Как правильно опереть стропильную систему на балки перекрытия

Как построить вальмовую крышу. Этапность работ. Последовательность действий. Основные характеристики.

Как своими руками выполнить монтаж соединений стропильной системы? К вашим услугам — описание способов монтажа основных узлов.

Крепление мауэрлата к стенам

Мауэлрлат изготавливается из бруса сечением 100х100 — 150х150 мм. Брус должен быть в обязательном порядке обработан антисептиком. Стены под ним гидроизолируются во избежание капиллярного подсоса воды древесиной; обычно роль гидроизоляции выполняет пара слоев рубероида.

Для крепления мауэрлата обычно используются анкерные шпильки, установленные при заливке армопояса по периметру стены. Под них в брусе сверлятся отверстия, а после укладки брус притягивается к армопоясу гайками с широкими шайбами.

Анкерные шпильки под мауэрлат установлены при заливке армопояса.Мауэрлат закреплен гайками с широкими шайбами.

Крепление стропил к мауэрлату

Для максимальной жесткости соединения стропильных ног с мауэрлатом в них обычно делается вырез на треть ширины стропила. Для крепления могут использоваться:

  • Стальные скобы. Они вбиваются в оба бруса с двух сторон;

Крепление стропильных ног скобами.

  • Оцинкованные уголки. Они крепятся к обоим брусьям несколькими саморезами с длиной не менее 2/3 толщины стропила.

Оцинкованные накладки обеспечивают прочное и долговечное соединение.

Оцинкованные уголки и накладки используются для соединений стропильных ног между собой, со стойками, с горизонтальными прогонами и балками перекрытия. Накладки можно заменить толстой (не меньше 15 мм) проолифленной для защиты от сырости фанерой.

Каждое соединение стропила и балки перекрытия усилено с двух сторон оцинкованными накладками.

Крепление ригеля к стропилам

Соединение ригеля со стропилами двускатной или ломаной крыши испытывает наиболее сильные нагрузки зимой, когда на кровле лежит снег. Сделать его максимально прочным поможет простая инструкция: ригель соединяется со стропилом внакладку и крепится к нему парой болтов с гайками и широкими шляпками через предварительно просверленные отверстия.

Соединение стропильной ноги с ригелем временно зафиксировано саморезами, затем стянуто болтом.

Виды систем

Стропильная система шатровой крыши по способу монтажа элементов может быть разделена на наслонную и висячую. В случае висячих частей, схема в монтаже может представлять определенные сложности, а длительная эксплуатация может быть связана с некоторыми хлопотами во время ремонта. Обычно, подобные системы монтируются на внешние стеновые проемы, т.к. в них нет внутренних аналоговых систем. Системы наслонного типа являются более выверенными, экономичными и конструктивными. Чаще всего такие системы используются в зданиях, обладающих конструкциями опорного типа (столбами) или сооружениях, которые имеют среднюю несущую стену.

Если в сооружении есть добавочные конструкции для опоры, то это дает возможность выполнить более длинный участок пролета, оснащая его конструкцией наслонного типа. Это будет актуально во время монтажа вальмовых крыш, которые имеют наклон ската до 35°.

Конструкция включает в себя следующие элементы:

  • Накосные элементы – монтируются по диагонали или по направлению углов проемов стен;
  • Нарожники;
  • Трапеции элементов ската;
  • Ригели;
  • Стойки и подкосы;
  • Шпренгели;
  • Прогоны и лежни.

Можно посмотреть на схему стропильной системы вальмовой крыши, чтобы было более понятны места расположения элементов и как может выглядеть ее чертеж.

Накосные диагональные стропила у четырехскатных кровель закрепляются одной стороной на нижнюю опору всей конструкции или в балку, которая продолжает ее. Другая сторона накосных стропил закрепляются на другую пару стропил. Эти элементы для вальмовых крыш по своим линейным размерам являются несколько большими, чем привычные всем комплексы. Это все из-за того, что на них прикладывается больше силового воздействия, т.к. они являются одновременным упором для нарожников.

Нарожники являются комплексами из стропил, которые укорачиваются по своей длине. Они фиксируются в одной точке на накосные стропила. При этом другая точка этой опоры монтируется на нижнюю опору. Когда ширина сооружения составляет более 4,5 метров, то стропильные элементы по длине компонуются одновременно несколькими элементами. Подобным образом, они переходят в разряд составных изделий.

