Что такое стропила и как их устанавливать?

Многие люди весьма смутно понимают, что это такое вообще — стропила, как производится крепление стропильной системы. Между тем, существуют различные виды стропильных изделий, и их устройство может быть разным — висячие модели заметно отличаются от наслонных образцов и от скользящих стропил. Их конкретные размеры также вносят существенную специфику.

Стропила — это один из самых важных видов строительных конструкций. Они используются в любой скатной кровле. Система включает наклонные стропильные ножки, вертикальные стойки и подкосы наклонного типа. По мере надобности стропила «связывают» в нижней части горизонтально расположенными балками. Устройство стропильных элементов сильно различается в отдельных случаях; способ «опирания» отличается в зависимости от материала здания.

Каждый конкретный тип стропил имеет свои сильные и слабые стороны. Разница между ними обусловлена в первую очередь способом опирания и тем местом, куда это опирание производится. Непременно смотрят также и на основной материал здания, во многом определяющий выбор подпорок под крышу и их организацию.

На выбор формата также влияют:

• финансовые ограничения;
• предполагаемое использование самого дома и особенно его верхней части (чердака или мансарды, а иногда их отсутствие);
• интенсивность осадков и их распределение по временам года;
• ветровые нагрузки.

Такая стропильная система в основном используется при обустройстве внутри здания несущих стен. Установка относительно проста, поскольку чем больше точек опоры, тем легче монтаж. Количество используемых материалов сравнительно невелико (если сопоставлять это с другими типами). Главной точкой опоры выступает доска конька. На ней все и держится.

Стоит отметить, что у безраспорных наслонных систем есть три частных типа:

• с фиксацией верхних участков стропил на коньковых (скользящих) точках опоры и с врубкой низа в мауэрлат (дополнительное усиление — скобы либо проволока);
• с подрезкой сверху под заданным углом (стыковка происходит за счет стальных пластин);
• жесткое соединение наверху, выполняемое через бруски либо обработанную горизонтальную доску (коньковый прогон зажимают между самими соединенными под углом стропилами).

Иногда наслонные стропила делают с распорной системой. Нижний край накрепко присоединяют к мауэрлату.

Строго говоря, это так называемый комплексный, а не чисто наслонный вариант. В нем содержатся некоторые черты, характерные для висячих систем.

К такому способу обычно прибегают, если внутри дома нет капитальных перегородок, которые можно было бы использовать как опору. При этом дистанция между боковыми несущими конструкциями — не менее 6 м, а иногда даже больше 11 м. Опирание кровельной конструкции на несущие стены – не самое плохое решение, однако при этом появляется мощная распорная нагрузка.

Немного сократить подобное напряжение помогает введение затяжек либо ригелей. Крепить их можно в любой точке, независимо от высоты стропильных узлов. Чаще всего применяется доска сечением 5х20 см, но все же правильнее исходить из индивидуального расчета по конкретному проекту.

Стропила такого типа имеют всего одну опорную точку. Чаще всего ею избирают конек. Дополнительно используется скользящая опора, то есть мауэрлат. Подобное решение типично для деревянных домов, подверженных усадке. Попытка использовать жесткие конструкции неизбежно обернется только разрушением и ослаблением связок при сколько-либо заметных температурных колебаниях.

В односкатном варианте кровля небольшого строения опирается на стропила, которые поддерживаются фасадной и противоположной ей стеной. Скат образуется за счет разницы по высоте этих стен. Но когда разрыв превышает 6 м, такое решение неприемлемо. В этом случае придется использовать подпорные стойки; на одинаково высокие стены из кирпича часто ставятся опорные конструкции, полностью сделанные из бруса либо бревен.

При длинном разрыве в систему входят:

• подкосы;
• ноги и удерживающие их стойки;
• прогоны коньков;
• мауэрлаты;
• лежни.

Предполагается опирание стропил на пару несущих стен. Важно: эти стены должны быть одинаковы по высоте. Пара прямоугольных скатов может представлять треугольник с разными или идентичными сторонами. Разность сторон хороша тем, что обеспечивает легкий сход снега с одной из сторон крыши. Чаще всего это подветренный участок; фронтоны обшивают досками либо обкладывают кирпичами, чтобы они визуально продолжали стену.

Для многощипцовой крыши нужны стропила с высокой прочностью и несущей способностью. Сразу предполагают при расчете, что она будет подвержена экстремальным воздействиям, в том числе практически ураганному ветру. Конек располагают высоко — это также учитывают при планировании.

Привлекательная вальмовая кровля также создает ряд проблем при обустройстве стропил. Расчет сечений опять же предсказуемо должен проводиться особо тщательно. Низы ножек могут опираться на балки либо контактировать с мауэрлатом. Для связки углов и крайних частей конькового прогона необходимо применять диагональные стропильные компоненты. Образование вальмовых плоскостей достигается при помощи так называемых нарожников.

