Стропильная нога

Стропила, опертые на две опоры без каких-либо дополнительных упоров, применяется для односкатных крыш пролетом 4,5 м или двухскатных пролетом до 9 м (рис. 30). Стропильная система может быть использована с передачей распора на мауэрлат (стены) и без передачи распора.

рис. 30. Наслонные стропила без подкосов

Безраспорные наслонные стропила

Работающее на изгиб стропило, не передающее распора на стены, должно иметь одну опору закрепленной, но свободно вращающейся, другую свободно вращающейся и подвижной.

Таким условиям отвечают три варианта закреплений стропил:

1. Низ стропильной ноги подшивается опорным бруском или на нем делается врубка (запил) зубом и упирается в мауэрлат, а вверху стропила выполняется увеличенная горизонтальная врубка (запил) со скосом (рис. 31). Глубина врубки (запила) в верхней части стропила не должна превышать а = 0,25h. Длина подрезки (площадка опирания) делается не более высоты сечения стропила (h). Подрезку рекомендуется скашивать, чтобы она не препятствовала изгибу стропила, иначе врубка боковой щекой упрется в прогон и получим распорную стропильную систему. Длина скошенной подрезки делается не менее двух глубин а. Если подрезку верха стропильной ноги сделать невозможно, его подшивают обрезком стропила с двухсторонним креплением монтажными пластинами или деревянными прибоинами. Верхние концы стропильных ног свободно укладываются на прогон. В двускатных крышах их крепят к прогону по типу скользящей опоры, а между собой не скрепляют. Двускатную крышу, в данном случае, рассматриваем как две односкатных, примкнутых друг к другу высокой стороной. Обратите внимание на чрезвычайно важное условие: верхняя опорная врубка или подшивка верха стропилины прибоинами делаются горизонтально. Стоит только изменить схему опирания на прогон, как стропило тут же показывает распор. Эта асчетная схема установки стропил из-за жесткости условий изготовления верхнего узла (любая неточность в исполнении узла тут же превращает безраспорную схему в распорную) практически не применяется для двухскатных крыш, поэтому ее чаще используют в односкатных крышах. Кроме того, в двухскатных крышах за отсутствие распора на мауэрлате при прогибе стропил под действием нагрузки, приходится расплачиваться раскрыванием конькового узла кровли.

Эта схема на первый взгляд вообще парадоксальна. Мы же отчетливо видим в нижней части стропильной ноги упор в мауэрлат и система вроде бы должна оказывать на него горизонтальное усилие. Тем не менее, она не показывает распора. Если кому-то хочется узнать почему, то доказательство читайте в курсе лекций профессора Залесского В. Г. на страницах 414–415.

рис. 31. Опирание низа стропила врубкой в мауэрлат, а верха стропила на прогон горизонтальной врубкой, со скошенной щекой, не дает распора на стены

2. Самый распространенный способ установки стропил относящийся к двухскатным крышам. Низ стропильной ноги делают на ползуне, а верх закрепляют (рис. 32): связывают гвоздевым боем или болтом, либо упирают друг в друга и связывают деревянными прибоинами или металлическими зубчатыми пластинами (МЗП).

рис. 32. Опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с закреплением верха стропил, не дает распора на стены

На что необходимо обратить особое внимание так это на крепление стропильной ноги к мауэрлату Оно сводится только к закреплению стропил в проектное положение обеспечивающее шаг их установки. Для этого достаточно вбить с двух сторон по одному гвоздю наискосок в боковую поверхность стропила или один длинный гвоздь сверху либо поставить гибкую стальную пластину. Если будут применены модные крепежные уголки, то для закрепления низа стропилины достаточно будет одного гвоздя либо нужно прижать стропилину уголками с двух сторон вообще без гвоздей. Не вкручивайте в уголки столько шурупов и не забивайте в них столько гвоздей, сколько имеется отверстий в уголке. Иначе вы превратите ползун в несовершенный шарнир и получите на мауэрлат распор. От ветрового опрокидывания крышу держат гибкие проволочные скрутки не нужно эту функцию перекладывать на уголки либо стропильная система должна расчитываться как распорная.

3. Не дает распора и жесткое защемление конькового узла, когда низ стропильной ноги делают на ползуне, а верх жестко закрепляют (рис. 33). Однако в коньковом узле появляется изгибающий момент, стремящийся его разрушить. Максимальный изгибающий момент в такой конструкции возникает на коньковой опоре, а сами стропильные ноги получают меньший прогиб. Рассчитать такой узел, а потом точно изготовить его на стройплощадке достаточно трудно, поэтому лучше принимать формулы для вычисления изгибающего момента и прогиба как для обыкновенных однопролетных балок.

рис. 33. Опирание низа стропил без врубки в мауэрлат с защемлением конькового узла, не дает распора на стены

Во всех трех вариантах соблюдается правило: один конец стропильной ноги делается на скользящей опоре, позволяющей поворот, другой на шарнире, допускающим только поворот. Крепление стропил на ползунах и неподвижных шарнирах делаются самых разных конструкций. Сейчас их часто выполняют на крепежных пластинах. Можно крепить и по старинке: скобами, гвоздевым боем или использованием коротышей брусков и досок. Нужно только правильно подобрать вид крепежа, чтобы он допускал или препятствовал скольжению стропила в опоре.

При расчете стропильной системы принимается «идеализированная» расчетная схема. Считается, что на крышу давит равномерно распределенная нагрузка, т.е. одинаковая и ровная сила, действующая равномерно по всем плоскостям скатов. На самом деле равномерно распределенной нагрузки на скатах крыши практически никогда не бывает. Ветер, наметающий снеговые мешки на один из скатов и сдувающий снег с другого, солнце растапливающее снег на южных скатах, сползающий весной снег — делают нагрузку на скатах неравномерной. При действии неравномерной нагрузки все три выше представленных варианта стропильных систем статически устойчивы, но только при условии жесткого закрепления конькового прогона. Который концами вводят во фронтоны стен либо подпирают накосными стропилами вальмовых крыш. То есть стропильная система будет устойчивой только в том случае, если коньковый прогон на который опирается верх стропил, надежно закреплен от горизонтального смещения.

При изготовлении щипцовых крыш и опирании прогона только на стойки (без опирания их концов на стены фронтонов) ситуация меняется в худшую сторону (рис. 34). Во втором и третьем варианте при значительном снижении нагрузки на одном из скатов, против расчетной на другом скате, крыша будет пытаться «уехать» в сторону более высокой нагрузки. Первый вариант, в котором низ стропильной ноги сделан с врубкой зубом либо с подшивкой опорного бруска, а верх горизонтальной врубкой уложен на прогон, хорошо держит неравномерную нагрузку, но только при условии абсолютной вертикальности стоек, удерживающих коньковый прогон.

рис. 34. Потеря устойчивости стропильной системой

Для придания стропильной системе устойчивости в нее вводят горизонтальную схватку (рис. 35). Она повышает устойчивость системы, но незначительно. Поэтому во всех местах, где схватка пересекается со стойками, поддерживающими коньковый прогон, ее прикрепляют к стойкам гвоздевым боем. Существует устойчивое заблуждение, что схватка всегда работает на растяжение, это не так. Схватка многофункциональный элемент: в безраспорных конструкциях стропил она вообще не работает при отсутствии на крыше снега либо работает на сжатие при появлении на скатах незначительной равномерной нагрузки. На растяжение она работает только в предаварийной ситуации при просадке либо прогибе конькового прогона от действия максимальных нагрузок. По-сути, схватка это аварийный элемент стропильной системы, вступающий в работу, когда крышу завалит максимально возможным количеством снега и коньковый прогон прогнется на всю расчетную величину либо когда произойдут непредвиденные и неравномерные просадки фундаментов и, как следствие, неравномерная осадка стен и конькового прогона. Чем ниже установлены схватки, тем лучше. Обычно их устанавливают на высоте не менее 1,8–2 м от поверхности перекрытия, чтобы они не мешали человеку при прохождении по чердаку.

Если во втором и третьем варианте нижний узел опирания стропильной ноги (ползун) заменить на ползун немного другой конструкции (рис. 35, в) — с выносом конца стропилины за стену, то это еще более укрепит всю систему, делая ее статически устойчивой конструкцией при любом сочетании нагрузок.

рис. 35. Схватка между стропилами увеличивает устойчивость стропильной системы

Еще одним мероприятием повышения устойчивости всей системы является жесткое (что не всегда возможно) закрепление низа стоек поддерживающих прогон. Их врубают в лежень и прикрепляют к перекрытиям любым возможным способом, превращая нижний узел опирания стойки из шарнирного (в плоскости стропил) в узел с жестким защемлением (рис. 36).

рис. 36. Пример закрепления узла опирания стойки

Сечение схваток ввиду развития в них малых напряжений не рассчитывают, их принимают конструктивно. Для того, чтобы уменьшить типоразмер деталей использующихся при строительстве стропильной системы, сечение схватки используют тех же размеров, что и стропила, но могут быть применены и более тонкие доски. Схватки устанавливаются с одной или двух сторон стропил и прикрепляются к ним гвоздевым боем и/или болтами (рис. 37). При расчете сечения стропил, схватки не считаются дополнительными опорами, т.е. стропильную систему рассчитывают так, словно схваток в ней вообще нет. Однако, если схватки прикручиваются к стропилам болтами, то несущую способность древесины из-за ослабления отверстиями под болты, уменьшают использованием коэффициента 0,8. Иными словами, если в стропилине будут сверлиться отверстия под установку болтов схваток, то ее расчетное сопротивление применяют равным 0,8R. При креплении схватки к стропилам только гвоздевым боем ослабления расчетного сопротивления древесины стропильной ноги не происходит, но нужно сделать расчет на количество забиваемых гвоздей. Производится расчет на срез (изгиб) гвоздей. За расчетную силу среза принимают распор, который может возникнуть при аварийном состоянии стропильной системы. В общем, в расчет гвоздевого соединения схватки со стропилом вводят распор (H), которого нет, при нормальной работе стропил.