Для того, чтобы снижать линейные размеры, возможно использование стоек и подкосов. Подобный подход к обустройству кровли дает возможность монтировать ее без использования распорок. Но в случае с коньковым устройством кровли, в котором части друг друга поддерживают, будет возможным использование подпорок. В таком варианте необходимо применять ригельные устройства.

Для того, чтобы предотвратить образования распоров в тех местах, где происходит взаимодействие плоскостей элементов конструкции с нижней опорой, выполняется горизонтальный уровень. В таких ситуациях возможно применение двух видов взаимосвязи с нижней опорой:

  • На балку, врезаемую в дополнительный брус, который располагается на нижней опоре;
  • На обвязку верхнего типа, прямо на нижнюю опору или на верховые венцы.

Прямиком в нижнюю опору врезаться будет нецелесообразно, т.к. от этого она будет снижать свою прочность. Ведь как раз лежень будет играть роль опор для стоек и подкосов.

Лежень устанавливается на внутренний проем стен или малые кирпичные столбы, имеющиеся в перекрытии. Иногда лежень закрепляется путем подгона деревянных подкладок, выполненных в горизонтали перекрытия. Этот способ подгона лежня дает возможность здорово упростить монтаж стоек и прогонов.

Не смотря на тип укладки лежня, который вы выберете, на первом этапе возведения необходимо выполнить гидроизоляцию. В случае, когда лежень будет укладываться на малых кирпичных столбах, его сечение может достигать до 100х150 мм. Когда лежень будет укладываться на стеновой проем или перекрытие, то его высота бывает на 5-10 см ниже. Монтаж лежня не будет нужен, когда осуществляется монтаж стропильной системы без подкосов на крыше. В таком случае, возможно будет осуществить обвязку нижней части стоек так называемыми схватками.

Элементы стропильной системы вальмовой крыши включают балку, которая выполняется из опорных частей и находится на нижней опоре параллельно, называют прогоном. Основной задачей прогона является придача всей системе дополнительную прочность. В таком случае прогон обязан быть расположен таким, чтобы у него имелась дополнительная подпорка. Между прогонами и нижней опорой наиболее оптимальной длиной будет длина не более 4,5 метров.

Применение прогонов в общей вальмовой конструкции обусловлено конструктивными особенностями. В первую очередь с наличием стеновых проемов и перекрытий, позволяющих закреплять расположенный продольно, по отношению к проему или закрепляющую на потолок балку, прогон.

Для обеспечения большего усиления требуется монтировать шпренгеля. При этом нужно учитывать линейные размеры пролета, который потребуется усиливать стропильными элементами. Шпренгеля изготавливаются из бруса или бревна. Накосные стропила, которые располагаются через стойку по диагонали, будут усиливать нагрузку, трансформируемую уже на шпренгель.

Как создать надежное основание для стропил?

Первый шаг, который вам нужно сделать – построить прочное основание для таких стропил. Например, если у балок перекрытия нет никакой подпорки (хотя бы в виде промежуточной стены дома), тогда стропильные фермы на ней нужно организовывать только по принципу висячих. Если же опора есть, стропила можно смело опирать прямо на балку без каких-либо вспомогательных элементов.

Читайте также:  Как правильно монтировать плиты Перекрытие?

Говоря простым языком, если балка в чердачном перекрытии установлена надежно и имеет свои опоры, то на нее можно установить и стропила, а если всего этого нет, тогда стропила есть смысл крепко соединить с самими балками и подвесить как единую систему.  В противном случае перед строительством крыши вам нужно подпереть балки изнутри помещения, для чего существует три разных строительных способа:

-Самая простая классическая подпорка состоит из затяжки, одной подбалки и подкосов. Затяжка подвешивается посередине. Такие подвесные системы применяются сегодня чаще всего при больших пролетах.

-Двойная подпорка состоит из затяжки, подвесок, двух подкосов и ригеля, который служит распоркой между досками.

-Существует даже тройная подпорка, которая представляет собой отдельные три подвесные системы, или одну двойную подвесную систему и одну простую. Это уже сложная стропильная система.

