Как установить стропила на сруб – особенности технологии

Особенность технологии

Деревянные фермы MiTek – это легкие, надежные и быстромонтируемые конструкции, выполненные из двух параллельных балок, соединенных деревянными раскосами с помощью металлических зубчатых пластин. Производятся они в заводских условиях. В качестве основного материала используется сухой строганный брус из древесины хвойных пород I и 2 сорта.

Подбор металлических крепежных элементов и все необходимые расчеты (шаг ферм, сечение бруса) производятся с помощью специализированного программного обеспечения Mitek 20/ программа позволяет учесть все нюансы: длину пролета между опорами, совокупную величину нагрузок, соответствие с требованиями нормативной базы СН (СНиП).

Выбор конструкции

Чтобы построить крышу дома, которая будет эстетично выглядеть и надежно укроет здание от внешних воздействий, необходимо выбрать оптимальный вариант конструкции. Важно определиться с количеством скатов, углом наклона кровли, подобрать материал для кровельного пирога, определить, требуется ли утепление. Исходя из данных факторов, можно вычислить оптимальные параметры пиломатериалов, из которых будет вестись строительство каркаса крыши.

Устройство крыши по особо сложным проектам лучше доверить профессионалам, но кровельную систему небольшого загородного дома, дачи, бани или хозяйственной постройки вполне доступно возвести своими руками. В этом помогут тематические видео, которые можно найти на нашем сайте.

К наиболее важным этапам работ по сооружению крыши относится расчет, изготовление и монтаж стропильных ног, так как стропила являются элементами, на которые приходится вся внешняя нагрузка на крышу.

Определяем шаг стропил

Чтобы высчитать шаг стропил, необходимо принять во внимание вес кровельного покрытия, угол наклона скатов, ветровые и снеговые нагрузки. В среднем шаг (расстояние между соседними ногами, формирующими скат крыши) колеблется в диапазоне от 70 до 120 см.

Чтобы исключить риск деформации стропильных ног под высокими нагрузками, рекомендуется использовать сухой пиломатериал при монтаже стропильной системы. Обычно это брус или доска толщиной не менее 50 мм. Точные размеры деревянного стропила и других элементов определяются исходя из требований к прочности конструкции.

Шаг стропил зависит от степени уклона крыши и длины стропильных ног. Чтобы построить прочную крышу, перекрыв большой пролет между коньком и верхней частью стены, шаг стропил следует уменьшить. К примеру, для кровли с уклоном 45° максимальный шаг следует делать не более 80 см. Уменьшить шаг стропил следует и при использовании тяжелых кровельных материалов, к которым относится керамическая черепица, цементно-песчаная плитка, асбоцементный шифер.

Способы крепления

Крепление стропил к деревянному срубу – технологически сложный процесс, от правильности выполнения которого зависит прочность, целостность и долговечности кровли. В работе нужно учитывать, что дерево в процессе высыхания оседает, поэтому геометрия строения изменяется. Кроме того, этот материал подвергается термическому расширению, поэтому слишком жесткое крепление стропил на сруб вызывает деформации. Существует два типа креплений стропильных ног:

1. Подвижные. Подвижными креплениями стропил называют специальные «ползуны», изготовленные из металла. Благодаря им, стропильные ноги не испытывают нагрузку на прогиб, а также реагируют на малейшие температурные колебания, подстраиваясь геометрию сруба. Ползуны позволяют крепить стропильную систему до окончания усадки дома без риска деформации. Шарнирное крепление «Ползуны»

   Конструкция подвижного крепления

2. Стационарные. Неподвижные крепления не обеспечивают небольшой запас подвижности при фиксации стропильных ног, однако, они гарантируют жесткость и прочность конструкции. В качестве крепежных элементов применяют гвозди, саморезы, деревянные нагеля, металлически скобы и накладки.

   Стационарное крепление

Важно! Деревянный сруб обладает уникальной способностью «дышать», он сам регулирует влажность в помещении, поэтому не имеет жестко фиксированных размеров. Подвижные крепления, откликающиеся на усадку стен и термическое расширение материала – оптимальный вариант фиксации стропил к срубу.

