нагрузок по району местности. Перед тем, как приступать к кровельному настилу, в некоторых случаях обшивают фанерными листами или вагонкой фронтоны крыши, но эту часть работы можно выполнить и после настилки кровельного материала.

Кровля каркасного дома

Стропильную систему надежно закрывают ветровлагозащитной мембраной, которую укладывают по перпендикуляру к осям стропильных ног. Начинают монтаж мембраны снизу – от карнизов. Пленки мембран укладывают с нахлестом не менее 150 мм, соединяют полосы водостойким строительным скотчем. Кровля каркасного дома обычно выполняется вентилируемой, с пароизоляционным слоем защитными мембранами. Пленочные мембранеы пристреливают к доскам стропильных ног степлерными скобами, затем поверх пленки на стропилах крепят контррейку размером 30*50 мм для обеспечения вентиляционного зазора между мембраной и кровельным покрытием.

Следующим этапом выполняют обрешетку, по которой будет монтироваться кровельное покрытие. Виды обрешетки применяются для каркасных домов различные: сплошные из фанерных листов или ОСП, доски с плотной подгонкой — это случай выбора мягких кровельных материалов, требующих ровной и плотной сплошной основы. Если кровельное покрытие выбрано листовое или штучное, то обрешетку выполняют разреженную, из брусков сечением 50*50 мм, с расчетным шагом в зависимости от вида, габаритов кровельных покрытий и нагрузки от них.

Кровельные покрытия монтируют завершающим этапом, начиная установку рядами всегда по одной стороне крышного ската, снизу от уровня карниза. Листы кровельных покрытий укладывают с нахлестом в одну-две волны в вертикальном положении и с нахлестом не менее 20-25 см в горизонтальном направлении укладки. Точный размер нахлеста зависит от угла наклона крышного ската.

Одни из современных материалов, все более популярные для кровель каркасных домов – это новые виды кровельного профнастила и металлочерепица. Небольшая масса, долговечность и надежность обеспечивают эксплуатацию здания без ремонтов, несложно монтируются и не дают значительных нагрузок на каркас дома. один из самых красивых и востребованных кровельных материалов – гибкая черепица – несмотря на сравнительно высокие цены, также вызывает интерес и имеет некоторые преимущества для устройства кровель каркасных домов.

Каркасный дом нуждается в полноценной крыше, не отличающейся по функциональности от любой другой, но не обладающей слишком большим весом.

Чрезмерные нагрузки на стены противопоказаны каркасному зданию, несущая способность ограничена, а потребность в защите от климатических и погодных факторов не меньше, чем у любого другого дома.

Поэтому требования к крыше, помимо всех основных пунктов, включают в себя такой, как «легкость, малый вес, низкая нагрузка на стены». При этом конструкция крыши допускает снижение веса только с сопутствующим снижением допустимых нагрузок на кровлю, любое облегчение стропильной системы или утепляющего пирога повлечет за собой потери в защитных свойствах крыши. Попробуем разобраться, как можно максимально облегчить крышу, не снижая ее рабочих качеств.

Общая информация

Стропила — это наклонные доски, несущие кровельный материал и обеспечивающие поддержание формы и угла наклона кровельной плоскости.

По аналогии с каркасом стены, роль стропил напоминает работу шаговых стоек.

От угла наклона во многом зависит эффективность службы всей крыши.

Внимание! Стойки строго вертикальны, в то время как стропила имеют определенный угол наклона.

Конструктивно стропила каркасного дома делятся на два вида:

1. Висячие. Такая система имеет опору на нижние концы, отчего вся система, соединяясь в верхней точке, как бы «висит» над двумя точками опоры. Такая конструкция имеет сильное распирающее воздействие на опорные стены, которое нуждается в компенсации. Ее роль выполняет т. н. затяжка, доска или брус, соединяющий нижние опорные точки стропил. Если представить один ряд стропил как равнобедренный треугольник, где одинаковые стороны — стропила, то основание треугольника — это и есть затяжка, снимающая раздвигающее усилие.
2. Наслонные. Этот тип стропил имеет дополнительную линию опоры, расположенную вдоль центральной оси здания. Вновь прибегая к аналогии с равнобедренным треугольником, дополнительная опора располагается в точке соединения высоты с основанием. Крупные здания имеют дополнительную несущую стену по центральной оси, которая, помимо прочих функций, играет роль поддержки стропильной системы. Распирающее усилие в этом случае заметно меньше, но не исчезает полностью, поэтому для его снижения используют т. н. ригель, горизонтальную планку, соединяющую стропила в точках, расположенных в верхней трети длины.