Вот как выглядят такие системы:

Идеально, если вы также сможете рассчитать такие балки на прогиб и растяжение, насколько они готовы удерживать на себе всю крышу. Для этого существуют специальные онлайн-калькуляторы и формулы, хотя также будет достаточно для собственного спокойствия пригласить опытного плотника.

Схема и основные элементы

Для выполнения расчёта стропильной системы нужно ознакомиться с её базовой схемой, основными и вспомогательными элементами.

Основные элементы стропильной системы

К основным элементам относятся (см. рис. ниже):

  1. Мауэрлат. Представляет собой брус, зафиксированный по периметру наружных стен с отступом от внешнего края. Крепится к стене. Мауэрлат рассредотачивает нагрузку от давления стропил, связывает стропильную систему со стенами дома, является основой кровли.
  2. Конёк. Верхняя перекладина для скрепления стропил скатов крыши. Высота расположения конька находится в зависимости от угла наклона скатов. Придаёт системе жёсткость и прочность.
  3. Центральные стропила скатов. Осуществляют опору концов конька на боковые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 4 шт. — по 2 шт. на каждом скате.
  4. Центральные стропила вальм. Осуществляют опору концов конька на торцевые стороны мауэрлата. Таких элементов в системе 2 шт. — по 1 шт. на каждой вальме.
  5. Накосные ноги (диагональные, угловые стропила). Соединяют углы мауэрлата с торцами конька. Являются частью несущей конструкции. В стропильной системе их 4 шт.
  6. Промежуточные стропила скатов. Устанавливаются параллельно центральным стропилам ската между ними с одинаковым шагом, опираясь на боковую часть мауэрлата и брус конька. Если длина конька незначительна — могут не применяться.
  7. Укороченные стропила скатов. Устанавливаются параллельно центральным стропилам скатов и имеют переменную длину — чем ближе к углу, тем короче. Опираются на боковую часть мауэрлата и накосные ноги. Количество элементов зависит от шага монтажа.
  8. Укороченные стропила вальм или нарожники. Устанавливаются параллельно центральным стропилам вальм и имеют переменную длину — чем ближе к углу, тем короче. Опираются на торцевую часть мауэрлата и накосные ноги. Количество элементов зависит от шага монтажа.

Схема и основные элементы стропильной системы

Подробнее о креплении стропил к мауэрлату вы можете прочитать в нашей статье.

Элементы усиления вальмовой стропильной системы

Вышеперечисленные элементы являются базовыми, основными. Прочие элементы предназначены для усиления основных и применяются в ответственных постройках, например, для жилых домов:

  1. Вертикальные стойки для подпора конькового бруса. Опираются на ригели (см. ниже), уложенные параллельно торцу дома или лежень, расположенный по продольной оси строения (если под ним — капитальная стена).
  2. Ригели или затяжки. Связывают попарно стропильные ноги скатов. Служат опорой стойкам и диагональным подкосам (см. ниже). Могут служить балками перекрытия, если они встроены в мауэрлат или установлены непосредственно в продольные стены дома. Если затяжки расположить ближе к коньку, они станут основой потолка чердачного помещения.
  3. Диагональные подкосы (раскосы). Применяют для увеличения жёсткости системы, если длина стропил более 4,5 м. Применение подкосов позволяет снизить сечение стропил, которые они усиливают.
  4. Шпренгель. Балка, устанавливаемая в углах мауэрлата. Служит для монтажа стойки, подпирающей и усиливающей накосную ногу.
  5. Ветровая балка. Служит для сопротивления деформации стропильных ног при порывистых, сильных ветрах. Крепится на стропила скатов изнутри, наискосок, с одной или обеих сторон — зависит от ветровой нагрузки в районе строительства.
  6. Кобылка. Элемент меньшего сечения, чем сами стропила. Удлиняет ногу стропил для организации свеса кровли в случае, когда единый элемент не получается из-за ограниченной длины пиломатериала или из соображений экономии.

Элементы усиления

Узлы и элементы вальмовой кровли

По способу монтажа и использованию различного материала такие кровли можно отнести к разряду сложных конструкций. В целом конструкция вальмовой крыши состоит из мауэрлата, конькового бруса, стропил – угловых, коротких и промежуточных.