рис. 37. Узел крепления схватки

Еще раз напомним, статическая неустойчивость безраспорной стропильной системы проявляется только в крышах, где нет возможности закрепить коньковый прогон от горизонтального смещения. В домах с вальмовыми крышами и в домах с фронтонами из кирпича и камня, безраспорные стропильные системы вполне устойчивы и в мероприятиях по обеспечению устойчивости нет никакой необходимости. Однако «противоаварийные» конструкции — схватки, устанавливать все же надо.

При введении в расчёт стропильной системы распора (даже если его нет) изменяется расчёт сжимающей силы S. Теперь она рассчитывается делением равнодействующей распределённой нагрузки на синус угла наклона стропилины S=(qL/2)/sinα. Не вдаваясь в подробности разложения векторов сил, поясним это на небольшом примере. Предположим, имеем стропильную систему с крутым углом наклона скатов. При действии на неё нагрузки в аварийном состоянии, например, при просадке, ухода от вертикали или разрушении конькового прогона, в схватке появятся растягивающие напряжения, нейтрализующие так называемый распор. При неизменной внешней нагрузке, чем меньше будет угол наклона скатов, тем больше будет расти распор и тем больше будут сжаты стропильные ноги. И наоборот, если стропильные ноги не будут связаны схватками, то они работают, как обычные балки, уложенные в наклонном положении. В этом случае уменьшение угла наклона, при неизменной нагрузке, уменьшает сжимающие напряжения в стропилине и увеличивает нормальную (перпендикулярную) силу, направленную на изгиб балки. Поэтому сжимающая сила в стропильных системах без схваток считается как S=(qL/2)×sinα а со схватками S=(qL/2)/sinα. Так как двухскатные стропильные системы практически никогда не строятся без схваток, а расчёт всегда ведётся на самые плохие условия работы, то далее на всех схемах сжимающие напряжения будут записаны, как S=(qL/2)/sinα вне зависимости будет в этих схемах распор или нет.

При установке шпилек или болтов для крепления схваток обратите особое внимание на диаметр отверстия под них. Он должен быть равным диаметру шпилек (болтов) или даже меньше его на 1 мм. В аварийной ситуации схватка не будет работать до тех пор, пока не выберет зазор между шпилькой и стенкой отверстия в это время низ стропильных ног «разъедется» на несколько миллиметров или сантиметров (зависит от высоты установки схватки), что может подвинуть или выкрутить мауэрлат и разрушить карниз стен, а в распорных стропильных системах, где мауэрлат жестко закреплен — «раздвинуть» легкие стены.

Распорные наслонные стропила

Работающее на изгиб стропило, передающее распор на стены, должно иметь две закрепленные опоры.

Берем те же варианты стропильных схем и заменяем в них нижние опоры с двумя степенями свободы (ползуны) на опоры с одной степенью свободы (шарниры). Просто, где их нет, прибиваем к низу стропильной ноги опорные бруски. Обычно используется брусок длиной около метра и сечением 50×50(60) мм с расчетом гвоздевого соединения. Либо делаем опору на мауэрлат в виде зуба. В первом варианте расчетной схемы, в коньке там где стропила горизонтально оперты на прогон, сшиваем верхние концы стропильных ног гвоздевым боем или скрепляем болтом и получаем, таким образом, шарнирную опору.

рис. 38. Стропила упертые обоими концами в мауэрлат и друг в друга показывают распор

Расчетные схемы стропильных систем меняются незначительно (рис. 38), все внутренние напряжения сжатия и изгиба остаются прежними, но в нижних опорах стропил появляется распор равный H = (qL/2)×ctg α, (кг). В верхних узлах распор в одной стропильной ноге уничтожается противоположно направленным распором от конца другой стропильной ноги, поэтому здесь он не приносит особых хлопот. Однако концы стропильных ног, упертые непосредственно друг в друга или через прогон, могут быть проверены на смятие древесины, хотя в большинстве случаев этого не требуется.

По сути, распорные наслонные стропила это переходная схема между безраспорными наслонными и висячими стропилами. В них уже просматривается схема висячих стропил, но рудимент в виде конькового прогона еще остается. Когда стропила низом уперты в стены, а верхом друг в друга, то прогон здесь как пятое колесо в телеге. С одной стороны вроде и не помешает, а с другой — можно и без него обойтись. Стропильная система проявляет двойственность своей работы, которая зависит от плотности прилегания верха стропил к прогону и друг к другу. Вектор силы давящий на коньковый узел распределяется и на стропильные ноги, и на прогон. При просадке, в результате усадки стен или прогибе от собственного веса, прогон уходит из работы и векторы сил полностью распределяются по стропилам, а сами стропила при этом превращаются в висячие.

В распорных стропильных системах назначение у схватки несколько иное — она в аварийных ситуациях работает на сжатие. Вступая в работу, она снижает распор на стены низа стропильных ног, но полностью его не снимает. Она сможет его снять полностью, если будет расположена в самом низу закрепленная между концами стропильных ног, но это уже другая конструктивная схема и схватка в ней называется затяжкой.

Что же изменяется с включением в схему схватки? Не будем нагружать вас раскладкой векторов сил, просто представьте предаварийную ситуацию, когда на крышу действуют максимальные нагрузки. Там где под коньковым прогоном нет стоек происходит прогиб прогона и наслонные стропила, стянутые схваткой, моментально превращаются в схему висячих стропил со сжатым ригелем, а низ стропильных ног получает распор по соответствующей расчетной схеме. Там где под коньковым прогоном есть стойки либо прогон жесткий, схватка то же работает на сжатие и низ стропильных ног тоже передает распор, но более слабый так, как верх стропил держит коньковый прогон. Однако расчет производится по наихудшему сценарию.

Применение распорных наслонных стропильных систем требует учета влияния распора на стены. Снизить распор можно установкой жестких коньковых прогонов. Для этих стропильных схем будет лучше, если расчетный прогиб конькового прогона получится намного меньше нормированного СНиПом. Старайтесь увеличивать жесткость прогона установкой стоек, подкосов или консольных балок (изменение высоты сечения) либо делайте на нем строительный подъем. Особенно это актуально для домов из легких бетонов, брусовых и рубленных из бревна. Массивные кирпичные, бетонные и панельные дома легче переносят распор на стены.

Следует заметить, что под распором понимается горизонтальное усилие, возникающее от скатывающегося по стропильной ноге сжимающего напряжения S. Иными словами, распор — это горизонтальный вектор сил появляющийся от действия вертикальной нагрузки. Не нужно путать его с распором от прогиба стропил. В расчетной схеме стропила считаются стержневыми элементами, не имеющими высоты, поэтому распор от прогиба не учитывается. На это и направлено нормирование прогиба в строительных конструкциях. СНиП, вводя нормированные величины прогиба, приближает идеализированные расчетные схемы к реальным. Другим словами если прогиб строительной конструкции не превышает нормируемого, то и задумываться о распоре от прогиба не следует, его как бы нет. Хотя на самом деле он есть и в распорной схеме он проявляет себя в большей степени, чем в безраспорной. На распор от прогиба нужно обращать внимание при строительстве стен дома из газобетонов. Это блоки абсолютно не держат изгиб и могут быть разрушены распором даже от прогиба стропил. Не делайте на этих стенах систем распорных стропил. В других случаях распор от прогиба не наносит особого вреда, например, в кирпичных стенах его воспринимает упругость мауэрлата и стального крепежа.

Стропильная система, сделанная по распорному варианту, статически устойчивая система при любых сочетаниях нагрузок и требует жесткого закрепления мауэрлата на стене. Для удержания распора, стены должны быть достаточно массивными либо снабжены неразрывным монолитным железобетонным поясом по всему периметру, как обруч на деревянной бочке. В аварийных ситуациях, в отличие от безраспорных систем, в распорной системе работающая на сжатие схватка не спасает положения, она лишь частично уменьшает распор, передающийся на стены (рис. 38.1). Для того чтобы аварийных ситуаций не произошло мы и собираем по максимуму, нагрузки действующие на крышу.

рис. 38.1. Работающая на сжатие схватка частично снимает распор со стен

Расчет стропильной системы с введенной в нее сжатой схваткой делается по двум сочетаниям нагрузок. Сечение стропильной ноги подбирается по максимальному изгибающему моменту и прогибу без учета работы сжатой схватки. Представьте, что на крыше действуют неравномерная нагрузка: на одной стороне ската снег лежит, а на другой он стаял или сполз. Изгибающаяся стропильная нога просто толкнет сжатую схватку и будет работать как обычная однопролетная балка. Подбор сечения сжатой схватки и определение распора на стены, наоборот, будем производить для равномерно распределенной нагрузки по обоим скатам. В этом случае схватка будет сжата с обеих сторон и получит максимальное напряжение сжатия, низ стропильной ноги будет отдавать пониженный распор на стену, а сама стропильная нога превратится в неразрезную балку на трех опорах.

Расчет стропильной системы должен осуществляться с предельной точностью, руководствуясь особенностями места строительства, планируемой нагрузкой на систему стропил, размерами и конфигурацией постройки, а также используемыми материалами для перекрытия кровли. В этой статье речь пойдет о том, как вычислить длину стропил крыши.

Нагрузки, которые испытывают стропила

Для скатной крыши должен быть создан прочный каркас, являющийся ее несущей конструкцией. Еще при проектировании должен быть проведен расчет стропильной ноги для того, чтобы определиться с длиной и сечением элементов, на которые будут приходиться главные нагрузки.

