Стропильная система для сруба. Основа без которой вы не построите хорошего накрытия. Стропила на деревянном срубе
конструкция, устройство, расчет стропил из дерева
Для изготовления стропил в индивидуальном строительстве обычно используют деревянные материалы: доски, брус, бревна. Несмотря на относительную дешевизну, деревянные стропила для крыши обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать все кровельные нагрузки и служить верой и правдой долгие годы.
Другие возможные материалы для стропильных систем – металл и железобетон – для частного строительства применять нецелесообразно, ввиду их тяжелого веса, сложного монтажа и высокой стоимости.
Стропильная система обязана быть прочной, но не тяжелой. Конечно, для несущей основы кровли крупных промышленных зданий и многоэтажек, приходиться использовать металл или железобетон. А для обычных частных домов – это ненужное излишество. Стропила в этом случае делают деревянными – из досок, бруса (обычного или клееного), бревен.
Бревна используются редко, исключительно для срубов. Этот материал слишком увесистый, требующий от плотника высокого профессионализма и способности выполнять сложные врубки в местах креплений.
Брус – самый лучший вариант, из которого можно смонтировать прочные и долговечные стропила. Единственный недостаток бруса – высокая цена.
В качестве замены брусу часто используют более дешевые доски, толщиной минимум 40-60 мм. В список их преимуществ также можно включить небольшой вес, удобство в монтаже и высокий запас прочности.
К выбранному пиломатериалу предъявляют следующие требования:
- Минимально допустимые сорта древесины — 1-3. Наличие сучков допускается в небольшом количестве (лучше обойтись вообще без них!), не более трех сучков, высотой до 3 см, на 3 м.п. Трещины также допустимы, но они не должны пронизывать древесину насквозь, их длина не может превышать половину длины материала.
- Допускается использовать высушенную древесину с влажностью до 18-22%. Если эти показатели будут выше, стропила, по мере высыхания, могут потрескаться или выгнуться и потерять свою форму.
- Несущие части стропильной системы выполняют из материала, толщиной от 5 см, шириной от 10-15 см.
- Длина элементов из хвойных пород — до 6,5 м, а из твердых лиственных – до 4,5 м.
- Все деревянные части стропил, до начала эксплуатации, должны быть обработаны защитными составами, предотвращающими их гниение, возгорание и повреждение насекомыми-древоточцами.
Основной составляющей единицей деревянной стропильной системы является ферма – плоская треугольная конструкция. Стороны «треугольника» образуют стропильные ноги, соединенные сверху под углом. Для соединения стропил по горизонтали используются затяжки, ригели, схватки.
Стропильную систему составляют из нескольких ферм, выставленных на мауэрлат, и скрепленных между собой прогонами.
Чтобы лучше понять специфику фермы, определимся с ее элементами. Их состав и количество в одной конструкции зависит от типа крыши, ее габаритов и вида примененных стропил.
Итак, составные части могут быть такими:
- Стропильная нога – это непосредственно сами стропила, на которые набивают обрешетку и укладывают кровельный материал. Ферма состоит из двух стропилин (балок), соединенных сверху в коньке в виде треугольника. Угол их наклона равен углу наклона кровельных скатов.
- Затяжка – перекладина, скрепляющая стропильные ноги по горизонтали и не позволяющая им при нагрузке разъехаться в разные стороны. Используется в системе висячих стропил.
- Ригель – балка, похожая на затяжку, но работающая по иному принципу. В системе она сжимается, а не растягивается. Скрепляет стропильные балки в их верхней части.
- Схватка – также горизонтальная перекладина, соединяющая стропильные балки и повышающая устойчивость фермы. Используется в системе наслонных стропил.
- Стойка – горизонтальная балка, служащая дополнительным упором для фиксации стропильных ног.
- Подкос – элемент, монтируемый под углом к горизонтали, дающий стропилам дополнительную устойчивость.
- Кобылки – применяются для удлинения стропильных ног при необходимости создания свесов.
Также в стропильную систему можно отнести детали, не относящиеся непосредственно к фермам, но использующиеся для их монтажа и сборки. Они такие:
- Прогон – балка, идущая вдоль скатов, соединяющая стропильные ноги ферм. Частный случай – коньковый прогон, который устанавливают вдоль скатов кровли в ее наивысшей точке (коньке).
- Обрешетка – состоит из брусьев или досок, набиваемых на стропильные ноги сверху вдоль скатов крыши. На обрешетку монтируют кровельный материал.
- Мауэрлат – брус или доски, укладываемые по периметру наружных (капитальных) стен здания. Наличие мауэрлата предусмотрено для закрепления на нем нижних концов стропилин.
- Лежень – элемент, похожий на мауэрлат, но укладываемый вдоль внутренней стены здания. На лежне закрепляют вертикальные стойки.
Из дерева можно собрать множество вариантов ферм и, соответственно, стропильных систем. Но всех их можно разделить на два типа: висячие и наслонные.
Висячие стропильные системы
Применяются для помещений без внутренних стен. Фермы, составленные из стропил, опираются исключительно на наружные стены, необходимости в дополнительной опоре нет. То есть висячими стропилами перекрывают один пролет, шириной 6-14 м.
Обязательной частью висячих ферм, кроме стропильных ног, соединенных вверху под углом, является затяжка – горизонтальная, соединяющая стропила балка. Затяжка становится основой «треугольника» фермы. В большинстве случаев она располагается снизу конструкции, соединяя нижние концы парных стропил. Но также используются схемы с приподнятой затяжкой. А также с ее видоизмененным вариантом – ригелем, который выглядит как приподнятая затяжка, но работает на сжатие, а не на растяжение, как истинная затяжка.
От наличия затяжки и ее расположения в ферме зависит необходимость использования мауэрлата. Если затяжка располагается у основания стропильных ног, то мауэрлат не нужен. При монтаже ферму опирают на наружные стены через имеющуюся затяжку, которая одновременно становится балкой перекрытия. Если же затяжка приподнята кверху или же вместо нее используется ригель, то в схему обязательно включается мауэрлат, как основа для крепления стропилин на верхних краях стен.
В качестве дополнительных элементов в висячей системе применяют бабки и подкосы. Они служат для упрочнения фермы, при перекрытии широких пролетов.