Что нужно учитывать при расчете висячих стропил

Перед тем, как начать возведение крыши с висячими стропилами необходимо грамотно рассчитать всю конструкцию. От этого будет зависеть ее прочность и безопасность. Следует отметить, что стропильная система – очень ответственная и сложная конструкция. Поэтому желательно, чтобы ее спроектировал профессиональный архитектор. При выполнении расчета используются следующие данные:

• Размеры здания;
• Материал, из которого сделаны стены здания;
• Наличие опорных колон, несущих внутренних стен;
• Присутствие мансардного этажа;
• Максимально возможная нагрузка на стены;
• Тип возводимой крыши (двускатная, односкатная, вальмовая, полувальмовая, шатровая и т.д.). Здесь необходимо определить какой тип стропил будет применяться (висячие либо наслонные).

Далее необходимо рассчитать:

• Сечение стропил;
• Шаг стропильных ног;
• Форма стропильных ферм.

При проектировании стропильной системы висячего типа следует учитывать:

• Климат в регионе (ветровые и снеговые нагрузки, общее количество осадков);
• Угол ската кровли;
• Тип кровельной системы;
• Кровельный материал (профнастил, металлочерепица и др.).

Методы крепления

Металлические стропила собирают в фермы треугольной, трапециевидной или арочной формы. К балкам рамы прикрепляют внутренние ребра жесткости, которые образуют уголки, значительно увеличивающие несущую способность каркаса. Такая система позволяет сделать шаг между стропилами больше, сделав расчет на опорные возможности каждой фермы. Крепление металлических элементов каркаса крыши выполняют одним из следующих методов:

1. Крепление с помощью сварки. Если сварить детали стропильной системы с помощью сварочного аппарата, можно получить жесткую конструкцию, обладающую высокой прочностью и несущей способностью. Если правильно выполнить расчет кровли, можно облегчить каркас и снизить нагрузку на фундамент сооружения. Недостаток этого метода в том, что выполнить сварку может только профессионал с помощью специального оборудования.
2. Крепление с помощью болтов. Фиксация стропил с помощью крепежных элементов позволяет выполнить менее жесткое крепление. Этот способ сборки стропильного каркаса на основе металлопрофиля используется в частном домостроении, где длина скатов не превышает 10 метров. Отказ от сварки позволяет ускорить монтаж крыши.

Опытные мастера делают расчет на то, что и стропила могут выдержать больший вес, чем деревянные, поэтому можно увеличить шаг между ними и уменьшить толщину сечения элементов. Более того, в строительных магазинах продаются готовые стропильные фермы, крепление которых выполнялось методом сварки, пригодные для перекрытия построек стандартной ширины.

Монтаж двускатной кровли

Опираясь на расчеты, стропильные брусья делают одинаковой длины и монтируют симметрично (парами). Необходимо точно соблюдать последовательность возведения каркаса крыши. Сначала крепят мауэрлат, затем устанавливают стропильные брусья и монтируют конек крыши. После связки ног выполняют обрешетку.

Для деревянных домов мауэрлат необязателен. Его с успехом может заменить верхнее бревно. Исключение составляет случай, когда крышу нужно поднять повыше. В том случае, если мауэрлат все же используют, его обязательно гидроизолируют рубероидом. Важно, чтобы брусья на противоположных стенах были строго параллельны друг другу.

Перед монтажом стропильных ног необходимо сделать точную разметку, используя сделанные ранее расчеты и схему. Затем подготавливают сами ноги, делая с нижнего края распил на 1/3 ширины. Угол наклона стропил рассчитывают, опираясь на метеорологические характеристики региона. Так, если для местности характерны сильные ветры, то угол крыши делают меньше 20°.

А если повышена норма осадков, рекомендуемый уклон — 35-40°. При таком угле ската крыша будет самоочищаться. Затем установленные стропила связывают коньком и скрепляют металлическими скобами.

Метод сбора стропильной конструкции различается в зависимости от вида стропил. Для висячей конструкции брусья собирают еще на земле, скрепляя болтами. Сначала устанавливают две крайние позиции, затем переходят к следующей паре. На промежуточном этапе каркас закрепляют временными укосинами, которые затем убирают.

Закончив операцию, к нижнему краю балок-ног крепят кобылки, определяющие размер свеса. Это значение особенно важно для деревянного брусового дома: чем длиннее кобылка, тем лучше крыша будет защищать стены от осадков.

Наслонную конструкцию монтируют несколько иначе. Работа начинается с установки лежня, на который затем устанавливают две опоры. Сверху крепят конек, не забывая про укосины. И только затем к коньку начинают монтировать стропильные ноги.