Нагрузки, которые действуют постоянно, создаются самим кровельным пирогом, в который входит наружный кровельный материал, обрешетка, тепло-, паро- и гидроизоляционный материал, а также внутренняя обшивка чердака или мансарды. В эти нагрузки входит и вес всевозможных объектов, которые будут расположены на крыше или закреплены с внутренней стороны стропильной системы.

Переменные нагрузки состоят из воздействий, которые порождаются ветром, осадками, а также сейсмической активностью. Сюда же относится и вес человека, который в будущем будет проводить ремонт, плановое обслуживание или очистку крыши.

Расчет массы кровельного пирога

Перед тем как провести расчет длины стропильной ноги, потребуется вычислить массу кровельного пирога. Для этого нужно будет взять простую формулу, по которой нужно плюсовать массы одного квадратного метра всех слоев кровельных материалов, а результат умножить на 1,1 – коэффициент коррекции, который улучшит надежность конструкции на 10 %.

Получается, что обычный расчет массы кровли можно выразить так: (масса 1 м2 обрешетки + масса 1м2 кровельного материала + масса 1 м2 гидроизоляционного покрытия + масса 1 м2 слоя утеплителя) × 1,1 = масса кровельного пирога, в которую входит коэффициент коррекции. Если планируется укладывать один из распространенных кровельных покрытий, то нагрузка на стропильную систему не выйдет за пределы 50 кг/м2.

Создавая проект односкатной или двускатной кровли, достаточно опираться лишь на массу кровельного пирога, равную 50 кг/м2. По такому принципу можно соорудить каркас кровли повышенной прочности, чтобы в будущем можно было изменить тип кровельного материала без повторного расчета системы стропил.

Снеговые и ветровые нагрузки на примере

Длина стропильной ноги должна быть подобрана таким образом, чтобы кровля смогла удерживать большие нагрузки снеговых осадков. Снег будет давить на кровлю тем сильнее, чем меньший угол уклона у нее будет. Если возводится практически плоская односкатная кровля, то сечение стропильных ног должно быть как можно больше, а их шаг – как можно меньше. Кроме этого, если уклон кровли менее 25º, то потребуется систематически проводить ее очистку.

Перед тем как посчитать длину стропил нужно определить снеговую нагрузку, для чего можно воспользоваться формулой S = Sg × µ, где:

• Sg – значение снегового покрова на 1 м2, которое выбирается из таблиц СНиП, и определяется регионом, в котором возводится дом;

• µ — корректировочный коэффициент, который зависит от угла наклона кровли: для ската с уклоном до 25° – 1,0; а для ската с уклонами 25-60° – 0,7.

Для тех скатов, угол наклона которых находится на отметке более 60 °, снеговые нагрузки в расчет не берутся.

Ветровые нагрузки можно вычислить по формуле W = Wo × k, где:

• Wo – справочная величина вашего региона (можно найти в справочных таблицах);

• k – корректировочный коэффициент, который определяется высотой постройки и типом местности – открытого типа (поле, степь или побережье), или закрытого (лес, застройка).

Зависимость длины стропильной ноги и сечения

К примеру расчет стропильной ноги будет сделать легче, если представить, что почти вся крыша состоит из треугольников. Имея длину стен строения, уклон ската или высоту конька, и воспользовавшись теоремой Пифагора, можно определить длину стропильной ноги от стены до конька. К полученному результату нужно будет прибавить величину свеса карниза. Иногда карнизный свес создают путем монтажа кобылок – досок для увеличения длины стропил. Длина кобылок также приплюсуется к длине стропил при просчете площади кровли – это необходимо для получения точного объема материала, необходимого для установки кровельного пирога.

Для того чтобы понять, какого сечения нужна доска или брус, нужно взять специальную таблицу стандартов, в которой будут указаны зависимости таких параметров как толщина, длина и шаг стропильной ноги.

Как правило, сечение стропил колеблется от 40×150 мм до 100×250 мм. Перед тем как определить длину стропил нужно учесть, что она зависит от уклона ската и длины пролета между противоположными стенами. Чем больше уклон ската, тем длиннее должны быть стропила, а значит и их сечение тоже должно быть достаточным для придания конструкции необходимой прочности. При таком подходе нагрузка от снежных осадков снизится, а шаг между стропилами также можно будет увеличить. Нужно помнить еще и о том, что чем меньше шаг будет между стропилами, тем большую нагрузку будет испытывать стропильная нога.

Каждый мастер, которого вы попросите привести пример расчета стропил, вам скажет, что для того чтобы каркас кровли получился максимально прочным, нужно учитывать характеристики деревянных элементов и толщину металлических узлов.

Несущая часть кровли должна быть достаточно жесткой для того, чтобы она не прогибалась вследствие нагрузок. Прогибы могут появляться, если во время проектирования были подобраны неправильные сечения элементов кровли и шаг монтажа стропил. Если оказалось, что прогиб появился после установки кровли, можно установить дополнительные подкосы для того, чтобы конструкция получилась более жесткой. При длине стропильной ноги более 4,5 м, без монтажа подкосов прогиб может появиться при использовании стропильных ног любого сечения. Это нужно учитывать в любом случае, определяя, как вычислить длину стропила.

В общем, определяясь с толщиной бруса, отталкиваются от общей нагрузки на кровлю. Чем он будет толще, тем крыша получится прочнее, и не нужно будет волноваться о том, что может возникнуть прогиб. Однако это ведет к увеличению общей массы стропильной системы, следовательно, нагрузки на всю конструкцию и фундамент будут выше.

При сооружении жилых домов шаг между стропилами составляет от 60 до 100 см и определяется:

• расчетной нагрузкой;
• сечением стропил;
• типом используемого кровельного покрытия;
• уклоном скатов;
• шириной слоя теплоизоляции.

Количество устанавливаемых стропильных ног зависит, в первую очередь, от шага их монтажа. Сначала определяют нужный шаг, после чего длину стены делят на полученное значение, плюсуют к результату единицу и округляют. Результатом деления длины стены на полученное число будет искомый нами шаг между стропилами. Учитывая необходимое количество стропил на одном скате нужно брать во внимание и расстояние между осями стропильных ног.

Металлические стропильные системы

При возведении частного дома к применению стропильной системы из металла прибегает крайне редко, потому что металлический каркас нужно устанавливать с использованием сварки, а это несколько усложняет процесс. Естественно, что изготовление конструкции можно осуществит и на производственных мощностях, но в данном случае без привлечения спецтехники не обойтись. Проект металлической кровли должен быть создан с максимальной точностью с соблюдением точных размеров всех элементов, так как в процессе возведения подогнать их до нужных размеров уже не представится возможности.

У металлических систем стропил много своих плюсов. Во время эксплуатации не возникает прогиб стропил даже на больших пролетах и без монтажа дополнительных узлов для улучшения прочности и надежности. Стальные стропила могут укладываться на пролеты, превышающие 10 м, при этом под расчетными нагрузками прогиб не возникнет.

Рассчитывая стропильную систему из стальных профилей, учитывайте массу самого материала, нагрузку на все строение и фундамент. Высокая прочность стропил из такого материала, позволяющая не прогибаться конструкции, дает возможность уменьшить количество узлов в сравнении с элементами из дерева.

Кроме того, проводить расчет стального каркаса для кровли нужно, исходя из данных по прочности элементов конструкции, определяющейся их формой и толщиной. Учитывайте также длину пролетов и уклон скатов. Мауэрлат из стали для системы стропил должен быть тщательно закреплен на верхушке стены.

Вышеизложенный материал позволит вам подробно разобраться в том, как рассчитать стропильную ногу, так что вы без проблем сможете выполнить все строительные работы на данном этапе, и у вас появится свой пример расчета стропильной системы.

1. Стропильная нога расчет длины и сечения, размеры крепления к мауэрлату.

2. Диагональные стропильные ноги вальмовых крыш.

1. Характеристики стропильных ног.

2. Особенности монтажа стропильных ног.

Рис.1 Стропильная нога.

Строительство дома всегда оканчивается возведением крыши, которая предполагает обязательное устройство стропильной системы. Конструкция эта включает в себя стропильные ноги, мауэрлат, затяжки, подкосы, нарожники, шпренгели, стойки, обрешетка и прочие элементы, обеспечивающие прочность и жесткость всей системы.

В разных конструкциях крыш стропильная нога может называться рядовым стропилом или диагональной (накосной) стропильной ногой и требует расчета на прочность. Расчет стропильной системы основывается на сборе постоянных и временных нагрузок, которые будут действовать на крышу.

Постоянные нагрузки:

• вес всех элементов стропильной конструкции;
• вес паро- и гидроизоляционных материалов;
• вес утепления;
• вес кровельного материала;
• вес отделочных материалов потолка, при наличии мансардных помещений.

Временные нагрузки:

• снеговая и ветровая нагрузка для данного региона;
• вес людей, обслуживающих кровлю вместе с инструментом;
• вес инженерного оборудования, устанавливаемого на крыше (вентиляционные системы, дымоходы, аэраторы, зенитные фонари и пр.);
• вес переходных мостиков, ограждения, трапов, необходимых для ремонта и дальнейшей эксплуатации крыши.

Характеристики стропильных ног

На основании полученного значения нагрузок делается расчет стропильной ноги, её длина и поперечное сечение, в зависимости от выбранного материала, вида крыши и типа стропил – наслонных или висячих. Некоторые виды сложных крыш могут содержать и те и другие. А в вальмовых кровлях, кроме стропильных ног используются еще и укороченные стропила, которые называются нарожниками и требуют так же своего расчета. Кроме этого в расчете нуждаются все дополнительные элементы стропильной системы, такие, как затяжки, подкосы, стойки и ригели, поскольку на них приходится определённая нагрузка, передающаяся от стропил.