Бабка по своему виду напоминает вертикальную стойку, идущую от центра затяжки до верхней точки фермы (коньковой части). На самом деле бабка – это подвес, функция которого заключается в поддержке слишком длинной затяжки (более 6 м) и исключении ее прогиба.
В тандеме с бабкой, при еще большем увеличении длины затяжки, используют подкосы – диагональные балки. Их упирают одним концом в стропильную ногу, другим – в бабку. В одной ферме применяют два подкоса, с обеих сторон от бабки.
В дачных и небольших частных домах висячие стропила из дерева хороши тем, что позволяют устраивать просторные мансардные помещения без перегородок внутри. Конечно, речь идет о схемах, где отсутствуют подкосы и бабки. Их наличие возлагает на застройщика необходимость делить мансарду минимум на две комнаты.
Наслонные стропильные системы
Наслонная конструкция деревянных стропил применяется для помещений с внутренними капитальными стенами, которые служат дополнительной опорой для системы. При этом расстояние между наружными стенами (общий перекрываемый пролет) может быть в пределах 6-15 м.
Наслонные фермы, в обязательном порядке, состоят из стропильных ног, опираемых на наружные стены, и вертикальной стоки, опираемой на внутреннюю стену. При наличии двух внутренних стен в схеме может быть использованы две стойки.
В отличие от висячей, в наслонной системе обязательно присутствует мауэрлат, к которому крепятся стропильные ноги. Стойки врезаются в некое подобие мауэрлата – лежень. Это брус, укладываемый по верху внутренней опорной стены.
При пролете 6 м и менее используется простейшая наслонная ферма, состоящая из двух парных стропильных ног и стойки. Устройство деревянных стропил при увеличении пролета требует внесения в схему дополнительных деталей, таких как схватки и подкосы (подстропильные ноги).
Схватки похожи на затяжки в висячих системах, но они всегда располагаются выше основания стропильных ног. Основное назначение схватки – повышение устойчивости системы.
Для устойчивости предназначены и подкосы, которые также называются подстропильными ногами. Подкос поддерживает стропильную ногу, то есть, по сути, становится для нее дополнительной (третьей по счету, после мауэрлата и конькового прогона) опорой.
Наслонные деревянные стропила являются наиболее распространенными для частных жилых домов, коттеджей. Как правило, такие постройки имеют одну или несколько внутренних капитальных стен-перегородок, которые могут стать опорой и дополнительной поддержкой для прочной стропильной системы.
Узел крепления стропил к мауэрлату – один из наиболее важных, от правильности его выполнения зависит функциональность стропильной системы, ее способность воспринимать нагрузки.
Всего существует два типа подобных креплений: жесткое и скользящее. Выбор одного из них зависит от схемы стропильной конструкции. Замена жесткого крепления на скользящее или наоборот, а также недостаточное обеспечение необходимой степени сдвига стропильной ноги приведет к тому, что схема «поломается» и не будет работать.
Жесткое крепление обеспечивает прочное, неподвижное сочленение стропилины с мауэрлатом. Сдвиг не допускается, однако возможен поворот стропилины в шарнире. Организовывают такое крепление двумя основными способами:
- путем врубки стропильной балки в мауэрлат и дальнейшей фиксации узла уголками, скобами, гвоздями;
- с помощью уголков из металла и опорного бруска.
Скользящее крепление (или как его называют кровельщики – «скользячка») несколько иного вида и функциональности. Оно позволяет стропильной ноге сдвигаться относительно опоры. Конечно, этот сдвиг не будет заметен глазу, но позволит стропильной системе не деформироваться при естественной усадке стен дома. Скользящее крепление особенно необходимо при строительстве деревянных срубов. Также оно реализуется при строительстве домов любого другого типа, если того требует схема и выполненный расчет деревянных стропил.
Чтобы обеспечить стропильной ноге небольшой запас хода относительно мауэрлата используются особые крепежные элементы – ползуны. Конструктивно они состоят из двух металлических элементов, первый из которых статичен, а второй – способен перемещаться относительно первого. Существует две разновидности скользящих креплений: открытого и закрытого типов.
Ползун открытого типа представляет собой сборную конструкцию, состоящую из двух отдельных частей: статичной планки-направляющей и уголка с загибом сверху. Направляющая продевается в загиб уголка и фиксируется на стропильной ноге, уголок крепится на мауэрлате. При изменении геометрических размеров постройки, направляющая может сдвигаться относительно жестко зафиксированного уголка на 60-160 мм.
Скользящее крепление закрытого типа по своему свойству точно такая же. Немного меняется конструкция, она уже не разборная, а цельная. Уголок, который крепится к мауэрлату, имеет в центральной части петлю. В нее вставлена направляющая, которая, в свою очередь, крепится к стропильной ноге.
Что собой представляют оба варианта креплений (скользящее и жесткое) показано в видео-ролике:
Другой важнейший узел стропильной фермы – узел крепления стропил в коньковой части. В частном домостроительстве для этих целей чаще всего применяют следующие варианты креплений:
- внахлест;
- встык;
- с помощью врубки вполдерева.
Крепление внахлест считается самым простым вариантом. Верхние края парных стропилин просто-напросто накладывают друг на друга. Затем в обоих торцах выполняют отверстие и фиксируют соединение шпилькой или болтом с гайкой.
Для соединения встык верхние торцы стропильных ног спиливают под углом для того, чтобы появилась возможность совместить спиленные поверхности. Крепление выполняется с помощью гвоздей, которые забивают в торец коньковой части через обе стропильные ноги. Чтобы дополнительно зафиксировать гвоздевое соединение, используют деревянные горизонтальные накладки или металлические пластины, которые накладывают поверх соединения с двух сторон фермы.
Соединение вполдерева предусматривает предварительное выпиливание на верхних концах стропилин выемок на половину толщины бруса. Это позволяет совместить стропилины в коньке, как детали конструктора, не увеличивая при этом толщину конькового узла (как происходит при соединении внахлест). После совмещения деталей, их фиксируют гвоздями, болтами или нагелями.
Кроме описанных способов существуют и другие, менее распространенные. Например, соединение «шип-паз». Оно не является популярным, так как требует большого профессионализма от плотника. Суть крепления в том, что в одной стропилине выполняется углубление-паз, а на другой вырезается шип. Шип и паз совмещают и скрепляют гвоздевым боем или нагелем.