Когда каркас будет завершен, сверху на него прибивают обрешетку. На коньке крыши крепят две широкие доски и продолжают двигаться с одинаковым шагом сверху вниз.

Итак, стропила собраны, осталось зашить свес и фронтоны, уложить и утеплить кровлю. Крыша дома из бруса готова. Зовите друзей на новоселье!

Изготовление стропильных ферм

На первом этапе мастеру необходимо создать шаблон, на основе которого будет выполняться дальнейшая работа. Стропила обладают однотипной конструкцией, поэтому шаблон позволяет сэкономить время и силы. Две доски по одному краю должны быть соединены гвоздем, в результате получится конструкция, которая внешне напоминает ножницы. Когда выполняются деревянные фермы своими руками, свободные края полученных ножниц нужно установить на опоры в точках размещения стропил. Это позволит определить, какой уклон будет иметь кровельный скат.

Дополнительная пара гвоздей позволит закрепить угол, который находится между досками. На этом этапе можно считать, что шаблон готов. Дополнительно закрепить его можно с помощью поперечной перекладины. Для того чтобы угол не менялся под воздействием нагрузок, перекладину можно зафиксировать саморезами.

Видео описание

В видео показано, как надо правильно монтировать обрешетку под профнастил:

Монтаж профнастила

Есть несколько основных требований к проведению этого процесса:

• Укладывают профилированные панели относительно друг друга в поперечном направлении внахлест на одну волну.
• Если одним листом покрыть крышу дома в продольном направлении не получается, то стыкуют две панели с нахлестом в диапазоне 15-30 см. И чем круче крыша, тем меньше величина нахлеста.
• Крепятся листы профнастила кровельными саморезами с шестигранной шляпкой только в нижние волны.
• У карниза и конька крепление проводят в каждую волну, в промежутках через одну или две волны.
• Саморезы вкручивают строго перпендикулярно уложенным профилированным листам.
• Сильно вкручивать или не докручивать нельзя. Крепеж должен прижимать панели так, чтобы резиновая прокладка немного сжалась.

Крепление профилированных листов проводят в нижнюю волну Источник

Инструкция по возведению стропил

Несущие элементы кровли должны надежно крепиться к обвязке, для чего используется несколько способов. Если обустраивается крыша деревянного дома своими руками, то стропила могут быть исключительно наслонными.

Все дело в двух взаимоисключающих правилах:

• Стропила деревянных домов могут фиксироваться исключительно шарнирно;
• Фиксация висячих стропил может осуществляться только жестким образом.

Именно поэтому при обустройстве зданий, выполненных из дерева, может использоваться только наслонная стропильная система, установленная на шарнирах. Для монтажа такой крыши придется приобрести специальные элементы (обычно их называют салазками), которые обеспечат самостоятельное выравнивание кровли при усадке дома.

Создаваемая своими руками крыша одноэтажного дома, стены которого выполнены из кирпича или камня, может обустраиваться по любой схеме, но наибольшая эффективность достигается при жесткой фиксации стропильных ног. Установка каркасной системы может выполняться как с врубкой, так и без нее.

Для создания крыши с врубкой нужно сначала подрубить стропила таким образом, чтобы он плотно прилегли к мауэрлату. Выносить карниз в таком случае придется посредством кобылок, которые крепятся к стропильным ногам хотя бы с метровым нахлестом. Фиксация элементов конструкции может выполняться при помощи любых крепежей, но лучшим вариантом будут металлические уголки, закрепленные саморезами.

Если же кровля будет устанавливаться без врубки, то кобылки не потребуются – необходимый вылет каркаса будет выполнен за счет самих балок. Этот вариант несколько проще в обустройстве, поскольку для него не требуется точная подгонка всех элементов. Чтобы стропила хорошо прилегали к мауэрлату, применяются упоры или отдельные доски. Крепить элементы лучше так же, как и в предыдущем случае.

Практические советы

Каждый деревянный сруб может иметь свои проблемы, дадим несколько советов по их устранению.