Выбор сечения и длины стропильной ноги

Длина стропильной ноги зависит, прежде всего, от размеров здания, а также от уклона скатов кровли, который получается от выбранной формы крыши. Обычно, длину стропила стараются делать не более 6 м, так весь пиломатериал, поступающий в продажу, имеет именно эту максимальную длину. Но случается, что размеры дома требуют стропил большей длины, в этом случае их наращивают. В основном длинные стропильные ноги бывают у накосных (диагональных) стропил, при возведении вальмовых или полувальмовых крыш.

Рис.2 Выбор сечения длины стропильной ноги.

На выбор сечения стропильной ноги оказывают влияние множественные факторы:

• нагрузки постоянные и временные;
• вид кровельного материала;
• уклон скатов;
• тип крыши;
• размеры дома;
• климатические условия;
• качество материала для изготовления стропильных ног.

Влажность древесины должна составлять не более 20-22%, поскольку слишком влажное дерево, по мере высыхания будет изменяться в размерах, а это в свою очередь может привести к нарушению герметичности кровли и другим негативным последствиям.

Лучше всего, если расчет стропильной системы будет производить специалист. В настоящее время достаточно фирм, которые предлагают такие услуги.Можно самостоятельно рассчитать стропильные ноги, размеры и длину, если воспользоваться готовыми калькуляторами в интернете. Стоит только ввести в программу нужные размеры, а программа сама уже выдаст готовый результат сечения, длины и шага стропил.

Шаг между стропильными ногами

Рис. 3 Шаг между стропильными ногами.

В строительстве частных жилых домов, как правило, используются доски сечением 50х150 мм при изготовлении стропил крыш любой конфигурации. Шаг стропильных ног равняется примерно от 60 см до 1 метра, в зависимости от выбранного вида кровельного материала, размера утеплителя, количества снега в зимнее время и уклона крыши.

Так, для крыш, уклон которых составляет более 45 градусов, шаг стропил выбирается в пределах 1,2-1,4 м, а для регионов с большими снежными нагрузками это расстояние будет 0,6-0,8 м.

Также следует обращать внимание на тип кровельного материала. Самым тяжелым считается натуральная черепица. Сечение стропильных ног соответственно будет увеличиваться, если будет большая длина стропильных ног и их шаг.

Особенности монтажа стропильных ног

Рис. 4 Крепление стропильной ноги к мауэрлату.

Рис. 4.2 Крепление висячих стропил.

Крепление стропильных ног к мауэрлату самый ответственный момент во всей постройке крыши. От правильности выполненного соединения стропил и мауэрлата зависит прочность всей конструкции крыши.

Существует два способа крепления – скользящее и жесткое, каждое из которых подходит под определённый вид стропил – висячих или наслонных.

Жесткое крепление исключает любые подвижки, повороты или изгибы стропил. Это достигается изготовлением запилов на самом стропиле и последующем закреплении стропильной ноги с мауэрлатом при помощи металлических скоб, проволоки или длинных гвоздей, а также с использованием металлических уголков.

Рис.5 Скользящие стропила.

Скользящее соединение, или как его часто называют «шарнирное», может иметь две степени свободы. Такое соединение часто используется при строительстве деревянных домов, чтобы дать крыше свободу постепенно оседать на сруб, который в течение нескольких лет может давать усадку. В этом случае соединение стропильных ног на коньке не делается жестким.

Другие способы – использование металлических пластин, в которых имеются отверстия для гвоздей или соединение стропила и мауэрлата металлическими скобами.

Сама стропильная нога при скользящем сопряжении соединяется с мауэрлатом с помощью запила и укреплением с боков двумя гвоздями, забиваемых наискосок, по отношению друг к другу или путем забивания одного гвоздя сверху вниз в стропильную ногу с проникновением в мауэрлат. При строительстве вальмовой крыши диагональная стропильная нога часто получается больше 6 метров в длину, поэтому требует наращивания.

Спаренное стропило.

Рис. 5 Спаренные стропила.

Это достигается спариванием двух досок, которые применяются при устройстве обычных стропил. Диагональные стропила всегда длиннее рядовых, к тому же они испытывают нагрузку в полтора раза превышающую ту, которая приходится на обычные стропила, так как на них опираются еще и накосные ноги.

Чтобы сделать усиление стропильных ног, для них устраивают подкосы, имеющие вид вертикальных стоек. Обычно устанавливают не больше двух стоек. Для усиления накосных стропильных ног так же устанавливают стойку или подкос. Стойка должна опираться на на деревянную подкладку, которая располагается непосредственно на перекрытие, если это железобетонная плита, или на затяжку, которая может одновременно являться потолочной балкой перекрытия.

Диагональные стропильные ноги вальмовых крыш

На вальмовых крышах и крышах с ендовами необходимо устанавливать стропила направленные к углам стен (внешним или внутренним). Эти стропильные ноги называются диагональными или накосными. Диагональные стропила длиннее обычных, кроме того, на них опираются укороченные стропила скатов (стропильные полуноги), которые называются нарожниками. Поэтому накосные стропила, как правило, несут нагрузку примерно в полтора раза большую, чем обычные стропила. Длина диагональных стропил превышает стандартную длину досок, поэтому стропила делают спаренным. Спаривание накосной стропильной ноги решает сразу три задачи: во-первых, удвоенное сечение способно нести увеличенную нагрузку; во-вторых, сплачивание досок позволяет получить длинную неразрезную балку; в-третьих, спаривание стропил унифицирует типоразмер применяемых деталей. Сдваивание стропил позволяет применять для устройства накосных стропил те же доски, что и для обычных стропил. Иными словами, применение досок одной высоты для изготовления всех видов стропил упрощает конструктивные решения узлов крыши.

Для получения многопролетности под накосную ногу устанавливают одну или две опоры. По сути, накосные стропила, это раздвоившийся и наклонившийся коньковый прогон. Сращивание досок по длине делают так, чтобы стыки получались на расстоянии 0,15L от центра опор, таким образом, длину досок для изготовления накосной стропильной ноги нужно подбирать в зависимости от длины пролетов, следовательно, от количества опор. Например, для вальмовой крыши нужно сделать накосную ногу длиной 10 м, для этого можно использовать доски длиной по 5,5 м и установить одну опору посредине. Получим двухпролетную неразрезную балку. Однако расположение опоры под средней частью стропила не отвечает схеме приложенной к нему нагрузки, поэтому ее устанавливают на расстоянии 1/4 пролета от верха стропила. Тогда для десятиметрового стропила логичнее использовать доски 7 и 3 м.

Опора под накосную стропильную ногу — это обычный подкос либо стойка из двух спаренных досок или бруса. Стойку опирают через деревянную подкладку и гидроизоляционный слой прямо на перекрытие, если оно из железобетонных плит и проверено на сосредоточенную силу. Подкос устанавливают под углом к горизонту 45–53°, а низ его упирают в лежень. Угол установки подкоса не играет решающей роли, главное условие, чтобы подкос поддерживал стропило в месте максимального сосредоточения нагрузки (рис. 6).

Рис. 6. Место установки дополнительных опор под диагональные стропила.

Расчет сечения диагональных стропил можно произвести по формулам приведенным в книге В. Т. Гроздова «Деревянные наслонные стропила», но как правило, они не нуждаются в расчете. Сделанные из двух сечений рядовых стропильных ног они выдерживает ту нагрузку, на которую были рассчитаны рядовые стропила. Стропила, перекрывающие пролет до 7,5 м, подпираются только подкосом в верхней части пролета. Если накосное стропило перекрывает пролет до 9 м, в нижней части (l/4) устанавливают еще одну опору: стойку (если позволяет перекрытие), либо шпренгельную ферму. Под стропило длиной более 9 м желательно ввести третью опору по центру, здесь можно установить только стойку, значит, перекрытие должно быть железобетонным и проверенным на сосредоточенную силу либо в его конструкцию включают балку, на которую можно будет опереть стойку.

Рис.6. Виды шпренгеля.

Шпренгель, это балка из бруса, прокинутая на угол по пересекающимся наружным стенам. Чтобы балка особо не прогибалась (не «играла»), в шпренгельную конструкцию устанавливают два подкоса. Такая опора получила название шпренгельная ферма. В большинстве случаев при строительстве небольших загородных домов, эту ферму не нужно рассчитывать, ее элементы принимаются конструктивно из бруса или спаренных досок общим сечением 100×100 — для стоек, 50×100 — для подкосов и 100×150(h) мм — для балки.

рис. 7. Опирание накосных (диагональных) стропильных ног на прогон в центре вальмовой крыши.

Опирание диагональной стропильной ноги в коньке зависит от расположения и количества промежуточных опор и конструкции основных наслонных стропил:

• при наличии одного прогона посредине крыши диагональную стропильную ногу опирают на консоли прогона (рис. 7). Консоли выпускают сантиметров на 10–15 за подстропильную раму, лишнее потом проще отпилить, чем нарастить недостающее;
• при наличии двух прогонов и стропил из досок, на прогоны устанавливается шпренгельная конструкция состоящая из горизонтальной балки и стойки, на которую крепится верх накосных стропил (рис. 8);
• при наличии двух прогонов и стропил из брусьев, в коньке к стропилам пришивают прибоину (коротыш доски толщиной не менее 5 см) и опирают на нее накосные стропила.

рис. 8. Опирание накосных (диагональных) стропильных ног вальмовой крыши на шпренгель, при двух подстропильных рамах.

Низ накосных стропил для посадки на шпренгель, консоль прогона или на прибоину, подрубается в горизонт и крепится гвоздями. При необходимости накосные стропила дополнительно прикрепляют к опорам металлическими хомутами или тугими проволочными скрутками.