Для полувальмовой кровельной сборки могут уверенно применяться и наслонные, и висячие опорные конструкции. Наслонные версии крепятся обязательно на основные и вспомогательные опоры. Фермы по форме напоминают букву А либо же равнобедренный треугольник. Если скаты относительно коротки, можно отказаться от боковых прогонов. А вот раскосы, лежни и ригели, прочие вспомогательные элементы должны использоваться обязательно.

Стыковое соединение, или схождение торцов под углом, означает необходимость дополнительных расчетов именно по этому узлу. Упростить четкость соединения узлов помогает схема с нахлестом. Обрешетка на стыке формируется строго сплошным способом и обязательно предусматривает еще и гидроизоляцию.

В некоторых случаях кровлю дополняют одним или несколькими эркерами. Обустройство стропил тогда тоже имеет свои особенности. 3 центральных промежуточных стропила фиксируются на каждый угол бруса конька. Угловые — они же накосные — компоненты располагаются в угловых частях каркаса. Между центральными узлами размещаются так называемые промежуточные изделия.

В жилых частных домах преимущественно используются деревянные стропильные системы. Конструкции на основе металлических блоков востребованы главным образом при значительной величине пролетов и при мощных кровельных нагрузках. Это уже скорее черта производственного сооружения. Стоимость металлических конструкций довольно велика, однако по надежности они сильно выигрывают у деревянных аналогов. Чаще всего за основу берут швеллеры.

Причина их популярности — экономичность и легкость производства. В некоторых случаях за основу берут бревна, вырабатываемые из стволов сечением от 10 до 20 см (дерево предварительно зачищают и обрабатывают). По соображениям прочности иногда используют также стропила из клееного бруса, который в плане напоминает прямоугольник либо квадрат — такое строение упрощает выкладку на обрешетку.

При таком расчете надо сначала определить массу всех используемых материалов — для каждого из них она пересчитывается на 1 кв. м. Во внимание принимают:

• внутреннюю отделку;
• собственно стропила;
• утепляющие части;
• изоляцию от воды, ветра и водяных паров;
• обрешеточные и контробрешеточные конструкции;
• покрытия кровель.

Желательно добавить еще 10%. Тогда даже неожиданное изменение или превышение чисто кровельных нагрузок не окажется фатально для стропильной системы. Снеговое, дождевое и ветровое воздействие рассчитывают по нормативам, установленным для конкретного региона. Не будет ничего плохого, если к этим показателям добавить еще 10-15%. А профессиональный подход требует еще обращать внимание на нагрузку, возникающую при штатном обслуживании кровель, установленных на них коммуникаций и систем связи, другой инфраструктуры.

В описаниях обустройства кровли иногда упоминается использование крепежных усиленных уголков 100х100. Но опытные плотники и кровельщики никогда не применяют такой метод, потому что подобные опоры откровенно ненадежны и непрактичны. Подлинно профессиональный подход — использовать специальные скобы. Их применяют уже много десятилетий, и, несмотря на все новейшие технологические решения, подобный шаг вполне оправдан и в XXI веке.

В некоторых случаях пользуются металлическими шпильками. Это подразумевает, что нельзя обойтись без упрочняющих накладок из металла. Часть мастеров отдает предпочтение гвоздевым полосам из оцинкованного металла. Ряды зубцов высотой примерно 0,8 см — их основная характерная особенность. Гвоздевые полосы весьма надежны и практичны.

При обустройстве стропильных систем своими руками весьма важно правильно определить параметры используемых материалов.

Крупные пролеты предполагают еще более массивные элементы. Для небольших хозяйственных построек толщина 3,5 см вполне достойна; в случае с жилыми домами надо ориентироваться хотя бы на 5 см.

Требования (касающиеся и бревен):

• на 1 м — не более трех сучков;
• качественная сушка (до влажности 18% и ниже);
• недопустимость сквозных трещин.

Максимальной длины подходящих досок хватает не всегда. Да и пользоваться очень крупными заготовками не слишком удобно. Решение таково: взять более короткие изделия и аккуратно соединить их по длине между собой. Этот подход позволяет еще и использовать множество досок длиной 3-5 м, которые остаются при строительстве в качестве отходов. Для этого применяют:

• косой прируб;
• соединение встык;
• соединение внахлест.

Технология зависит прежде всего от угла и габаритов формируемой конструкции. Длину стропил вычисляют с помощью теоремы Пифагора. Из дерева формируют треугольник с тем самым углом, под которым будут запиливаться конструкции. Однородный запил должен производиться исключительно по шаблону. Разметка проводится непосредственно на кровле, а не на земле; пилить слишком глубоко не следует, потому что это негативно влияет на прочность системы.