Мауэрлат – это деревянный брус, монтируемый по всему периметру дома на самом верху стен. Он служит для правильной передачи и распределения нагрузок, оказываемых ветром, снеговым покровом, весом кровли и самой стропильной системы на несущие стены здания. Этот элемент является связующей верхней обвязкой для стен, выполненных из штучных материалов – кирпича, бетонных блоков.

Читайте также:  Отличительные особенности перепланировки в сталинке

Мауэрлат вальмовой крыши

Для стен из бревна или бруса мауэрлат не устраивается. Его роль выполняют верхние венцы сруба.

Коньковый брус является тем главным элементом стропильной системы, который соединяет все скаты крыши в единую конструкцию. Он должен быть одинакового сечения со стропильными ногами. В противном случае в дальнейшем может возникнуть перекос всей стропильной конструкции и крыши в целом.

Угловые стропила, называемые по-другому накосными либо диагональными стропилами – базовые силовые детали, соединяющие углы коробки здания с коньковым брусом. Для их изготовления потребуется доска, равная по толщине коньковому брусу. Одним концом она крепится к коньку, вторым опирается на мауэрлат. В зависимости от проекта крыши используется различное количество таких стропил, но не менее четырех.

Короткие стропила могут быть различными по длине, но при сборке конструкции крыши они все выводятся под одним углом и располагаются параллельно промежуточным стропилам. Когда производится необходимый расчет их количества, прежде всего, учитывают площадь всей крыши. Одним концом короткие стропильные ноги соединяются с угловым стропилом, а другим опираются на наружную стену здания.

Центральные стропила устанавливаются верхним концом на коньковый брус, нижним опираются на несущие стены дома. Как правило, их расчет такой: три с одной стороны крыши и столько же с другой, но при конструировании стропильных систем для домов большой площади допускается увеличение их количества.

Центральные стропила вальмовой кровли

Промежуточные стропила – это элементы, одной стороной монтируемые на коньке, а второй опирающиеся на мауэрлат. На вальмовых скатах их обычно не используют, поскольку вся площадь закрывается короткими стропилами. Расчет сечения и количества промежуточных элементов производится исходя из несущей способности стропильной конструкции и вида кровельного материала.

При больших размерах здания потребуется установка дополнительных укрепляющих элементов в виде подкосов и вертикальных стоек, поддерживающих коньковый брус, и шпренгельных конструкций, чтобы исключить провисание диагональных стропил.

Характерные особенности вальмовой крыши

Вальмами называются торцевые наклонные скаты, имеющие форму треугольника и заполняющие участок от конька до карниза. Они располагаются между двумя основными трапецеидальными скатами. Конструкция вальмовой крыши значительно сложнее двускатной, имеет дополнительные опорные узлы и наклонные ребра. Возводится она двумя способами:

  • с наслонными стропилами – более простой способ, требующий наличия средней несущей стены;
  • с висячими стропилами – при отсутствии центральной, коньковой опоры.

Разновидностями вальмовых крыш являются шатровые и полувальмовые конструкции. В первом случае все скаты имеют форму треугольника. По количеству их может быть четыре и более. Во втором случае наклонные торцевые элементы не доходят до карниза, обрываясь выше нижнего уровня основных продольных скатов. Очертания последних имеют сложную форму, совмещающую в себе прямоугольник и трапецию.

Вальмовая крыша с висячими стропилами должна образовывать уклон порядка 40-60 градусов. Такие конструкции способствуют лучшему схождению снега в зимний период, что означает снижение временных усилий на стропильную систему, а также предотвращают вероятность появления протечек при сильном дожде. В то же время, приходится учитывать увеличенный расход материалов при монтаже крыши и парусность завышенной кровли, влияющую на ветровые нагрузки. Принимая во внимание данные факторы, специалисты утверждают, что приведенные границы угла наклона являются оптимальными. Более точные цифры могут выбираться, исходя из эстетических соображений и размеров мансардного этажа.

Система висячих стропил не имеет конькового прогона. Жесткость обеспечивают верхние ригели, связывающие отдельно устанавливаемые парные ноги в единое целое. При монтаже крыши необходимо четко соблюдать размеры элементов и места расположения стыковочных узлов, а также выверять плоскостную вертикальность собираемых стропильных ферм.

Симметричность и правильную геометрию вальмовых участков крыши обеспечивают крайние стропила, расположенные на одинаковом расстоянии с обоих торцов дома.