Одно из возможных соединений стропилин в коньке (встык, через коньковый прогон) рассматривается в видео:
Впрочем, никаких особенных сложностей работа с деревом и монтаж деревянных стропил не представляет. Кроме этого есть и другие преимущества использования дерева, как материала для стропил:
- невысокая стоимость древесины;
- повсеместная доступность;
- сравнительно небольшой вес, упрощающий монтаж;
- нет необходимости в привлечении тяжелой строительной техники;
- универсальность, возможность применения на зданиях из любого материала, причем, независимо от несущей способности фундамента.
Недостатки выбора деревянных стропил незначительны, но их тоже необходимо знать «в лицо» перед началом строительства:
- необходимость в обработке защитными средствами, предотвращающими возгорание и гниение дерева, а также снижающих его «привлекательность» для различных насекомых-вредителей;
- применение деревянных стропил возможно только на пролетах до 14-17 м, для более широких пролетов рекомендовано использовать металл или железобетон;
- несколько сниженный срок эксплуатации, по сравнению с металлическими или железобетонными фермами.
Таким образом, все недостатки являются, скорее, особенностями, чем реальными негативными сторонами. Этим и объясняется столь широкое распространение деревянных стропил в частном домостроительстве.
krovgid.com
Какую стропильную систему выбрать для сруба. Каждому свое
В данной статье рассмотрим варианты обустройства крыши для сруба, которая пользуется наибольшей популярностью – двухскатная. Расскажем о возможности ее изготовления. Для работы в качестве главного материала потребуется брус, бревно – самый универсальный и экономичный строительный материал на сегодняшний день. Рассмотрим этапы и виды построения крыши:
- Приспособление безгвоздевой крыши;
- Стропильные конструкции крыш для сруба и их виды;
- Традиционные схемы крыш и виды стропильных систем.
Приспособление безгвоздевой крыши. Понятие «крыша на самцах»
Самцовая (безгвоздевая) крыша – конструкция крыши, в которой тес укладываем на горизонтально выложенные бревна – слеги. Концы слег врубаются в поперечные бревна сруба, образующие фронтон. В крыше на самцах несущей конструкцией являются торцевые стены – фронтоны или, как называли в простонародье «самцы». Эта несущая конструкция и есть сужением стены сруба к верху, в ней крепят методом засечки бревна, что называются слегами, на которых настилают кров. Бревна продольных стен уходят внутрь здания, этих бревен применяют в работе около трех с обеих сторон строения, а для верха подбирают достаточно массивное коньковое бревно. Подобранный кровельный материал задаст основание кровли – по жердям может понадобиться обрешетина, выложенная параллельно скату крыши.
Для большего усиления крыши, в случае применения не достаточно толстых слег, потребуется установка стропильной ноги. Это устройство несущего характера в виде треугольной конструкции, которая предусмотрительно устанавливается в средней части крыши. Крыша сруба, в конструкции которой используются и стропила, и самцы со слегами – это уже транзитивное видоизменение крыши. Возможны варианты более экономного выполнения крыши: торцевые стены можно зашить тесаными дощечками, стропилами перекрыть всю крышу, не делая самцов, а по ним сделать разреженную обрешетку из тонких жердей. Но сама суть экономичности зависит во многих случаях от зодчества постройки, а отличия меж крышей на самцах и стропильных конструкций крыши состоит в направленности и соединении несущих деталей.
Стропильные системы крыш и их виды
В процессе устройства скатных крыш строитель может применять стропила двух видов – висячие и наслонные.
Наслонные стропильные конструкции крыш производят распирающее давление на стены дома, так как держат себя за счет упора стропильными ногами на наружные стены. Поэтому давление, возникающее при нагрузке на крышу, передается распирающим эффектом на стены, раздвигая их. Используют наслонные системы, если пролеты крыш составляют не более 6 м, при больших пролетах крыш применяют к данной системе дополнительную опору. Желательно, чтобы здание несло в себе центральную несущую стену. Наслонная стропильная конструкция является самой легкой и требует наименьшие затраты материала.
Висячие стропильные системы используются чаще, когда пролеты крыш превышают 7 м и отсутствуют дополнительные опоры. Эта конструкция не работает на распирание стен, затяжка, врубленная в стропильные ноги примерно на средней их части, усиливает стропило и не дает прогибаться.
В практическом процессе применения обе схемы воссоединились, отныне практически невозможно определить исходную конструкцию.
Традиционные конструкции крыш
Рассмотрим традиционные схемы стропильных конструкций для сруба из бревна. Заметим, что подобные системы, которые используются для сруба из бревна, применимы, и для сруба из профилированного бруса, который ныне достаточно популярен для малоэтажного строительства. Почитайте о технологии производства такого материала и вы поймете в чем его преимущество.
Крыша на самцах
В самцовой крыше главной несущей системой считаются торцевые стенки. Методом неглубокой прорубки во фронтонах делают выемки, в которые вставляют бревна – слеги, на которых крепится крыша. Получается таким образом, что самцовая крыша являет собой продолжение стены, бревна которой с последующим рядом становятся короче к верху.
Преимущество рубленого материала предоставляет возможность собрать крышу на земле, начиная с венца – основы крыши, снятого со стен на временные подкладки (рис.). Это по технологии будет третья перекладка сруба. Сруб рубят не на всю вышину, а долями, применяя перекладку венцов. Такая методика позволяет проводить деятельность на земле, подгонять конструкции без высотных работ.
Бревна самцов формируют торцевую стену, скрепляясь между собой круглыми древесными шипами — нагели, что позволяет сохранять фронтону вертикальность, или шкантами – это также дает вертикальную устойчивость и дополнительную теплоизоляцию, укладываясь между бревнами в горизонтальном положении. Но такое построение не совсем надежно, так как не имеет распора по горизонтали. Обнадежить его возможно только соединением жердей с бревнами самцов врубкой в следующих исполнениях: «в лапу», где бревна не обозначаются за пределами угла; «в коренной шип»; «в лапу с присеком» и иные, но все эти врубки предполагают работу квалифицированных специалистов, так как при любых отклонениях дом при эксплуатации будет продуваем. Получится распор и растяжка фронтонов. К таковому воссоединению имеют все шансы прийтись другие угловые замки более сложные в исполнении: «в сковородень», «полусковородень», но после врубки следует отделить выступающие концы бревна, чтобы угол дал треугольную форму. Это называют рубкой без остатка в чистый угол. При подборе участка врубки необходимо прикинуть насколько соединение бревна и слег после отпиливания будет эстетичным.