Накосные стропила, расположенные в ендовах, подпереть шпренгельной фермой нельзя, так как угол стен, образующий ендову, внутренний, поэтому их подпирают стойками либо, если не позволяет перекрытие, подкосами. В этом случае, в отличие от диагонального стропила вальмы, максимальная нагрузка приходится на нижнюю часть стропильной ноги! Сюда и нужно упирать подкос. Однако угол наклона подкоса опертого низом в лежень получается слишком острым, поэтому подкос либо опирают низом в угол стен, либо ставят два подкоса (один от лежня, другой от угла стен) упирая их верхом друг в друга, либо пренебрегают точкой максимальной нагрузки и ставят один подкос от лежня с углом к горизонту 45–53°. Последний вариант, казалось бы, неправильный — подкос подпирает стропило совсем не там, где нам нужно. Но не будем забывать, что введение под балку третьей опоры, делает ее не разрезной и двухпролетной, что увеличивает ее несущую способность. Так, что установки подкоса по последнему варианту, чаще всего, бывает вполне достаточным для обеспечения несущей способности всей наслонной стропилины удвоенного сечения.

На практике нарожники стыкуют к наслонному стропилу простым запилом — подпиливают верх нарожника в одну плоскость к диагональной стропилине, стыкуют и пришивают 2–3 гвоздями. И я так делал, более того, никогда не видел, чтобы делали по-другому. Это совсем не значит, что мы делали правильно. Типовые узлы устройства стропильных крыш показывают, что нарожники нужно врубать в накосное стропило выбирая в нем гнезда. Это достаточно сложные узлы, которые можно упростить и даже увеличить жесткость и несущую способность накосной стропильной ноги. Жесткость стропила усиливается, если стыкование к нему нарожников делать не врубками, а устройством черепных брусков. Бруски сечением 50×50 мм нашиваются к низу стропильной ноги с обеих сторон. Шаг опирания нарожников нужно выбрать таким, чтобы они не приходили с двух сторон в одну точку стропила, а стыковались вразбежку . Иногда для этого приходится немного менять шаг установки нарожников относительно рядовых стропил. Установка опорных (черепных) брусков на накосную стропильную ногу делает ее сечение тавровым, что усиливает ее несущую способность и жесткость.

Узлы накосных (диагональных) стропил вальмовых крыш

рис. 9. Узлы накосных (диагональных) стропил вальмоваых крыш.

В зависимости от принятой расчетной схемы: распорной или безраспорной, низ диагональных стропильных ног упирается непосредственно в мауэрлат или в балку, уложенную на угол стен, либо опирается на них. В этом смысле накосные стропила ничем не отличаются от обычных стропил. Они, как и обычные стропильные ноги, сделанные с тремя или двумя степенями свободы, могут передавать распор на стены или не передавать его.

Принято считать, что угол наклона диагональной стропильной ноги меняется относительно угла наклона рядовых стропил. Это действительно так, если рассматривать диагональную стропильную ногу как отдельный элемент. Однако если спроецировать ее поочередно на стропила скатов, которые она объединяет, то мы увидим, что углы образуемые проекциями равны углам скатов. Попробуйте нарисовать накосное стропило на чертеже фасада здания и вы убедитесь в этом сами. То, что углы проекций на скаты, равны углам скатов, очень важно понимать при строительстве крыши — отпадают ненужные вопросы.

При необходимости верхняя пласть накосной стропилины, уложенной на ребре крыши, стесывается под углом, а расположенные в ендове — желобком, для укладки на них обрешётки.

Установкой между рядовыми стропилами прибоины из доски толщиной не менее 5 см можно сделать так называемую датскую крышу (рис. 10). При необходимости места креплений прибоины к рядовым стропилам подпирают подкосами (подстропильными ногами), низ которых упирают в лежень или стойку либо вместо рядовых стропил устанавливают усиленную (спаренную) пару стропильных ног. В местах пересечения прибоины со стойкой или двумя стойками ее крепят к ним гвоздевым боем и подпирают коротышами (обрезками досок). Полученную на крыше вертикальную плоскость обшивают погонажным или листовым материалом и, чаще всего, используют для устройства на чердаке естественного освещения и вентиляции: монтируют под коньком окна.

рис. 10. Опирание накосных (диагональных) стропил для устройства Датской крыши.

«Врезание» крыш друг в друга. Г- и Т-образные крыши. Ендовы.

Архитекторы называют крышу пятым фасадом — это один из самых выразительных элементов дома. Однако здесь необходимо выдержать баланс между дизайнерским решением и функциональностью крыши. С инженерной точки зрения чем проще крыша, тем меньше хлопот она доставит в строительстве и последующей эксплуатации. При проектировании крыши по бюджетному варианту следует, по возможности, избегать большого количества ендов, высотных перепадов конька, башенок и арочных форм.

На рис. 11 представлены основные типы простых конструкций крыш, но это всего лишь эскиз. Для правильного построения крыши должен быть разработан план крыши и основные разрезы, учитывающие линейные размеры здания и высотные отметки.

Как построить план крыши? Рассмотрим это на примерах (рис.11). Современные загородные дома редко имеют план прямоугольника, чаще всего они строятся в виде букв Г, Т или в форме креста. Бывают и другие планировочные решения, нам сейчас важнее разобраться с основными принципами построения плана крыши. Планировку дома можно мысленно разбить на прямоугольники. Самый большой прямоугольник условно назовем основным помещением, а прямоугольники поменьше — пристройками.

Рис. 11 Построение плана крыши.

Нарисовав план стен, отступают от линий стен на 50 см (нормативный свес крыши) и в масштабе рисуют внешний периметр крыши. Затем на основной крыше рисуем прогон ab, (рис 11.2) перпендикулярно ему рисуем прогоны на пристройках cd. Теперь если соединить углы смыкания основной крыши и пристроек, то получим линию ендовы — внутреннего угла пересечения крыш. Здесь будут сделаны накосные стропильные ноги.

Рис 11.2

При одинаковой высоте коньков крыши накосные стропила устанавливаются на всю длину ендовы и будут опираться на мауэрлат и прогон основной крыши. Углы скатов основной крыши и пристроек будут разными. Скаты получатся одного уклона только если ширина пристроек будет равна ширине основного помещения.

Укорачивание прогонов cd со стороны точки с изменяет линии ендовы. Расположение ее в плане под углом 45° приводит к тому, что скаты основной крыши и пристроек получатся с одинаковым наклоном, но конек пристройки станет ниже конька основной крыши. Изменением угла наклона ендовы (в плане) можно изменить высоту конька пристройки до требуемой величины. Накосное стропило, установленное в ендове, в этом случае, будет опираться на мауэрлат и прогон пристройки.

Укорачивание прогона со стороны точки а или b либо с обеих сторон приводит к образованию на крыше вальм. То же самое можно сделать с прогоном cd, укорачивая его со стороны точки d получим вальму на пристройке. Кстати, можно и удлинять прогоны, тогда на крыше получим треугольные, увеличенные на коньке, свесы крыши. Если полностью «согнать» прогон, например, прогон ab, в одну точку, получим шатровую крышу, в которой накосные стропила будут сходиться и опираться на единственную стойку.

В чердачных крышах, на любой высоте конька, прогоны пристроек стыкуются со стойками подстропильной конструкции основной крыши и опираются на прибоины (рис. 12). Гвоздевое соединение прибоин со стойками рассчитывается на срез гвоздей либо прибоина делается на всю высоту стойки.

рис. 12 Вариант стыкования двух крыш. Ендовы.

Нарожники так же, как и в случае вальмовых крыш опирают на диагональное стропило, на которое предварительно нашиваются опорные бруски. Правило установки нарожников прежнее: они должны устанавливаться вразбежку, а не сходиться в одной точке накосного стропила.

Нарожники так же, как и в случае вальмовых крыш опирают на диагональное стропило, на которое предварительно нашиваются опорные бруски. Нарожники в ендовах, как все остальные стропила могут быть выполнены по безраспорному и распорному варианту. Распорные стропила соединенные между собой в коньковом узле, низом упираются в накосную стропилину ендовы и отдают на нее распор. Сама же накосная стропильная нога получает дополнительное сжимающее напряжение, которое при упирании ее низом в мауэрлат, а верхом в коньковый узел, дает на мауэрлат распор. Этот распор старается «распрямить» угол стыкования мауэрлатных балок. Распор можно снять схваткой расположенной по низу накосного стропила и стойки либо, в случае Г-образной крыши, по низу накосных стропилин ендовы и вальмы расположенной с другой стороны. Если схватка будет расположена выше, она будет сжатым ригелем и распора не снимет. При изменении нижнего узла накосной стропильной ноги ендовы с упора на опирание, распор на стены не пойдет, а схваткой можно перехватить распор, возникающий в аварийных ситуациях при просадке конька.

Иными словами диагональные стропила крыш (вальмовые или ендовые) ничем особенным от обычных стропил не отличаются. Если встать к ним фронтально, то мы увидим все те же рядовые стропила, только длиннее и немного по-другому загруженные. Следовательно, их нужно проектировать и устанавливать по тем же правилам, что и рядовые стропила, только рассматривать их проекцию и схватки устанавливать соответствующим образом.

Проход вентиляционных и дымовых труб сквозь скат крыши

Рис. 13 Проход вентиляцонных и дымовых труб.

После того как будет вычерчен план крыши, нужно выбрать шаг установки стропил, обращая особое внимание на вентиляционные и дымовые трубы. Шаг стропил нужно постараться выбрать таким образом, чтобы трубы прошли в просвет между стропилами. Либо к стропилам пришиваются опорные бруски 50×50 (50×60) мм, на которые опирают поперечины и уже к ним, опять же посредством опорных брусков или стальных фасонных накладок, стыкуются рядовые стропилины (рис. 13). Если режется более одной стропилины, крайние стропильные ноги нужно усилить: сделать их спаренными. Если труба проходит через конек, то коньковый прогон делают с двух сторон трубы, стропила в верхней части опирают на поперечины, аналогично проходу труб через скат крыши.