Если нужно стропила крепить на односкатной крыше, обычно ведут установку на несущие стены. Этот путь сокращает расход пиломатериалов.

Более традиционный подход — оформление фермы в виде треугольника, содержащего стойки и балки; все фермы могут быть заранее собраны на земле по шаблону.

Крепеж стропильных комплексов производится по различным схемам:

• с мауэрлатами;
• по балкам (как еще говорят, по перекрытию — или, более профессионально, с опиранием на балки перекрытия);
• с использованием затяжек;
• путем соединения с верхним венцом (если сооружаются срубы из брусьев);
• верхней обвязкой (при использовании каркасных технологий).

Нельзя считать, что правильно ставить можно только каким-то одним или двумя вариантами. На деле надо приспосабливаться к конкретной ситуации. Выемки в мауэрлате приходится делать не всегда. Надрез целесообразно делать на твердой древесине. А вот хвойное дерево позволяет отказаться от такого шага.

Чтобы правильно установить конструкцию, требуется вырезать разъемы в ножках стропил:

• за счет зуба с упором (если монтажный угол больше 35 градусов);
• с 2 зубами (если обустраивается пологая крыша);
• в упоры — с шипами или без них.

Опора на балки перекрытия означает мощные точные нагрузки. Подобное решение наиболее типично для деревянных домов. Рассредоточение давления производится с помощью мауэрлата, который делают на основе толстого (ориентировочно 15х15 см) бруса. Балки надо выложить на тот самый мауэрлат и основательно закрепить их.

Проще всего монтаж со специальными крепежами. Ногу зарезают с торца под углом. Значение угла — то же самое, что и у наклона ската. Подобное решение даст существенное увеличение площади опоры под ногой. Зубчатые пластины заколачивают на стыковых участках, а пластины с перфорацией накладывают на те же места сверху.

Иногда присоединение к стене производится с помощью подкосов. Их добавление меняет тип: была балка с одним пролетом, а после введения подкоса она делится на два пролета. Перекрытие одной балкой становится возможно на расстояние до 14 м. Одновременно сокращается диаметр стропил. Внимание: подкосы требуется стыковать со стропилинами строго так, чтобы исключить сдвиг.

Составляя план работ по монтажу стропил для четырехскатной кровли, надо учитывать, что понадобятся сложные и долгие работы. Вальмовый вариант подразумевает оформление центрального сегмента по той же системе, что и для двускатной крыши. Поднятие собранной фермы возможно либо крупной бригадой (3-4 человека как минимум), либо с помощью крана. На участках, где оборудуются вальмы, нужны диагональные стропила, которые обязательно требуют усиления, ведь нагрузка на них выше на 50%, чем на соседние элементы.

Основные узлы как наслонных, так и висячих стропил должны иметь максимально надежные соединения. С технической точки зрения эти соединения также являются узлами. На длинных проходах обязательно используют расположенные под стропилами несущие части. Особенно важны они в наслонном формате.

При установке стропильных комплексов для беседки необходимо также тщательно выдерживать расстояние между отдельными частями конструкции по проекту, как и при обустройстве жилых домов. Даже самые простые визуально способы требуют следования чертежам. Чаще всего обустройство ведут по односкатной методике, которая многократно оправдала себя. Отверстия для крепления в древесине желательно высверливать заранее, чтобы исключить растрескивание при вколачивании гвоздей в торцы стоек. Если крыша перголы горизонтальна, стропила должны иметь большой вылет либо ставиться попарно.

Модели с выносом расширяют мансарду. Опирание будет по балкам верхнего перекрытия. При строительстве крыши с кукушкой надо убирать тем больше стропил на скате, чем она крупнее. Проще всего сделать это на двускатном варианте. И, конечно же, следует все выставить строго по уровню; полезно примерять конструкции в процессе монтажа, прежде чем прикрепить их окончательно — во избежание ошибок.

Примыкание к бревну обычно обеспечивается ригелем. Сам ригель следует располагать как можно ниже по отношению к коньку. Правила самого утепления:

• утеплять строго одним материалом;
• со стороны помещения утеплитель должен быть плотнее;
• при выборе способа руководствуются спецификой строительства и особенностями погоды;
• по возможности надо утеплять изнутри, чтобы меньше зависеть от погоды;
• стропильные ноги должны быть шире утеплителя на 3-5 см.

Чаще всего советуют обработать дерево алкидной эмалью. При выборе других антисептиков надо интересоваться антисептическими характеристиками. По возможности следует заранее вымочить древесину в выбранном составе. Покрытия наносят послойно с получасовыми интервалами. К сведению: не все антисептики рассчитаны на влажность дерева свыше 20%.

Как устанавливать стропила, смотрите далее.