Последний вопрос, который остается уяснить – это какой угол уклона придать скатам кровли. Транспортир применять не будем, да и визуально он нам не покажет проекционный вид предполагаемого уклона ската крыши. Прибегнем к практике строителей, воспользуемся обычной доской, отвесом, прибитым к доске гвоздем, и шнура, прикрепленного посередине. Поднимем доску, чтобы отвес показал середину фронтона, если только нам нужна крыша с одинаковыми уклонами, поскольку, таким образом, можно сделать крышу и с различными уклонами скатов, если сдвинем доску к углу, и растянем концы шнура по углам сруба. Приколотим все имеющееся на свои места – доску к стене, шнуры по углам, и визуализируем углы скатов будущей крыши. Ту же махинацию проведем и со второй стороной фронтона, но испытаем некоторое замешательство, поскольку выставить вторую доску вровень по высоте сложно. Попытаемся подогнать высоту размерами досок, но не получится – стены с круглого бревна и находятся не в одной горизонтали. Воспользуемся водяным уровнем, отобьем на досках горизонт и будем ориентироваться на него. По натянутым шнурам обозначили границу скатов и продолжаем набирать бревна фронтона. Наш натянутый шнур будет немного мешать в ходе работы, но и окажет помощь при выборе размеров по длине бревен для фронтона, бревна будут именно такой длины, которая позволит емко врубить в них жерди для крыши и их узлы врубок при отпиле останутся непочатыми.
В помощь врубке конькового бревна имеем два варианта: бревно накрывает фронтон, завершая собой стену, а второй вариант предполагает накрытие конькового слега бревном самца.
Первый вариант оставляет на вершине фронтона незащищенные просветы, которые можно прикрыть коротеньким бревнышками самцов. И может появиться необходимость подстругать бревно, завершающее фронтон в 2 канта.
Второй вариант коньковой врубки слеги опускает границы скатов фронтонов, что предполагает использование более толстых бревен для обрешетки, чтобы приподнять и выровнять, таким образом, крышу. Обрешетка, выполненная из толстых досок, чаще всего применяется при возведении крыши из теса, где брус играет роль конструктивной основы.
Правильное формирование крыши предполагает ее выступ за пределы фронтонов, обычно этот вынос не превышает 50 см, но иногда делают и больше. При большем выступе, главное вооружиться бревном с большим сечением, чтобы выдержать намного выступающий свес, но и применяют иной метод – врубают три или две коньковые слеги и создается ступенеобразный выступ, где не обязателен факт присутствия нижних слег консоли во всю длину, а могут они заменяться короткими бревнышками.
Проверить плоскость укладки слег можно тоже практическим способом – ровной доской провести по всей плоскости крыши и стесать горбатости, а впадины возместить деревянными отпилками. Это делается для того, чтобы обрешетка легла ровно, так как не совсем приемлемо тесать уже врубленные бревна, поэтому при процессе врубки необходимо их окончание сверять уровнем.
Крыша на самцах с наслонными стропилами
Возведение кровли на самцах с наслонными стропилами (рис.) немного облегчает работу со слегами, которые отныне не нуждаются в выравнивании. Брусья для стропильных ног подбираются одинаковые длиной, подлежат обтесыванию на три или меньше канта, и поперечно врубаются в бревна, формируя скат крыши. Ровность плоскости наслонения стропил проверяют также, приспособив ровную доску. Весь процесс наслонения происходит методом примерки бруса к бревнам, так как вырубленная чаша в ноге должна быть больше на 5 см, нежели нужно для слеги, чтобы сохранить свободу брусу при усадке фронтона, который в этом случае тянет за собой слеги, соответственно и врубленные в них стропильные ноги. Стропила не крепятся на коньке между собой в течение полгода до полной усадки, предварительно нужно оставлять зазор, только если крыша рубится вместе со срубом, так как ноги стропил упираются в стены сооружения, которые предусмотрительно защищены от распора, коньковые верха стропил будут играть на сближение.
Ноги стропильных брусьев стоят на наружных стенах, опираясь в уложенный продольно по стене брус, что называют – мауэрлатом. Возможна деформация сруба при усадке или усушке, тогда ноги стропил опиливают под небольшим углом, который возможно рассчитать, применив школьную тригонометрию. А можно и не вести расчеты, спилив 2 см низа стропил, а остальную деформацию доверить чашам на врубке, которые не дадут сползать брусу с бревен, а еще закрепим ноги по низам ветровой скруткой, которые необходимо будет со временем утягивать при ослаблении.
Деформации сруба могут быть и вертикальными и горизонтальными (рис.). Вышеописанные меры предотвращения усадки относились к вертикальной деформации, при которой может появиться зазор между крышей и фронтоном. Стены в любом случае будут давать усадку, поэтому имеет смысл воздвигать крышу после полной усадки. При выборе для строительства профилированного бруса, от этой проблемы вы с легкостью избавитесь. Горизонтальную деформацию находим, применив следующую формулу U = v- tg a, где a – уклон крыши, а v – осадка фронтальной стены. Усадка подбирается до 20 % толщи бревен, и к вершине сруба усадка дается больше. Можно ее избежать методом врезки балок перекрытия в стену, или в стену врубить матицу, а можно применить оба метода одновременно.
Сам свес крыши устраиваем за счет прибивания к стропильной ноге тонкой доски, которая даст удлинение, а саму обрешетку в этой методике устройства крыши выложим параллельно слегам, а не перпендикулярно, что характерно для традиционной самцовой крыши. Сам свес конструкции и саму стропильную ногу привяжем проволокой к стене, чтобы предотвратить снос крыши ветром.
Нашей конструкции ко всем вышеперечисленным мерам необходимо обеспечить устойчивость, так как стропила упертые концами верха друг в друга могут завалиться. Предотвратить это возможно связав верх стропильных ног обрешеткой, а низ укрепить досками, прибитыми наискось под всеми ногами.