Владелец будущего частного дома при выборе крыши часто выбирает недорогой вариант с двумя скатами. Практичная и несложная конструкция такой кровли надежна, прочна и обеспечивает хорошую защиту от непогоды. Рассмотрим, как устроена стропильная система двухскатной крыши — важнейший элемент ее конструкции.

О двускатной крыше в двух словах

Двускатной называется крыша у которой два прямоугольных плоских ската соединяются наверху под углом. При этом с боков остаются треугольные проемы. Туда вставляются фронтоны. Чтобы конструкция была крепкой, надежной и служила продолжительное время в ней применяют различные подпорные и поддерживающие элементы. Важнейший из них — стропильная система двускатной крыши, которой, собственно, и посвящен данный материал.

Конструктивные элементы двухскатных крыш

В общем-то, все эти элементы двускатных крыш представляют собой доски, бруски и балки различной длины, формы и сечения. Рассмотрим их все по порядку.

Мауэрлат

Это хвойный брус квадратного сечения, размер которого обычно составляет 10 или 15 сантиметров. Его кладут вдоль каждой из несущих стен, прикрепляя к ним стержнями на резьбе или анкерами. Предназначение данного элемента – равномерная передача нагрузки от ног стропил к несущим стенам.

Стропильная нога

Это брус, в разрезе имеющий размеры 15 сантиметров на 5 (или 10) сантиметров. Именно из таких элементов собирается наш треугольный контур кровли, который несет всю тяжесть ветра, града, снега и прочих превратностей погоды. Чтобы достойно выдерживать эти нагрузки, стропильные ноги располагают с шагом от 0,6 до 1,2 метра. Чем более увесистой предполагается кровля, тем меньше данное расстояние. Кроме этого, шаг стропил, в некоторых случаях, будет зависеть от конструктивных особенностей используемого кровельного покрытия.

Лежень

Квадратный брус для этого элемента имеет такое же сечение, как и для мауэрлата – 10/10 или 15/15 сантиметров. Его горизонтально кладут на внутреннюю несущую стену, дабы равномерно распределить нагрузку от кровельных стоек.

Затяжка

Данный элемент применяется для висячих стропильной системы. Он завершает треугольник стропильных ног, не позволяя ему расползаться.

Стойки

Брус для них берется квадратный, такой же, как для предыдущего элемента. Стойки размещаются вертикально, беря на себя нагрузку от конька и передавая ее несущей стене внутри дома.

Подкосы

Эти элементы выполняют роль передаточного звена между ногами стропил и несущими элементами. Соединив затяжку и подкосы, получают ферму – весьма крепкий элемент. Даже при наличии большого пролета ферма стойко вынесет все нагрузки.

Обрешетка

Перпендикулярно ногам стропил кладут бруски (или доски) обрешетки. Передавая всю тяжесть кровли стропильным ногам, данный элемент конструкции дополнительно их скрепляет. Предпочтительнее для обустройства обрешетки брать обрезные бруски или доски. Но за неимением лучшего сгодится и доска необрезная – но со снятой корой. Ну, а в случае мягкого кровельного покрытия (к примеру, черепица на битумной основе) обрешетку делают сплошной. Для этого берут влагостойкие фанерные листы.

Конек крыши

Конек это верхнее место крыши соединяющее два ската крыши. Образуется он путем соединения стропильных ног в верхней части крыши. Он расположен горизонтально.

Свес крыши

Данный элемент, выступающий от стен на расстояние примерно 40 сантиметров, не дает дождевым потокам намочить эти стены.

Кобылки

И вновь «лошадиное» название. Эти элементы конструкции стропильной системы двухскатной крыши нужны для организации свеса крыши. Необходимость в них появляется лишь тогда, когда стропильные ноги слишком короткие, и для свеса их не хватает. Тогда эти ноги удлиняют кобылками, которые представляют собой доски несколько меньшего сечения.

Виды стропильных систем двухскатных крыш

Этих систем всего две: висячего типа и наслонного типа. Первые используют в том случае, когда наружные стены дома отстоят друг от друга на 10 метров или меньше. Есть и еще одно условие – между этими самыми стенами не должно быть стены несущего типа, делящей дом надвое. В противном случае надо использовать наслонные стропила. Когда строящийся дом разделяется не несущей стеной, а колоннами, монтируют сразу две стропильных системы. Стропила, расположенные под наклоном, обопрутся на колонны, а висячие отлично разместятся между ними.

Стропильная система висячего типа

Для данной схемы стропильной системы двухскатной крыши характерно то, что стропила опираются на боковые стены. Плохо то, что при этом образуется распирающая нагрузка, способная со временем повредить стены. Чтобы такого не произошло, ноги стропил соединяют затяжкой. В результате образуется жесткий треугольник, не подверженный деформации при нагрузках. Часто вместо затяжек используют балки перекрытия, это особенно актуально когда необходимо обустроить мансардное помещение под крышей.

Плюс данной системы в том, что вовсе не обязательно крепить мауэрлат. Кроме того, достаточно просто монтируются те части конструкции, где ноги стропил опираются на стены. Доска, проложенная через изоляционный слой, поможет сделать ферму ровной и устойчивой, обеспечив большую площадь опоры. Далее рассмотрим основные разновидности висячих стропил. Все они являются трехшарнирными.

#1. Простая треугольная трехшарнирная арка.

Это самое несложное сооружение, представляющее собой замкнутый треугольник, две верхних стороны которого подвергаются нагрузке на изгиб. Затяжка в такой конструкции не работает только на растяжение и не является несущей конструкцией, поэтому ее можно заменить на тяж из стали.

При этом имеется несколько решений организации конструкции карнизного узла. Это ортогональные лобовые врубки, а также применение дощатых или пластинчатых креплений.

#2. Треугольная трехшарнирная арка, усиленная бабкой или подвеской.

Данный вариант применяли только раньше, строя большие промышленные или сельскохозяйственные помещения с пролетом более 6 метров. Для частных домов эта схема не годится. Принцип ее в том, что вес затяжки (составленной из отдельных коротких элементов) берет на себя конек. Эти элементы соединены между собой и с хомутом подвески с помощью прируба (косого или прямого). Для скрепления используются болты. Деревянная подвеска носит название бабка, а железная – тяж. Эта деталь, висящая на узле карниза, а затяжка крепится к ее нижней части через деревянные накладки. Переходниками являются хомуты, регулирующие прогиб затяжки, если она провиснет.

#3. Треугольная трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой.

Если вы хотите оборудовать под крышей мансардное помещение, то эта схема отлично подойдет. Здесь растяжку мы ставим не внизу, стягивая ноги стропил, а наверху. Поднимая ее выше, мы увеличиваем нагрузку на растяжение. Ну, а стропила держатся на балках мауэрлата по принципу ползуна. Нагрузка получается равномерной, а система – устойчивой. Для этого края стропил должны выступать за границы внешних стен дома.

Чтобы затяжка не провисала, часто ее уравновешивают подвеской. Особенно это важно, если планируется сделать подвесной потолок или проложить слои изоляции. При короткой затяжке подвеску крепят к ригелю и коньку, прибивая две доски, при длинной – делают несколько подвесок. При больших нагрузках для крепления применяют хомуты. Ими же соединяют при необходимости две части составной затяжки.

#4. Трехшарнирная треугольная арка с ригелем.

Такую систему монтируют в том случае, если распорные нагрузки велики. Внизу крепится затяжка, а в верхней части – ригель. Благодаря такой конструкции мауэрлат к стене приделывать нет необходимости. В общем-то, ригель – это и есть затяжка, только испытывающая нагрузку не на растяжение, а на сжатие. Ригель не должен иметь шарнирного крепления к ногам стропил, а то конструкция будет шататься. Если всё сделать как надо, то стропила превратятся в неразрезные балки, имеющие три опоры и два пролета.

#5. Трехшарнирная треугольная арка с бабкой, дополненная подкосами.

По поводу системы с бабкой рассказывалось чуть выше. Если в такой конструкции ноги стропил достаточно длинные, приходится их подпирать. Для этого и служат подкосы, уменьшающие прогибающую стропила нагрузку. Несущей стены у висячей системы нет, так что упереть подкосы необходимо в бабку. Стабильная жесткая система принимает основную нагрузку на верхнюю свою часть, не доводя ее до низа стропил. Затяжка в такой конструкции обычно составная, соединенная прирубом. Опираясь на хомут бабки, она подтягивает книзу коньковый узел. А тот воздействует на подвес и стропила, сжимая их.

Стропильная система наслонного типа

У этой системы ровно посередине ставится вертикальная балка. Вес всей кровли через данную балку проходит от конька к несущей стене. Стена эта находится на равном расстоянии от краев здания. Как уже упоминалось, потребность в таком разделении здания появляется при расстоянии между его внешними стенами более 10 метров.

#1. Безраспорные наслонные стропила.

В этой конструкции ноги стропил подвергаются только изгибу, не давя на стены и не распирая их. Есть три варианта монтажа таких стропил, которые решают вопрос нагрузок на стены здания.

В первом варианте опорой для стропила либо является мауэрлат, либо его подшивают специальным бруском (опорным). Для крепления используется врубка зубом. Страхуется конструкция хомутами или проволокой, что является гарантом надежности конструкции. Верхнюю часть ног стропил кладут на прогон конька. Крепление по принципу скользящих опор. Обязательно нужно закрепить пробоины в верхней части стропил.

Это наиболее популярная конструкция. В ней низы стропильных ног приделываются к мауэрлату подвижным соединением по типу ползуна. Возможно и крепление с помощью штучного бруска. Чтобы нога держалась крепко, вбиваем сверху гвоздь. Либо можно прикрепить гибкую пластинку из стали. Вверху стропила, лежащие на прогоне конька, крепят либо пробоинами попарно, либо к прогону (каждое из стропил).