Элементы

Для того чтобы правильно представлять себе строение системы, надо ориентироваться в терминологии.

Все элементы стропильной системы имеют собственные названия, без знания которых разговор будет сильно затруднен.

Стропильная система включает в себя следующие элементы:

1. Мауэрлат. Это пояс из бруса, расположенный по периметру несущих стен и служащий опорой для стропил. Некий аналог нижней обвязки каркасного дома.
2. Стропило (иначе — стропильная нога). Наклонная балка, служащая для опоры кровельного материала. Его длина — расстояние от нижнего среза кровли до верхней точки встречи или ребра перелома плоскостей.
3. Коньковый прогон. Горизонтальная балка, расположенная в верхней оси перехода плоскостей. Является верхней опорой для стропил.
4. Стойка. Вертикальная балка, служащая опорой для конькового прогона. Опирается на лежень или непосредственно на перекрытие.
5. Лежень. Горизонтальная балка, расположенная на продольной оси здания. Крепится на перекрытии или на дополнительной несущей стене. Выполняет функции опоры для стоек, а также соединяется с мауэрлатом, снимая выдавливающее боковое давление на стену.
6. Затяжка. Балка, соединяющая противоположные точки мауэрлата. Важный элемент конструкции, служащий для снятия распирающего усилия. В комплекте с присоединенными стропильными ногами образует ферму.
7. Стропильная ферма. Элемент конструкции системы, объединяющий две противоположные стропильные ноги, затяжку и усиливающие элементы — ригели, подкосы, подстропильные ноги. Располагается перпендикулярно продольной оси крыши.
8. Подкос. Элемент конструкции, дополнительная опора для стропила, снимающая нагрузку от веса кровли и исключающая деформацию материала. Соединяет верхнюю треть стропила с основанием стойки или с лежнем.
9. Ригель (подстропильная затяжка). Балка, связывающая стропильные ноги наподобие затяжки, но не в основании, а в верхней трети (для стропил большой длины делается несколько ригелей, расположенных параллельно один над другим).
10. Обрешетка. Горизонтальные планки, расположенные на скатах стропил, установленные на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга, служащие для связки стропил между собой и непосредственного крепления кровельного материала.

Про общее устройство и монтаж кровли описано в этой статье.

Виды крыш

Для каркасного дома доступны все варианты конструктивных решений стропильной системы.

В строительстве используются:

1. Односкатные крыши. Самый простой вариант. По сути, это плоский навес, горизонтально или наклонно (чаще) расположенный над постройкой. Для жилых домов используется редко, чаще применяется для хозяйственных или вспомогательных зданий.
2. Двускатные (щипцовые) крыши. Такая конструкция имеет две наклонные плоскости, расположенные симметрично или асимметрично вдоль центральной продольной оси здания. С торцов имеются треугольные продолжения стен — фронтоны. Наиболее часто встречающийся вариант.
3. Четырехскатные (вальмовые, шатровые). Конструкция состоит из четырех наклонных плоскостей, встречающихся в одной точке (шатровая крыша) или имеющих конек (вальмовая крыша). Встречается реже, чем двускатная, но имеет ряд преимуществ.
4. Ломаные (мансардные) крыши. Вариант двускатной крыши, но каждая плоскость дополнительно разделена на два участка, один из которых имеет большой угол наклона (близко к вертикали), а другой — более пологий. Такая конструкция увеличивает пространство чердака, делая возможным использование его в качестве полноценного жилого помещения.

Каждая конструкция имеет свою схему расположения стропил, обусловленную количеством скатов, углом наклона, наличием элементов кровли — окон, примыканий, ендов и прочих. Это оказывает непосредственное влияние на способ крепления стропил каркасного дома.