Коньковое бревно, для свободы деформации и усадки сруба, конечно же, будет проще применить как центральный ригель . Стропильный каркас плохо сочетается с самцами, поэтому имеем возможность отказаться от бревенчатого фронтона и зашить его досками, которые непосредственно крепятся к крайним стропильным ногам. Сделаем меж стропилами промежуточную затяжку (рис.). Получим, практически крышу с висячими стропилами, но не совсем. Затяжки врубим в ноги на середине их высоты методом вруба «сковородень», который будет давать возможности ногам разъезжаться при сжимающем давлении на крышу. Эта связь ног затяжками дает еще и горизонтальную устойчивость, при условии профессиональной врубки, без последующего появления зазоров, которые повлекут большую ослабленность конструкции. Облегчают процесс промежуточной затяжки методом сработки поперечной доски гвоздями к стропилам внахлест и усиленными прибитыми короткими дощечками, этот метод по усиленности не будет уступать предыдущему методу врубки, но имеет свои недостатки в коррозии гвоздей со временем.
При возведении крыши над сооружением с большой площадью, имея внутреннюю капитальную стену, можем опереть наслонные стропила верхней частью через центральный ригель на нее (рис.). Ригель врубают в стойку. Сами стойки врубают во внутренние стены и связывают поперечными укосами. Укосы можно упереть в ригель одной стороной, а другой в бревно стены и закрепить эту конструкцию гвоздями. Избежать прогибания можно усилив стропильные ноги подстропильными ногами, которые врубить в стропила и стойки. При наличии поперечной внутренней стены, а не продольной, добавляется в конструкцию продольная балка, которую будут держать на себе внешние стены и одна внутренняя. Поскольку нагрузка на эту стену предусмотрительно будет выше, чем на наружные стены, поэтому фундамент под нее сделаем шире наружного площадью, а по глубине такой же, как и фундамент под внешними стенами, но смысл сооружения этого фундамента стоит проверить расчетами.
Усадка сруба с внутренними стенами происходит не органично, так как наружные стены садятся быстрее, чем внутренние, что повлечет за собой перекос крыши, если она имеет опоры на все имеющиеся стены. Для устранения видимого перекоса и разности усадки стен, под столбы стоек (рис.) делают подкладку около 5 см высотой, которые выбивают после окончательного процесса усадки сруба.
Теперь вы знаете, как сделать крышу с наслонными стропилами для сруба, а значит можно плавно перейти и к рассмотрению другого вида стропильной системы.
Крыша с висячими стропилами
Балки, которые проходят сквозь все сооружение, держат на себе, врубленные стропильные ноги, что вывели за края наружной стены, получился треугольный каркас крыши, что называют крышей с висячими стропилами. Давление, действующее на систему, распределяется по всему каркасу, таким образом: вертикальная нагрузка на стропила действует распирающее, но ноги, врубленные в балки, отдают эту нагрузку на саму балку, что притупляет общее напряжение конструкции. Такой процесс притупления действует на всевозможные сочетания весовых нагрузок, что облегчает работу стен в борьбе с напряжением.
В этой конструкции наблюдается недостаток в виде прогиба балок при увеличении сруба и с неизбежным удлинением стропильных ног. Упирать низ ноги в висячей системе некуда, поэтому практикующие мастера выявили изобретение стропильной системы с «бабкой» (рис.).
Конструкция стропильной системы с такими растяжками – «бабкой», стала прототипом первых ферм, которые создались специально для перекрытия зданий с большими пролетами. Весь материал, применяемый в таких системах можно использовать с меньшим сечением, а сама система срабатывает на процесс сжатия-растяжения.
Очень кратко, но вам уже должно быть понятно, что вам понадобится делать при постройке висячей стропильной системы.
Крыша на гвоздевых и скобовых соединениях
Для менее опытных плотников, дается возможность стропильные системы конструировать практически без врубок, заменяя соединения материалов гвоздями или скобами (рис.). Но в этом случае необходимо позаботиться о качестве бруса и размере бревна, который должен быть в диаметре не меньше 100 мм. Так как лес при усушке может дать трещину, при забивании скоб в случае появления внутреннего напряжения, тонкий брус может дать раскол. Собирать деревянные конструкции помогают и гвоздевые соединения с помощью двухсторонних накладок из коротеньких бревнышек. Но существенным недостатком данных соединений является практическая недолговечность, на металлические скобы и гвозди влияет необратимый процесс коррозии, поэтому контролировать состояние креплений необходимо постоянно, чтобы избежать разрушения конструкции. Ослабление системы от гибели гвоздей дает протекание крыши, что приводит к намоканию древесины и поражению ее грибком. При возникшей необходимости следует забивать новые гвозди, а практичнее заменить их на шурупы, которые не избегут той же участи с ржавчиной, что и скобы с гвоздями.
Варианты соединений деревянных элементов
В практикующем строительстве в зависимости от некоторых обстоятельств применяются разнообразные виды соединений наращивания и состыковок материала (рис.). Применяться могут такие виды, в зависимости от предполагаемой конструкции: шканты, нагели, болты, шурупы, гвозди, скобы или клей. Стабильность конструкции и крепость узлов находится в зависимости от общей площади соприкосновения плоскостей частей узла. Узловое соединение можно усложнить, чем и укрепить, потому что при повышении площади контакта элементов, повышается и сила трения, способом изменения запилов на брусьях – вместо прямых, делать спилы, которые будут замками по типу «лапа» или «ласточкин хвост». В таких замках появляется сила препятствующая разрыву древесных соединений и сила смятия. Крупные узлы, чаще всего, соединяют, просто применяя пилу и топор, а мелкими узлами, более сложными занимаются только профессиональные столяры. Изображение показывает соединения таких элементов, как доски и бруски, но это не ограничивает круг деятельности.
Итог: теперь в вашем арсенале знаний присутствует хорошая база знаний необходимых для строительства стропильной системы для вашего будущего дома. Используйте эти знания на практике и вы значительно дешевле построите свое деревянное строение.
srubnbrus.com
Установка стропил на сруб
Если для своего деревянного дома вы выбрали двухскатную крышу, то в качестве основного материала для ее изготовления вам потребуется бревно, брус. Весь процесс возведения данной конструкции можно разделить на несколько этапов и видов. В данной статье расскажем, какие бывают виды стропильных систем для сруба, а также какие существуют схемы крыш.