Как выровнять плоскость стропильных ног по неровному венцу сруба

Такие ситуации возникают при строительстве дома из обыкновенного, а не оцилиндрованного бревна. Обыкновенное бревно имеет различные диаметры по длине, что не позволяет сделать идеально горизонтальной плоскость верхнего венца. А все стропильные ноги должны лежать строго в одной плоскости, это аксиома строительства любой крыши. Выравнивание положения нужно делать в такой последовательности:

1. На верхнем венце стены и на бревне конька разметьте места установки стропилин, учитывайте их шаг. Следите, чтобы стропила были параллельными друг к другу, постоянно проверяйте размеры. Имейте в виду, что посадочные места в бревнах верхнего венца нужно запиливать, после этого их не удастся на несколько сантиметров сдвигать для исправления ошибок при разметке.

   Шаг 1. Выполнение разметки

2. По краям бревен вбейте гвозди и натяните между ними нить. Нить обязательно надо натягивать по уровню, она указывает плоскость стропилин. Расстояние между нитью и верхним венцом и коньковым бревном должно быть максимально возможным, но не превышать ширину досок для стропилин.

   Шаг 2. Натянуты нитки

3. Против каждой метки, указывающей на положение стропилины, замерьте расстояние до нитки. Запишите его карандашом прямо на бревнах.

   Шаг 3. Замер расстояния от нитки до бревна

4. Уберите нить, замерьте ширину доски первой стропилины. Подсчитайте разность между шириной доски и провисом нити в конкретном месте, разница – это глубина запила бревна. Такие же действия следует повторять для каждой стропилины. Губина резания будет различной, но все ноги окажутся строго в одной плоскости.

   Шаг 4. Замер ширины доски

Для того чтобы можно было быстрее измерять глубину прорезания цепной пилы, сделайте на шине метки через каждый сантиметр. Это позволит контролировать работы одновременно с пропиливанием, а не вынимать каждый раз пилу для проведения замеров.

Метки на пиле

Выполнение пропила

Установка стропилины в пропил

Как исправить фронтон

Исправлять его приходится после нерадивых строителей сруба. Если они элемент не закрепили должным образом, то со временем он обязательно наклонится в ту или иную сторону. Делать на таком доме стропильную систему нельзя, брак надо исправлять.

1. Прибейте укосину поверх установленных стропил, она должна держать вместе не менее 4–5 элементов стропильной системы. Это нужно для обеспечения необходимой жесткости.
2. Удалите укосину, которая ранее фиксировала положение фронтона.
3. Наживите толстую доску с обратной стороны фронтона и большими струбцинами прижимайте ее к стропильной ноге.

Укосина

Работайте осторожно, периодически обухом топора или кувалдой постукивайте по брусьям фронтона, так они легче будут ложиться на свое место. Имея практический опыт, можно полностью выровнять фронтоны.

Видео –  Выравнивание стропил

Варианты расположения

От того, какой способ крепления потолочных балок выбран, зависит и то, каким способом будут устанавливаться стропила к потолку бани. Существует два способа их установки:

• Воспользоваться первым способом можно лишь тогда, когда образовалась глухая стена в процессе монтажа потолочных балок. В этом случае стропила соединяются с верхним венцом стен;
• Вторым способом можно воспользоваться, если в процессе монтажа потолка образовалась открытая стена с концами балок, выходящими на улицу. В этом случае стропила соединяются именно с потолочными балками.

Проведение расчетов

Расчет деревянной фермы, конечно же, лучше всего доверить профессионалам, в процессе этих работ должны учитываться нагрузки, которые называются постоянными, а также временными и особыми. В качестве первых выступает вес составляющих кровельного пирога. Тогда как временные нагрузки — это погодные осадки и вес людей, которые могут подниматься на крышу для проведения ремонтных работ. Сюда следует отнести еще и ветровой фактор.

Особыми нагрузками называются те, которым подвергается здание в зонах с повышенной сейсмической опасностью. Самым важным является расчет снеговой нагрузки, который выполняется по формуле: S=Sg х μ, в ней Sg — это масса снеговой нагрузки на квадратный метр. Данный параметр является условным, а значение определяется по таблице в зависимости от региона. Что касается значения μ, то оно представляет собой коэффициент, зависящий от угла наклона крыши. Для того чтобы определить следует знать, в какой зоне располагается дом, это может быть открытое пространство или городская застройка.