Особенность последнего варианта в том, что ноги стропил и прогон конька жестко соединяют в одно целое. Для этого параллельно брусу конька с обеих сторон набивают дощечки или бруски. При этом балка испытывает сильную нагрузку на изгиб, зато ноги стропил прогибаются гораздо меньше. Данный вариант сложнее в исполнении, чем второй, поэтому используется несколько реже.

#2. Распорные наслонные стропила.

В данном случае устройство стропильной системы двускатной крыши почти аналогично предыдущим трем вариантам. Существует один нюанс: нужно заменить крепление ног стропил с подвижного (по типу ползуна) на жесткое, неподвижное. И тогда стропила начнут передавать распирающую нагрузку несущим стенам дома. В общем-то, такие распорные стропила служат как бы промежуточным звеном от наклонной системы к висячей. Однако отличие висячих стропил в том, что у них прогон не является существенной деталью. Можно и без него обойтись.

Для распорной системы мауэрлат должен быть очень крепко приделан к стене дома. Да и сами стены обязаны быть толстыми и прочными. Можно применять по периметру пояс из железобетона.

#3. Стропила, имеющие подкосы.

Подкос, который, по сути, является третьей ногой стропил, называют еще подстропильной ногой. Эта третья нога, работающая на сжатие, ставится под углом 45 градусов. Таким способом получается перекрывать даже пролеты с длиной до 14 метров, причем балками с не очень большим сечением. Ведь здесь чудесным образом балка с одним пролетом превращается в неразрезную балку с двумя пролетами.

Рассчитывать крепление подкоса не нужно, достаточно просто прибить его с обоих боков, подставив под стропилом. Это не даст подкосу смещаться. Главное – точно срезать угол подкоса, учитывая наклон ноги стропил. Чтобы определить сечение бруса, необходимого для стропильных ног, надо вычислить нагрузку на сжатие.

#4. Стропила на подстропильных балках.

Если в доме несущих стен две, используют две подстропильные конструкции. Они состоят из уложенных по длинной стороне крыши балок. Под ними установлены стойки на которых лежат балки. Также опорами для них служат лежень и внутренние стены дома. Если прогонов нет, ставим стойки под каждую ногу стропил. Верхние части стропильных ног стыкуются одна в другую и перевязываются стальными или деревянными накладками. Конькового прогона нет, поэтому появляется распор.

Затяжку ставят ниже прогонов сквозного типа – так аннулируют в безраспорной системе распор. В нижней части стоек для стабильности крепят схватки. Схватка, работающая в качестве ригеля, принимает нагрузки сжатия. Она же не дает опрокинуться стойкам. Расшивки прикрепляют крест-накрест.

Доска для стропил: подбор стройматериала, расчеты параметров, монтажные нюансы

Строительство прочной и надежной стропильной системы – дело непростое. В сооружении каркаса будущей крыши важна каждая мелочь, ведь это только в жарких странах можно водрузить охапку сена на незамысловатую конструкцию, и она будет служить верой и правдой. Но в условиях российского климата, где сильный ветер способен сорвать крышу с целого завода, а снег накапливается до нескольких тонн, к крыше и ее «скелету» предъявляются совсем другие требования. А потому еще на стадии проектирования, в центре внимания – доска для стропил со всеми своими параметрами, как длина, толщина и материал изготовления.

Поэтому, если вы хотите быть спокойными за новую крышу и ее долговечность, изучите основные принципы подбора элементов ее конструкции: какая доска предназначена для того, чтобы нести и распределять основную нагрузку, какой нужен брус между стропилами и какой материал приобрести для обустройства конькового прогона и внутренних затяжек ферм. А наша статья поможет вам разобраться во всех этих тонкостях.

Доски для стропильной системы: изготовить или заказать?

Итак, начнем с того, где как именно вы будете закупать стропила – от этого зависит то, насколько дотошно нужно будет рассчитывать параметры каждой доски в конструкции.

Так, идеально, если вы сможете доверить закупку досок и балок опытному специалисту, т.к. он даже на глаз способен оценить качество материала и понять, достаточно ли будет приобретенного количества. Хотя, руководствуясь нашими советами, вы и сами вполне справитесь с такой задачей.

Всего у вас три варианта приобретения стропильных досок, и разберем преимущества и недостатки каждого из них.

Способ №1. Кубометры пиломатериала

Итак, обратите внимание на такие важные моменты. Если вам предлагают древесину в кубометрах – это вполне приемлемый способ, вы просто указываете в специализированной компании количество кубометров досок и бруса. А уже на месте все это обработаете защитными пропитками и построете крышу.

Единственный момент – работы будет много, как и отходов. Поэтому вам необходимо будет приобрести досок на 10% больше, чем бы вы изначально планировали согласно со своими расчетами, чтобы был запас на подрезку, отходы и неожиданные дефекты, до этого необнаруженные.

Способ №2. Нарезанные на заказ доски

Еще один вариант – приобрести готовые стропила уже после резки. Многие компании на заказ режут древесину под нужные параметры и предоставляют уже готовый вариант, остается только собрать на крыше саму конструкцию. Отходов здесь уже будет минимум, работа пойдет быстрее, важно только, чтобы предварительно угадать с размерами стропил. Но есть один минус: в общем комплекте может не доставать одной-двух досок. Ведь не всегда на таких предприятиях работают особо внимательные люди и не факт, что те же рабочие не припрячут по бруску из каждого заказа. А вам придется закатывать рукава и изготавливать дополнительные шаблоны для отсутствующих элементов.

Как заказать готовые нарезанные доски для стропил? Просто изготавливаете проект крыши в бумажном варианте или специальной программе, показывайте проектировщику, а затем – представителю фирмы. Довольно просто!

Способ №3. Готовые стропильные фермы

Третий вариант – закупить готовые стропильные фермы. Их легче устанавливать на стены прямо на крыше, чем собирать отдельно, и вся конструкция собирается за 1-3 дня. Причем для этого уже не нужен плотник! Такие стропильные фермы собираются еще в заводских условиях и получаются вполне даже качественными. Вам остается только их установить и соединить в коньке.

Отходов здесь у вас вообще не будет, но, конечно же, готовые стропильные фермы обойдутся дороже, чем просто доски для стропил. Кроме того, обычно с фирмы изготовителя даже присылают на объект замерщика, чтобы он сам лично проверил расстояние между стенами дома и скорректировал что-то в проектной документации. А это уже что-то вроде подстраховки для вас, особенно, если расчеты стропильной системы кажутся для вас сложными (они и профессионалам даются нелегко, поверьте).

Самостоятельное изготовление стропил из досок

Итак, если затея заказать обработку и нарезку досок вам не по душе, тогда готовьтесь к тому, чтобы побывать одновременно и проектировщиком, и архитектором, и плотником. По сути, все, что вам нужно будет знать о своих стропилах, – это угол их наклона, сечение, расстояние и метод крепления.

Если вы когда-либо наблюдали за работой профессионалов, тогда наверняка вас восхищало то, насколько виртуозно и без особых усилий они отмеряют нужную длину стропил и делают в их сложные вырезы. При этом все, что нужно им знать, это – параметры крыши. И при этом они пользуются самыми элементарными инструментами: плотницким угольником, собственными записанными расчетами или «умной» книгой. Но, по-хорошему (и по всем правилам), следует изначально все рассчитать при помощи специальных строительных калькуляторов. К слову, сегодня популярны также специальные приложения для смартфонов. Хотя самые основные расчеты вы без проблем сделаете самостоятельно.

Итак, раз уж если вы взялись за изготовление стропил из досок самостоятельно, значит вы точно уже знаете ширину здания и толщину коньковой доски. И здесь важно не допустить ошибку при подсчете будущей длины стропила: от полной ширины здания обязательно отнимите толщину коньковой доски. Поверьте, многие об этом почему-то забывают. Теперь разделите полученный результат на два и вас получится пробег каждой стропильной ноги.

Угол наклона крыши можно определить при помощи геометрических формул, а тип формулы зависит от того, крышу какой формы вы собираетесь строить: классическую двускатную, или более сложную четырехскатную. Ведь конструктивные узлы у них разные, и требования к способности выдерживать определенные нагрузки – тоже.

Стропила для двускатной крыши: простой расчет

Стропила для двускатной крыши изготавливать проще всего, ведь, по сути, они представляют собой стандартные треугольники, которые важно лишь расположить в ряд строго вертикально, с определенным шагом, и закрепить верхушки коньковым прогоном:

Здесь довольно легко рассчитать длину стропила от конька до стены – это гипотенуза треугольника:

Стропила для четырехскатной крыши: треугольники + прямоугольники

Изготовить стропила для стандартной четырехскатной крыши (шатровой, вальмовой) вам будет немного сложнее, т.к. здесь необходимо делать более точные расчеты:

Стропильная система четырехскатной крыши отличается тем, что здесь устанавливаются стропила, которые направлены к углам стен – диагональные. И даже больше: на такие доски опираются другие стропила скатов. Из-за этого накосные (другое название «диагональные») стропила несут нагрузку в полтора раза больше, чем обычные, и длина их тоже превышает стандартную длину досок.

Чаще всего такие стропила делают спаренными:

Стропила для необычных форм крыши: сложное проектирование

У скатных и плоских крыш – стандартные правила изготовления стропил, расчет нагрузок и конструкции. Но совсем другой подход в строительстве пристроек, беседок и других хозяйственных объектов. Здесь далеко не всегда крыша должна быть чем-то вроде миниатюрной копии большой и настоящей. Наоборот, важно все продумать, чтобы вложиться в бюджет и правильно сочетать маленькую конструкцию с большой.

Например, как вариант, для устройства крыши пристройки к дому изготавливаются особые удлиненные стропила:

Продемонстрированные стропила не создают точечных нагрузок на край крыши (как это часто, к сожалению, встречается в практике частного строительства), и в итоге крыша не кренится с годами в одну сторону. Здесь нагрузка, благодаря необычной длине стропил, распределяется равномерно, с меньшим давлением и по всем скату. Да и выглядит такая конструкция более грамотной и профессиональной.