Безгвоздевая (самцовая) крыша
Безгвоздевая крыша – это конструкция, в которой на горизонтально установленные бревна укладывают тес. Концы бревен нужно врубить в поперечные бревна, которые образовывают фронтон.
В данном случае несущая конструкция – это торцевые стены, «самцы», место сужения стены сруба. Бревна, которые называются слегами, крепятся в ней методом засечки, на них настилают кров.
Бревна из продольных стен прячутся внутри дома, для работы их нужно около трех. Для верхней части, как правило, используют большое коньковое бревно.
Чтобы сделать конструкцию крыши более прочной, нужно установить стропильную ногу. Она собой представляет треугольную конструкцию, и устанавливают ее в средней части кровли.
Совет специалиста
Существует более экономное обустройство крыши: торцевые стены зашивают тесаными досками, а для перекрытия крыши применяют стропила. Самцы в такой ситуации не делают, по ним устанавливают обрешетку из тонких бревен.
Виды стропильных систем
Для строительства скатной крыши можно использовать висячие стропила и наслонные.
Наслонные стропила
Данная конструкция наиболее простая в сборке и для ее изготовления потребуются небольшие затраты материала. В связи с тем, что наслонные стропила держатся за счет упора на наружную часть стен, они оказывают давление на стены здания. Давление на крышу вызывает распирающий эффект на стены, и от этого они расходятся.
Наслонные стропильные системы используют в случае, когда пролеты крыш не превышают 6 метров. Если размер пролета больше 6 м, устанавливают еще одну опору. Если в здании присутствует центральная несущая стена, это будет дополнительным преимуществом.
Висячие стропильные системы
Если пролеты крыш больше семи метров и дополнительные опоры не предусмотрены, используют висячие стропила. Данная конструкция не оказывает нагрузку на стены, эффект распирания не заметен. Затяжка, которую устанавливают в средней части стропильных ног, усиливает стропило.
Конструкция крыши на самцах
Главная несущая система в таком типе крыши – торцовые стенки. Во фронтонах делают неглубокие выемки, и в них устанавливают бревна (слеги). Поэтому самцовая крыша в некотором роде – это продолжение стены, у которой бревна по направлению к верху становятся все более короткими.
Конструкцию такой крыши можно собрать на земле. Начинать процесс нужно с основы, снятой со стен на временные подкладки. Рубят сруб не на полную высоту, а по частям, делая перекладку венцов. Преимущество данной методики в том, что подгонять конструкцию можно на земле.
Из бревен самцов, которые скрепляют между собой нагелями, формируют торцевую стену. Это дает возможность сберечь устойчивость фронтона. А используя шканты, можно добиться дополнительной теплоизоляции. Так как распора по горизонтали такая конструкция не имеет, она не совсем надежна.
Для того, чтобы усилить прочность, можно соединить жерди с бревнами самцов:
- методом рубки «в лапу» в месте, где бревна за углом не обозначаются;
- «в лапу с присеком»;
- методом рубки «в коренной шип».
Важный момент!
Если работа будет выполнена неправильно и некачественно, дом будет продуваем. Поэтому, если соответствующего опыта, знаний у вас не имеется, доверьтесь специалисту.
Под каким углом должны быть скаты кровли?
Решить данный вопрос можно с помощью отвеса, прибитого к доске и шнура, который прикрепляют посередине доски.
1 шаг
Доску поднимаем так, чтобы отвес указывал на центр фронтона. Если вы планируете строить крышу с разным уклоном скатов, то доску нужно передвинуть к углу, а концы шнура растянуть по направлению к углам.
2 шаг
Доску нужно прикрепить к стене, шнуры зафиксировать по углам. После этого можно уже визуализировать углы скатов. Со второй частью фронтона необходимо провести аналогичную процедуру. Воспользуйтесь водяным уровнем и ориентируйтесь на горизонт, установленный на досках.
3 шаг
После того, как граница скатов будет обозначена, продолжайте устанавливать бревна фронтона.
Врубка конькового бревна может осуществляться двумя способами: в первом фронтон накрываем бревном, а во втором коньковый слег накрываем бревном самца.
Если вы выбрали первый вариант, то просветы, которые образуются на вершине фронтона, можно закрыть короткими бревнами самцов.
Для второго варианта специалисты советуют использовать обрешетку из толстых и массивных бревен. Таким образом, вы сможете выровнять и немного поднять крышу. Наиболее актуально применение обрешетки для крыши из теса.
При возведении крыши не забывайте, что ее выступ за пределы фронтонов не должен превышать 50 см. В ситуации, когда вынос больше этого расстояния, можно усилить конструкцию с помощью бревна с большим сечением.
Также для укрепления можно врубить 2 или 3 коньковые слеги и создать в такой способ выступ в форме ступени. Наличие нижних слег в таком случае не обязательно, заменить их можно короткими бревнами.
Важный момент!
Обрешетка должна ложиться ровно. Так как врубленные бревна тесать нельзя, при врубке не забывайте измерять их окончание с помощью уровня. Для того, чтобы проверить пологость укладки слег, можно провести ровной доской по крыше. Если обнаружите впадины, неровности, возместите их отпилками; ликвидируйте горбатости.
Конструкция крыши с висячими стропилами
Крыша с висячими стропилами представляет собой треугольный каркас, балки которого проходят через все сооружение.
Напор, который действует на систему, распределяется по всей площади каркаса: вертикальное давление на стропила оказывает распирающее действие, а ноги, которые врублены в балки, переносят давление на балку, это уменьшает напряжение всей конструкции.
В конструкции крыши с висячими стропилами имеется недостаток – изгиб балок. Так как в такой ситуации точки опоры для низа ноги нет, специалисты предлагают использовать стропильную систему с «бабкой». В данной системе можно использовать материал с меньшим сечением.
Способы соединения деревянных деталей
Для соединения и состыковки строительного материала используют разные техники. В зависимости от типа конструкции применяют болты, нагели, шканты, гвозди, клей, скобы.
От размеров плоскости в месте состыковки элементов зависит не только надежность узлов, но и стабильность всей конструкции.