В пролетах:

  • до 6 метров допускается использовать только нижние затяжки;
  • до 7,5 метров устанавливаются дополнительные верхние ригели;
  • до 9 метров верх стропильных ферм связывают стойками (бабками) с нижними затяжками;
  • до 10 метров систему усиливают еще и подкосами.

Чтобы крыша после монтажа не оказалась перекошенной, еще до начала устройства системы висячих стропил следует проверить горизонтальность мауэрлата или балок перекрытия. При необходимости, выполняют корректировку их пространственного положения. Данный этап работ является очень важным, поэтому отказываться от него нельзя ни при каких обстоятельствах.

Диагональные стропила

Для образования вальм, по углам дома устанавливают наклонные, или накосные стропила. От их грамотного расположения зависит правильность геометрической формы вальмовой крыши и равномерность распределения нагрузок. По сравнению с рядовыми элементами, диагональные стропила работают в усиленном эксплуатационном режиме, поэтому к ним предъявляются повышенные требования, связанные с прочностью и надежностью.

В зависимости от конструктивных особенностей, накосные ноги либо упираются в мауэрлат или угловую балку (распорная система), либо опираются на них (безраспорная система). В верхней части крыши диагональные стропила пристыковывают к коньку, а на них, в свою очередь, крепят полуноги, или нарожники.

Для монтажа накосных элементов используют клееный брус или сращённые доски. Укрепляют вальмовую конструкцию за счет стоек и подкосов. Для их упора, под углом к двум сопряженным стенам укладываются промежуточные балки – шпренгели.

В качестве креплений в стропильной системе применяются металлические пластины, проволочные скрутки, деревянные накладки, хомуты. Их фиксируют гвоздями, болтами и шурупами. Подробные схемы узлов, расчеты, общие чертежи и рекомендации по монтажу вальмовой крыши с висячими стропилами прилагаются к проектной документации.

Процедура разметки крыши

Первоначальным этапом возведения вальмовой крыши является точная разметка расположения всех ее составных частей. Необходимо это сделать потому, что вальмовая крыша, стропильная система, расчет длин и углов каждого бруса и места их крепления при любой ошибке могут привести к нарушению стабильности всей системы за счет образования слабых мест.

Читайте также:  Монтаж плит перекрытия на фундамент — технология укладки

В общих чертах схема расположения будет следующей:

  • центральной (и одновременно несущей) осью всей конструкции будет выступать мощная коньковая балка;
  • от нее, как ребра от хребта, будет расходиться группа накосных стропил (с толщиной каждого стропила равной коньковому брусу, и длиной, позволяющей вывести второй конец доски на 50-70 см дальше несущих стен);
  • подобным же образом располагается и центральная группа рядовых стропил, выводящихся на стены и крепящихся к концам конька;
  • доски промежуточного каркаса будут проходить по обычным скатам (на вальмовых необходимости в их закреплении нет);
  • наконец, различной длины короткие стропила, как было сказано выше, единственные не прикрепляются к коньковой балке – но угол их крепления одинаков.

Схема устройства вальмовой крыши с четырьмя скатами

Взаимное расположение всех групп стропил определяется следующим образом:

  • за основу берется край конька у торцевой стены, откуда – по верхней обвязке – и начинает производиться разметка этой главной балки;
  • расположение промежуточных стропил выверяется с помощью мерной рейки – один конец которой прикладывается к линии,
  • отмечающей срединную ось конька, а второй к аналогичной линии на поверхности боковой стены;
  • расстояние между внешним углом стены и свесом крыши будет равно длине свеса стропил;
  • место для каждого последующего бруса центральных стропил можно определить перенеся мерную планку на край боковой стены, с последующей пометкой мест в которых она будет соприкасаться с досками, уложенными в промежутке от боковой стены до верхней обвязки;
  • полностью аналогично тот же процесс повторяется на остальных 3-х углах – в результате чего мы получим точное расположение всех торцов (как коньковой балки, так и промежуточных стропил).

Схема устройства силовых узлов стропильной системы вальмовой крыши

Вальмовая крыша: устройство, узлы и усиление вальмовой крыши

Устройство вальмовой крыши в основе своей состоит из двух элементов: каркаса из стропил и мауэрлата. Соединенные в единую систему бревна крепятся к установленному на верх внешних стен здания мауэрлату.