Расчет

Порядок расчета стропильной системы довольно сложен и требует наличия многих данных, поиск которых для неподготовленного человека может оказаться не под силу. Выходом из ситуации может служить:

• обращение к специалистам. Рассчитают, но потребуется время и деньги;
• использование онлайн-калькулятора. В сети таких много, для получения более корректного результата лучше продублировать расчеты в нескольких калькуляторах;
• использование программы для расчета, скачанной на компьютер. Вариант неплох, но проверить результат по нескольким вариантам расчета не получится.

Расчет стропильной системы включает в себя:

• определение угла наклона. Важная величина, определяющая многие параметры — вес, ветровую и снеговую нагрузку на кровлю;
• шаг стропил. Расстояние между соседними фермами. Слишком большой шаг означает чрезмерную нагрузку на единицу, слишком малый шаг — высокий расход материала и большой вес крыши;
• сечение стропильной балки. Определяется исходя из длины стропильной ноги, позволяет правильно заготовить и определить необходимое количество материала;
• масса системы. Важный показатель, поскольку он отображает нагрузку на стены.

Для простоты расчетов в сети имеется масса источников, содержащих таблицы с готовыми значениями размеров, длины и толщины всех элементов. Дело в том, что точность подсчета до миллиметров смысла не имеет, разбег значений в несколько процентов не играет существенной роли. Поэтому вполне допустимо использовать готовые данные, взятые из таблицы, специально составленной для этой цели.

Важно! Делать самостоятельный расчет по формулам без специальных знаний и подготовки настоятельно не рекомендуется.

Изготовление

Для изготовления стропил используются пиломатериалы из древесины хвойных пород.

Материал должен быть высушен и выдержан, иначе через некоторое время могут появиться проседания плоскостей, перекосы, трещины.

Применяются:

1. Обрезная доска толщиной 40-50 мм (зависит от длины), она идет на стропила, коньки, затяжки, ригели, подкосы и т. д.
2. Брус 100 на 150 мм (или 150 на 150 мм). Из него делаются мауэрлат, лежень и т. д.

Все соединения выполняются на гвозди, шурупы, усиливаются металлическими пластинами. Угловые соединения бруса делаются вполдерева с обязательным усилением металлическими пластинами и подкосами. Необходим постоянный контроль горизонтали, вертикали и параллельности элементов. Точность установки стропил контролируется натянутым шнуром.

Стыкование стропил по длине при необходимости производится в точке установки подкоса. Соединение усиливается деревянной бобышкой длиной не менее 30-40 см. Для простоты работы (если размеры постройки не слишком велики) производится предварительная сборка ферм, которые устанавливаются на крыше в готовом виде. Такой метод упрощает работу, надо лишь постоянно контролировать положение каждого узла.

Фронтоны

Фронтоны обычно монтируются или перед установкой крыши, или после нее. Для каркасного дома такой порядок не годится. Изготавливая фронтон каркасного дома, поступают проще: крайние стропильные фермы, расположенные в плоскостях торцовых стен, обшиваются снаружи тем же материалом, что и стены дома.

Получаются каркасные фронтоны, точно соответствующие по размеру и форме всем остальным элементам системы и не нарушающие геометрию крыши. Они не имеют слишком большого веса, достаточно прочны, чтобы выдерживать ветровые нагрузки и легко могут быть утеплены при необходимости.

Мауэрлат

Мауэрлат в каркасном доме — аналог нижней обвязки каркаса стен. Он играет роль соединительного элемента, связывающего стропила, стены и перекрытие пола чердака.

Изготавливается из соснового (чаще всего) бруса, присоединенного к верхнему срезу стены.

Верхняя обвязка каркаса зачастую и является мауэрлатом стропильной системы. Угловые соединения вполдерева, усиленные подкосами и металлическими пластинами, обеспечивают жесткость и неподвижность конструкции.

Полезное видео

Ознакомьтесь визуально с процессом строительства стропильной системы на видео ниже:

Выводы

Изготовление стропильной системы каркасного дома требует, помимо общих правил, максимального облегчения конструкции с сохранением несущей способности. Решить этот вопрос можно только использованием более легких и прочных материалов, уменьшением площади крыши. Все остальные требования действуют так же, как и для обычных построек.

«>