Важный момент!
При увеличении площади контакта деталей, увеличивается сила трения. Чтобы усложнить узловое соединение, вместо прямых запилов на брусьях сделайте замки типа «ласточкин хвост» или «лапа». В таких спилах возникает сила, которая препятствует разъединению древесных элементов.
Соединение крупных узлов можно осуществить самостоятельно, с помощью топора, пилы. А соединение мелких, сложных состыковок лучше доверить столярам-профессионалам, которые работают в компании Сибирский лес.
sibles-stroi.com
Монтаж и крепление стропил к бревенчатому срубу
От того, насколько грамотно установлен стропильный каркас, зависит долговечность не только крыши, но и всего здания. Хотя по своему внешнему виду и устройству крыша деревянного дома практически ничем не отличается от аналогичной конструкции кирпичных сооружений, для ее возведения строитель должен быть осведомлен о некоторых нюансах, иначе кровля довольно быстро перекосится и выйдет из строя. Особенности стропильной конструкции деревянного сруба обусловлены неизбежным явлением – усадкой стен, которое сопровождается внушительным изменением (до 8%) их геометрических параметров.
Стропила на скользящих опорах
Усадочные процессы не стоили бы особого внимания, если бы не одна их важная особенность: неравномерность. Предсказать заранее, в каком месте и как сильно изменятся размеры стены не представляется возможным. Единственно правильным в таких условиях решением будет позволить стропильной ноге в одной из опор двигаться относительно опорного элемента, то есть сделать опорный узел подвижным шарниром. Если же все стропила на срубе будут закреплены стандартным образом, как это делается на каменных или каркасных зданиях, то вся стропильная система может быть деформирована, в результате чего кровля потеряет несущую способность и герметичность. Еще одним неприятным последствием будет неравномерное распределение нагрузки от стропил на стены дома. Некоторые из них окажутся разгруженными, из-за чего будут искривляться, а пазы между составляющими их бревнами – увеличиваться.
Практически изложенную задачу решают следующим способом: в месте опирания стропильной ноги на венцовое бревно устанавливают так называемую «скользячку» (или «скользун») – скользящую опору из нескольких стальных деталей. Нет никакой необходимости изготавливать такой механизм самому, готовые «скользячки» за небольшую сумму можно купить в любом строительном магазине. Изделия от разных производителей могут быть разъемными или неразъемными, а также иметь различную длину хода упора по направляющей, которая может варьироваться в пределах от 60 до 160 мм. В опоре разъемного типа упор можно отделить от направляющей, закрепив их по отдельности на венцовом бревне и стропиле в соответствии с инструкцией. Неразъемную «скользячку» можно устанавливать только в сборе.
Стропильная нога устанавливается таким образом, чтобы закрепленный на ней упор оказался в крайне возможной позиции на направляющей. Тогда скользящая опора в ходе усадки стен сможет работать на всю свою длину.
Крепление стропил к коньку
Узел опирания стропильной ноги на коньковый брус можно оформить одним из трех способов:
1. На скользящей опоре.
В данном случае опорный узел на коньке делается также, как на венцовом бревне стены. При таком способе крепления стропильная система наилучшим образом противостоит усадочным явлениям. Стропило работает на изгиб, причем максимальное значение изгибающего момента приходится на середину пролета. До полной сборки стропильного каркаса каждое стропило следует временно фиксировать, иначе оно просто «выскользнет» из опор под собственным весом.
2. С образованием неподвижного шарнира.
При данном способе верхнюю часть стропильной ноги подрезают так, чтобы образовалась полочка, которую укладывают на коньковый прогон. Торец следует подрезать с увеличенным углом так, чтобы он не упирался в боковую поверхность конька, обеспечивая стропилу возможность прогибаться, поворачиваясь в коньковом опорном узле. Вырубка в верхней части стропила несколько ослабляет его сечение, но это допускается, поскольку изгибающий момент в этой области стремится к нулю. Такой способ крепления делает монтаж стропил более простым, чем предыдущий. При этом стропило также работает на изгиб с образованием максимального изгибающего момента в центральной части пролета.
3. Жесткое крепление.
В этом варианте стропило прикрепляется к коньку, что называется, намертво, образуя с ним жесткое соединение. Способы крепления различны: можно использовать длинные гвозди, болты или уголки на саморезах. При жестком креплении максимальный изгибающий момент смещается в область коньковой опоры, при этом несущая способность стропильной ноги существенно увеличивается. Этот эффект можно усилить, сделав более жестким коньковый брус. Для этого применяют дополнительные стойки или консольные балки.
Первая и последняя стропильные пары можно установить с некоторым отступом от фронтонов дома, а коньковый брус удлинить, выпустив его торцы за пределы постройки. Таким образом будет увеличен свес кровли и дом окажется дополнительно защищен от внешних воздействий.
podkryshej.ru
к срубу, к стене, к коньковому брусу, возможные способы, подробно на видео и фото
Существуют следующие способы крепления стропил к стене:
- с использованием мауэрлата;
- через балки перекрытий;
- с затяжкой и подстропильными деревянными брусками;
- соединение с верхним венцом стен из бревен;
- с применением обвязки дома, возведенного по каркасной технологии.
При возведении частных домов используются стропила наслонные и висячие. Когда строятся здания, имеющие большую площадь крыши, обычно используют висячие стропила, которые изображены на фото. Технология крепления висячих стропил
Стропила такого вида опираются только на стены, что является причиной появления горизонтальных распорных нагрузок на всю конструкцию. С целью погашения этих усилий, до того, как произвести крепление стропил к стене, необходимо использовать затяжку (прочитайте также: "Как сделать крепление стропил к стене – варианты и способы из практики"). Данный элемент представляет собой брус или доску, при помощи которой соединяют вместе встречные стропильные ноги в случае жесткого соединения верхней части стропил. В результате получают безраспорный треугольник, его и связывают со стеной здания.Существует альтернативный вариант, когда используют балки перекрытий – эти элементы монтируют со стропилами в одной плоскости строго перпендикулярно стенам дома. Этот способ обычно применяют при возведении легких мансардных помещений, хотя иногда используют и перекрытие по металлическим балкам. Соединение стропил и балок вне зависимости от веса крыши желательно использовать только в том случае, когда существует полная уверенность в надежности и прочности стен строения. Дело, в том, что нагрузка оказываемая системой стропил, будет точечной, а не равномерной как при применении мауэрлата.