Место расположения мауэрлата для вальмовой крыши Источник

Конструкция вальмовой крыши состоит из таких элементов:

Классический пример устройства вальмовой крыши и чертёж с пояснениями: Источник

Усиление

Для долголетнего использования требуется не только крепкая система из стропил, но и дополнительные элементы усиления объекта.

Для надежности конструкции крыши требуется усиление ее дополнительными элементами Источник

Для большей надежности требуется:

  1. Разместить на углы шпренгель – брус, между сторонами мауэрлата. Это укрепит стропила по диагонали.
  2. Добавить стойку, соединенную брусом. Такая подпорка для стропил поможет перераспределить нагрузку на строение.
  3. Использовать доски или брус с сечением 40*40 или 50*50 мм для обрешетки.
  4. Работать с сухим деревом, обработанным защитным раствором.

Схема расположения деталей вальмовой стропильной системы Источник Когда шпренгель добавлен на значительном расстоянии от угла, организуется дополнительная ферма.

Устройство шпренгельной фермы Источник

Схематическое изображение узлов стропильной системы Источник

На нашем сайте Вы можете ознакомиться с самыми популярными проектами домов с вальмовой крышей – от строительных компаний, представленных на выставке домов «Малоэтажная Страна».

Подготовительный этап

После разработки проекта и составлении чертежей (модели) четырехскатной крыши начинается подготовка к возведению кровли. На этом этапе важно правильно выбрать материал, проконтролировать его качество и приготовить необходимый инструмент.

Перед покупкой основных и расходных материалов необходимо рассчитать их потребность, т.к. закупать их надо сразу на весь объем строительства, но без излишнего запаса.

Особое внимание уделяется деревянным элементам для стропильной системы. Для нее наиболее подходит доска, брус или бревно хвойных пород. Особо по прочности и стойкости к гниению выделяется лиственница. При наличии финансовых возможностей можно использовать дуб.

Подготовительный этап

Расчет потребности стропил производится с учетом шага установки и высоты крыши (угла наклона ската). Длина каждого стропила определяется, как L=h/sinA. Пиломатериал эля стропильной системы должен быть высокого качества, и иметь остаточную влажность не более 20%.

Кровельный материал выбирается, исходя из финансовых возможностей, размеров дома и общего дизайна. Это может быть:

  • рулонный материал (в т.ч. ондулин),
  • шифер,
  • черепица,
  • профнастил,
  • металлочерепица,
  • асбесто-цементные или металлические листы.

Для гидроизоляции обычно выбирается битумная мастика, рубероид или полимерные пленки. В качестве утеплителя, чаще всего, применяется минеральная вата и пенополистирол (пенопласт).

Потребность этих материалов выбирается по площади кровли с учетом перекрытия элементов или полос, а также неизбежных отходов.

Необходимые инструменты

Подготовительный этап

Перед началом основных работ надо подготовить такой инструмент:

  • болгарка,
  • ножовка,
  • электродрель,
  • шуруповерт,
  • рубанок,
  • топор,
  • молоток,
  • плоскогубцы,
  • отвертка,
  • стамеска,
  • строительный нож,
  • ножницы,
  • строительный или мебельный степлер,
  • малярная кисть и валик,
  • строительный уровень,
  • отвес,
  • рулетка,
  • металлическая линейка,
  • угольник.

При большом объеме работ желательно иметь циркулярную пилу.

Пример расчета

  • разметочной рейкой измеряем горизонтальную проекцию промежуточного стропила. В таблице находим подходящий под наш случай вариант угла наклона крыши и умножаем полученные данные;
  • от выборки на коньке до выборки к месту крепежа опоры, по нижней линии, замеряем длину стропила;
  • длина свеса определяется аналогичным путем — произведение горизонтальной проекции на поправочный показатель. Можно использовать теорему Пифагора: a2+b2=c2. В данном случае а и b — вертикальные и горизонтальные проекции. Переходим к накосным (угловым) элементам. Стропила с одной стороны имеют косой срез, необходимый для надежного крепления к коньку. Сам конек снабжен подрезом с двойным скосом (для фиксации угловых деталей).

Расчет углового стропила выглядит так:

  • от угла дома отмеряется длина стропила;
  • полученное число умножаем на поправочный коэффициент и в результате получаем длину углового стропила.