А вот такие стропила делают для круглых крыш небольших домов, хозпостроек и беседок:

И, наконец, в отдельных случаях часть стропил и вовсе не играет никакой функциональной роли во всей конструкции – только декоративную. Изготовление их занимает немало времени, зато делать расчет на прочность вообще не нужно. И посмотрите, как всего одна дополнительная доска в стропильной системе совершенно меняет весь вид крыши:

Гнутые доски для стропил стрельчатой крыши

И, наконец, если вам нравятся необычные и модные крыши со стрельчатой формой, то знайте: все это тоже реально воплотить в жизнь. Такие доски действительно изготавливают: распаривают до 100 градусов в заводских условиях, и, при повышенной влажности, придав эластичность, гнут по специальному шаблону. Только после этого их склеивает и высушивают в специальных камерах.

Еще, дополнительно, по линии сгиба таких брусьев делают специальные пропилы, что тоже доставляет своих сложностей, и потому такая стропильная система обойдется дороже. И если говорить о частном строительстве, весь этот технологический этап вам провернуть будет сложно. Но возможность такая есть.

А с конструкцией и параметрами стропил мы разобрались, а теперь перейдем к самому сложному шагу – расчету суммы всех нагрузок, которые воздействуют на такие крыши. Благодаря ответу на такие вопросы вы сможете рассчитать не только длину стропил, но и их сечение, которое будет надежным.

Как подсчитать нагрузки на стропильную систему?

Итак, отталкиваться нужно будет от того, в какой именно местности вы проживаете. Ведь именно от этого и зависит доска для стропил: размеры подбираются так, чтобы крыша сохраняла максимальную целостность и при этом успешно противостояла как статическим, так и динамическим нагрузкам.

Вот вся совокупность нагрузок, которые вам придется учитывать при проектировании стропильной системы и ее параметров:

Что такое предельные состояния крыши?

А теперь – подробнее. Для того, чтобы точно определить, какое сечение стропил необходимо для устройства крыши, сначала нужно произвести расчет сумы всех-всех возможных нагрузок. Этот расчет делают по так называемому методу «предельных состояний», когда конструкция крыши теряет свою способность сопротивляться внешним воздействием ветра, большому количеству снега или получает при этом значительную деформацию.

Когда это происходит? Когда у конструкции крыши уже исчерпана несущая способность, устойчивость и выносливость. Т.е. это тот самый момент, когда снега на крыше так много, что стропильная система не выдерживает его и ломается, или конструкция крыши такова, что сильный ветер способен в итоге ее сорвать. Причем здесь учитывать нужно одновременно данные как статических, так и динамических нагрузок:

• когда снег, утепление и кровельное покрытие давят на крышу, это – статическая нагрузка;
• ветер и другие воздействия, которые вызывают раскрытие узлов крыши или прогиб стропил – это динамические нагрузки.

Если крыша не справится со всем этим по отдельности или в совокупности, то это приведет к негативным последствиям. Кроме того, опасно само по себе, когда у стропил возникают трещины, прогибы и другие поначалу не заметные проблемы, которые плохо сказываются на несущих способностях конструкции. Очень важно не допустить всего этого.

Как узнать типичные нагрузки определенной местности?

Для того, чтобы дотошно рассчитать давление на крышу, у нас есть отдельная статья. Вам нужно будет просто посмотреть по карте вашей местности среднестатистические ветровые и снеговые нагрузки, по ним определить минимальную толщину сечения стропил и их минимальный шаг расположения вдоль ската:

У вас есть два пути работы со всеми этими данными:

• Способ №1. Рассчитать все до миллиметра при помощи специальных формул, онлайн-калькулятора или ума нанятого специалиста по крышам.
• Способ №2. Ориентироваться на традиции строительства в конкретном регионе и сделать самые простые подсчеты с запасом.

Дело в том, что неспроста в каждой стране дома между собой похожи. Например, в самых снежных регионах России издавна строят высокие острые крыши, а в особо ветренных – больше пологие. Если стандартная высота снежного покрова в вашей местности выше средней по стране, тогда либо вам лучше построить крышу с крутыми скатами, либо делать стропила в два раза толще и прочнее, чтобы они смогли выдержать всю необходимую нагрузку. Поэтому, если вы хотите приобрести доски для стропил со стандартными значениями, организуйте такой же угол наклона крыши, как у соседей – вот и вся хитрость.

Итак, если вы знаете, какая примерно будет действовать нагрузка на крышу в процессе ее службы, то узнаете и ту, что будет воздействовать на каждое отдельное стропило. Как? Просто делите нагрузку на их количество, и здесь важно знать, справятся ли сами стропила с возложенной на них ответственностью. А это, в свою очередь, тоже можно выяснить.

Как рассчитать прочность на изгиб и растяжение?

Абсолютно на каждое стропило воздействуют самые разные физические силы. И чем больше стропил на каждом промежутке – тем легче каждому из них по отдельности, и наоборот. Но ведь сплошные ряды ставить смысла нет, а поэтому рациональнее все рассчитать и подстраховаться.

Напряженные состояния у стропил из разной древесины

Как именно сработает во время эксплуатации стропило на изгиб и растяжение, зависит не только от его толщины, но и из какого материала оно изготовлено. А именно – из какого сорта, породы и влажности древесины. Разобраться в этом вам помогут такие таблицы данных:

Вот некоторые особенности подходящих для стропил пород дерева:

• Лиственные породы деревьев обладают меньшей гибкостью, по сравнению с сосновыми, и их свойства во всех направлениях отличаются. Поэтому доски из этой древесины реже используются конкретно для стропил. С другой стороны, у лиственницы настолько хорошие характеристики, что ее можно сравнить с дубом по долговечности.
• Сосна относительно недорогая, но обладает большим количеством сучков. С другой стороны, смолистое дерево всегда обеспечит высокую стойкость загниванию, а сосновый брус отлично подходит для обустройства стропильной системы благодаря своей легкости и прочности.
• Ель же идеально подходит для балок перекрытий и стропил. Причем сухая ель такая же прочная, как и сосна. Такая древесина отлично подойдет для тех участков, на которые идет вся нагрузка.
• Древесина из дуба более прочна и долговечна, и потому дороже, ведь для того, чтобы ее можно было использовать в строительство, его возраст должен быть около 120 лет! Тогда как у сосны – всего 30.
• Все остальные породы древесины использовать для изготовления стропил следует осторожно, внимательно изучая их свойства.

Итак, подведем итог: главное свойство древесины как материала – это прочность на прогиб. Но, если такого не достаточно, доски просто наращивают по длине. Кроме того, согласно СНиПам «Нагрузки и воздействия», нагрузка на все стропила бывает неравномерной, стропило слева может быть нагружена куда более, чем стропило справа, а поэтому всегда нужно перестраховываться и брать такие значения с запасом.

Выбор длины и сечения стропильных элементов

Все стропильные ноги изготавливаются одинаковой толщины и длины, в зависимости от шага стропил и нагрузки, которая на них будет действовать:

В разных формах крыши стропильные фермы крепятся по-своему, и наиболее популярны сегодня две основные конструкции: с висячими и наклонными стропилами.

• Наслонные стропила жестко связаны между собой, лежат в одной плоскости и имеют всего две точки опоры – это наружные стены. И стропила при этом опираются на мауэрлат или же верхний венец сруба.
• Висячие фермы, напротив, состоят из стропильных ног, которые работают на сжатие и изгиб, и под тяжестью конструкции происходит их распирание, которое передается на стену. Чтобы компенсировать эти силы, стропильные ноги необходимо стянуть затяжками – это горизонтальные балки, которые нужно будет закрепить в основании стропил или выше. Их тоже важно правильно рассчитать.

И длина стропил обоих вариантов стропильной системы зависит напрямую от угла наклона крыши:

И даже больше: зная высоту будущей крыши и ширину торца дома, вы сразу определите длину стропил, при помощи самых обычных формул из курса школьной геометрии.

Комбинирование древесины и металла

Если вам приходится делать стропильные элементы более тонкими, чем необходимо, тогда их нужно укреплять подкосами, ригелями и стойками. Но, порой придать жесткости всей стропильной системе необходимо ввиду проекта самой постройки. Например, пролеты будут большими, или дом находится в местности с неблагополучными климатическими условиями. Для этой цели применяется комбинированная стропильная система из дерева и металла, где металл на берет на себя самые ответственные участки.

В таком случае естественная деформация древесины досок для стропил уже не сыграет свою негативную роль, и можно спокойно относится к выбору параметров. Металлические элементы в такой системе устанавливаются как самостоятельные стропила, так и в качестве элементов усиления стропильных ног. В итоге металлические вставки значительно увеличивает жесткость всей стропильной системы, хотя и усложняют при этом ее эксплуатацию.

Все дело в том, что конденсат любит оседать как раз на металле, и при контакте с деревянными частями вызывает их постепенное гниение. Вот почему в комбинированной системе доски для стропил предварительно обязательно обрабатывается влагозащитными средствами, и даже при необходимости применяется пленочная изоляция контакта дерева и металла. Кроме того, под такой крышей необходима грамотная вентиляция подкровельного пространства и постоянный контроль состояния деревянных стропил.

Конечно, чем проще стропильная система крыши, тем более ясны и понятны требования к параметрам всех ее элементов, тогда как со сложной крышей не всегда чувствует себя уверенно даже опытный специалист. Но главная задача и у новичка в этом деле, и у профессионала – добиться итогового качества всей конструкции!

Доска для стропил: размеры, как подобрать, расчеты, толщина и длина
Ценная статья о том, как правильно выбрать качественную древесину для стропил, какие нужно будет сделать заготовки и каких параметров. Пошаговые мастер-классы.