Балки для перекрытий выбирают с сечением 5х15 сантиметров. Для создания кровельного свеса они должны иметь длину, позволяющую выносить их на расстояние, которое не может быть меньше 55 сантиметров. Стропильную ногу в данном случае также выносят за стену и крепят к краю балки.
Крепеж стропил к балкам
Если стропильную ногу и балку просто скрепить, то при малейшей нагрузке на конструкцию ее конец будет скользить, что может закончиться разрушением кровли.
С целью создания надежного крепления используются такие типы соединений:
- зуб с шипом или упором;
- упор в конец балки.
Метод крепления врубкой одинарными зубьями выполняется согласно следующим правилам:
- данный вид соединений применяют, когда у кровли крутые скаты;
- зуб с шипом делают в пятке стропила, а в балке вырезают гнездо для шипа;
- глубина гнезда должна составлять 1/3 или 1/4 часть толщины балки. Если врубку сделать больше, произойдет ослабление балки;
- создание гнезда выполняют на расстоянии от 25 до 40 сантиметров от края балки, который свисает, чтобы не допустить скола ее конца;
- одинарный зуб изготавливают с шипом и упором для предотвращения сдвига стропила вбок. Читайте также: "Крепление стропил односкатной крыши".
Когда поверхность крыши имеет небольшой уклон, стропильные ноги устанавливают таким образом, чтобы максимально расширить опорную площадь на балку.
Для этого производится врубка с двумя зубцами одним из следующих вариантов:
- упором с шипом и без шипа;
- в два шипа;
- с двумя шипами в замок.
Способ в два шипа предполагает вырезку шипа под один и второй зубы. В стропильной ноге вырубают проушину под шип с упором для первого зуба и упором под второй зуб. Глубину врезки для зубов делают одинаковой. Если выполняется врубка разная по глубине, тогда первый зуб с шипом врубают на 1/3, а второй – на 1/2 часть от толщины балки.
Существует еще один метод, когда крепление стропил к балке выполняют присоединением в конец затяжки, но он используется крайне редко. Суть его заключается в том, что зуб-упор в стропильной ноге вырезают так, чтобы одна плоскость зуба ложилась под край балки, а вторая делала упор на запил в балке, который выполняют на глубину 1/3 часть ее толщины.
С целью повышения прочности сопряжений стропил и балок, используют дополнительные соединения при помощи стропильного болта или хомутов. Затем проволочными петлями или полосками железа весь узел крепят к стене здания, а точнее к вмурованному в нее болту или костылю (прочитайте также: "Узлы стропильной системы").В стропильной конструкции для обеспечения надежного соединения используют деревянные изделия или металлические элементы, которые имеют обобщающее название - крепеж для стропил.
Деревянные изделия представлены брусьями или вставными и накладными косынками (имеют треугольную форму).
Металлический стропильный крепеж представлен в ассортименте. Это гвозди, шурупы, болты с гайками и шайбами, петли, накладки, скобы, хомуты, всевозможные уголки, механизмы для крепления (салазки или ползунки), гвоздевые и зубчатые пластины, перфорированные ленты, анкеры и многое другое (читайте подробнее: "Балки перекрытия и стропила - способы крепления").
Крепление стропил к мауэрлату
Правильное крепление стропил к коньковому брусу и к мауэрлату является непременным условием профессионально выполненного монтажа крыши.
Для монтажа стропил к мауэрлату используют один из двух типов сопряжения:
- скользящий;
- жесткий.
Выбор зависит от формы крыши и ее конструкционных особенностей, а соответственно от того, какие выбраны стропила – наслонные или висячие.
Для достижения такого результата можно воспользоваться одним из ниже перечисленных способов:
- используя уголки для крепления стропил и опорный подшивной брус;
- путем выполнения запила на стропильной ноге и дальнейшего закрепления соединения с помощью гвоздей, скоб и проволоки.
Дополнительно оба способа сопряжения подстраховывают, используя крепление стропил к кирпичной стене или бетонной с помощью проволоки-катанки и анкеров. Подготавливают стропила к монтажу, если они имеют одинаковый угол наклона по всей кровле путем использования шаблона.
Установка стропильной системы, детали на видео:
Скользящее соединение, его еще называют шарнирным, достигается при помощи создания специального крепежа, который обеспечивает возможность перемещаться свободно в заданных пределах одному из сопрягаемых элементов. В данном конкретном случае такой деталью является стропильная нога, а двигаться она будет по отношению к мауэрлату.
Существуют следующие способы установки стропил к мауэрлату, обеспечивающие смещение:
- при помощи запила и последующей укладки стропила местом запила на мауэрлат;
- путем забивания с боков двух гвоздей наискосок в направлении один к другому;
- соединением с применением одного гвоздя, который прибивают в вертикальном положении сверху вниз сквозь стропильную ногу в мауэрлат. В качестве альтернативы можно использовать крепежные пластины для стропил, у которых имеются отверстия для гвоздей;
- методом крепления при помощи скобы;
- путем выпуска стропильной ноги за пределы стены с применением единичного крепления пластинами;
- при помощи использования специально разработанного для стропил стального крепежа, который называют «салазками».
Все описанные способы с одной стороны дают возможность стропильной ноге упереться в мауэрлат, а с другой в случае подвижки конструкции ее элементы могут перемещаться по отношению друг к другу.
Скользящий тип встречается при постройке домов довольно часто, особенно такое соединение стропил и мауэрлата популярно при обустройстве деревянных домов, которые возводятся из бревен или бруса. Со временем изначальная геометрия строения искажается, поскольку происходит усадка стен и использование жестких сопряжений приводит к тому, что целостность стен нарушается. Крепление стропил к срубу при помощи скользящего соединения позволяет бревенчатым стенам, фронтонам и другим элементам здания подстраиваться под усадку.
Также не устраивается жестким способом крепление стропил в коньке. Сборку всей конструкции выполняют сначала на земле. Прежде, чем установить стропила для крыши выполняют замеры, выпиливают врезки в мауэрлате и стропильных ногах, после этого выполняют тщательную подгонку.
kryshadoma.com