Конструкция деревянной фермы просчитывается, еще и исходя из нормативной величины ветровой нагрузки в определенном регионе. Необходимо учитывать и высоту здания. А вот для того, чтобы определить расстояние между стропилами, следует знать их сечение и длину. Если сечение бруса составляет 8×10 см, а длина стропил не превышает 3 м, то расстояние между подобными элементами должно составить 120 см. При увеличении сечения бруса до 8×18 см и длины стропил до 4 м расстояние будет равно 140 см. В качестве максимального значения выступает сечение, которое равно 10×20 см, при этом длина стропил не должна быть больше 6 м, расстояние между ними будет равно 140 см.

Что касается остальных элементов то они должны обладать следующими сечениями: мауэрлат — 15×15 или 10×15, диагональные стропильные ноги — 10×20, затяжки — 5×15, подкосы — 10×10, а также прогоны с последним из упомянутых сечений.

Важно знать сечение ригелей и подшивочных досок, в первом случае это значение будет равно 10×15, тогда как во втором — 2,5×10 см. Если вами будут устанавливаться стропильные фермы деревянные, то вы с легкостью сможете рассчитать необходимое количество элементов, зная сечение стропил и длину. Важно при этом знать еще и шаг монтажа.

Как правильно забивать гвозди в стропилину при сращивании

Не всегда есть возможность и необходимость сращивать отдельные элементы стропил с помощью шпилек, иногда это проще сделать обыкновенными гладкими гвоздями. Но нужно уметь их правильно забивать, в противном случае со временем усилие сжатия досок значительно уменьшится. Длина гвоздя должна на 2,5–3 см превышать толщину стропилины в месте соединения.

Шаг 1. Под небольшим углом вбейте гвоздь в доски, но не до конца. Нужно, чтобы острие выступило с обратной стороны примерно на один сантиметр.

Шаг 2. С обратной стороны стропилины согните молотком гвоздь под прямым углом.

Шаг 3. Забейте гвоздь еще примерно на один сантиметр. Опять согните конец, угол сгиба уже должен быть намного меньше 90°. Чем больше вы его согнете, тем надежнее будет окончательная фиксация.

Шаг 4. Теперь можно вбивать шляпку гвоздя до самого конца. С обратной стороны сгибайте выступающую часть до тех пор, пока острый конец полностью не войдет в доску. Помните, что место выхода тела гвоздя и место забивания его острия не должны лежать на одной линии.

Такая технология полностью исключает самостоятельное ослабление силы прижатия.

Изготовление своими руками

Правильно изготовить деревянные фермы перекрытия своими руками достаточно сложно и трудоемко, но вполне возможно при наличии готового расчета и чертежа всей конструкции. Главная сложность состоит в необходимости грамотного расчета конструкции и тщательности соединения всех ее элементов. Как правило, выполнить такой расчет под силу только специалистам. Поэтому, если есть желание самостоятельно изготовить такие деревянные балки перекрытия (фермы), необходимо обратиться в проектную организацию, специализирующуюся на таких расчетах, к частным специалистам или найти в интернете онлайн-калькулятор для такого расчета. На их основании необходимо составить подробный чертеж и только тогда приступать к работе по изготовлению.

Рис.1 Элементы конструкции фермы перекрытия: 1 – горизонтальные балки; 2 – вертикальные и наклонные связи; 3 – соединительные металлические зубчатые пластины (МЗП).

Соединение элементов таких ферм, желательно, осуществлять, как и в промышленных условиях, с помощью металлических зубчатых оцинкованных пластин (МЗП) и использования прессов или домкратов. Если же есть сомнения в своих способностях, то лучше такие конструкции приобрести уже готовые, изготовленные в промышленных условиях или заказать по размерам пролета, который необходимо перекрыть. Смонтировать на месте и устроить на их основе деревянное перекрытие вполне можно своими руками. Межбалочное заполнение, в этом случае, может быть таким же, как и при использовании обычных деревянных балок. Но при этом, желательно, чтобы в утеплителе находилась бы только нижняя балка фермы, а верхняя и связи имели бы свободный доступ воздуха. Это позволит увеличить срок службы всей конструкции.

Надежность крыши очень важна для дома: это прописная истина. В основе крыши лежат несущие конструкции – стропильные фермы. Их монтаж – работа трудоемкая и ответственная, требующая точного расчета. Следует иметь в виду, что стропильная система должна выдерживать вес не только кровельных материалов, но также утеплителя, обрешетки и атмосферных осадков в виде снега и льда. Учитывая это, в конструкцию стропил закладывается максимально возможная прочность.