Диагональные стропильные ноги вальмовых крыш

Как правило, диагональные стропила имеют длину большую, чем стандартная длина доски. По этой причине их делают спаренными.

Однако это не единственная причина. Спаривание досок в накосном стропиле решает сразу несколько задач:

  1. Такая конструкция позволяет использовать доски того же размера и сечения, что и для обычных стропил.
  2. При спаривании досок получается длинная необрезная балка.
  3. Унифицируется типоразмер изготовленных стропил.

Стропильную систему образуют не только стропильные ноги. В конструкцию входят мауэрлат, стойки, подкосы и другие элементы, размеры которых строго стандартизированы. Дело в том, что составляющим стропильной системы полагается выдерживать и распределять определённые нагрузки.

Элементы стропильной системы простой двускатной крыши — это стропила, прогон (коньковая доска), стойки, лежень, мауэрлат и подстропильные ноги (подкосы)

Мауэрлат

Мауэрлат — это конструкция из четырёх брусьев, соединяющая кирпичные, бетонные или металлические стены дома с деревянной несущей конструкцией крыши.

Брус мауэрлата должен занимать 1/3 места наверху стены. Оптимальное сечение этого пиломатериала — 10х15 см. Но существуют и другие подходящие варианты, например, 10х10 либо 15х15 см.

Главное, для создания мауэрлата не брать брусья шириной менее 10 см, так как они сильно подведут в вопросе прочности. А вот пиломатериал шириной более 25 см в надёжности сомнений не вызовет, однако будет давить на дом так, что тот в скором времени начнёт разрушаться.

Мауэрлат должен быть уже стены, иначе он будет оказывать на стены чрезмерное давление

Идеальная длина бруса для основания под стропильную систему равна длине стены. Соблюсти это условие не всегда получается, поэтому мауэрлат позволительно сооружать и из отрезков полностью или хотя бы примерно одинаковых по длине.

Лежень

Лежень выступает элементом стропильной системы, который находится в лежачем положении и служит основанием для стойки (бабки) несущей конструкции кровли.

В качестве лежня обычно берётся брус такого же сечения, как и мауэрлат. То есть оптимальный размер горизонтального элемента на внутренней несущей стене — 10х10 или 15х15 см.

Размером лежень не отличается от мауэрлата

Коньковый брус

Из-за размеров конькового бруса, в который стропила упираются верхним концом, вес крыши не должен выходить за допустимые рамки. Это значит, что для конька требуется брать брус довольно прочный, но нетяжёлый, чтобы под его давлением не прогнулись другие элементы несущей конструкции кровли.

Наиболее подходящий сосновый пиломатериал для конька крыши — это брус сечением 10х10 см или 20х20 см, как у стоек конструкции.

Коньковый прогон не должен быть толще стойки стропильной системы

Кобылка

Кобылка — это доска, удлиняющая стропило, если оно недопустимо короткое.

При использовании кобылок стропильные ноги обрезают вровень с наружной стеной. А доски, удлиняющие их, подбирают таким образом, чтобы они образовывали необходимый свес крыши и были не толще самих стропил.

К длине кобылки обязательно добавляют лишние 30–50 см, которые уйдут на совмещение стропила с дополнительной доской и сделают соединение каркаса и свеса кровли максимально крепким.

По толщине кобылка уступает стропильной ноге

Стойки

Стойка — это то же самое, что и центральная опора. Высоту вертикального бруса в стропильной системе принято находить по формуле h = b1xtgα – 0,05. h — это высота стойки, b1 – половина ширины дома, tgα – тангенс угла между стропилом и мауэрлатом, а 0,05 — это примерная высота коньковой балки в метрах.

Стойки рекомендуется создавать из брусьев сечением 10х10 см.

Главное требование к стойкам — устойчивость, поэтому в качестве них выбирают толстые, как лежень, брусья

Подкосы

Подкосом называется элемент стропильной системы, который под углом не менее 45° (по отношению к горизонтали среза стен) одним концом монтируется на стропиле, а другим — на затяжке, проложенной в направлении от одной стены дома к другой, вплотную к вертикальной стойке.

Длину подкоса определяют по теореме косинусов, то есть по формуле a² = b² + c² — 2 x b x c x cosα для плоского треугольника. a обозначает длину подкоса, b — часть длины стропила, c — половину длины дома, а α – угол, противолежащий стороне a.

Длина подкоса зависит от длины стропила и дома

Ширина и толщина подкосов должна быть идентична этим же размерам у стропильной ноги. Это значительно облегчит задачу по закреплению элемента в каркасе кровли.

Затяжка

Затяжка устанавливается у основания стропильной системы и играет роль балки перекрытия. Длина этого элемента определяется протяжённостью здания, а его сечение не отличается от параметра стропильных ног.

Затяжка по-другому может называться потолочной лагой

Скользящая опора для стропил

Скользящая опора или элемент стропильной системы, позволяющий ей приспосабливаться к изменению конфигурации, должен характеризоваться следующими параметрами:

  • длина — от 10 до 48 см;
  • высота — 9 см;
  • ширина — 3–4 см.

Размер скользящей опоры должен позволять хорошо фиксировать стропила на основании кровли

Доски или брусья для стропил

Размер досок, которые станут стропилами крыши с симметричными скатами, определить нетрудно. В этом поможет формула из теоремы Пифагора c² = a²+ b², где c выступает в качестве необходимой протяжённости стропильной ноги, a обозначает высоту от основания кровли до конькового бруса, а b — ½ часть ширины здания.

Параметры стропил, отличающихся асимметрией, тоже узнают по формуле Пифагора. Однако показателем b в этом случае будет уже не половина ширины дома. Это значение для каждого ската придётся измерять отдельно.

По формуле Пифагора можно вычислить как длину стропил, так и высоту стойки

Стропилами обычно становятся доски толщиной от 4 до 6 см. Минимальный параметр идеален для строений хозяйственного назначения, например, гаражей. А стропильную систему обычных частных домов создают из досок толщиной 5 или 6 см. Средний показатель ширины главных элементов несущей конструкции кровли — 10–15 см.

При большом шаге и значительной длине сечение стропил непременно увеличивают. Допустим, когда расстояние между ногами несущей конструкции крыши достигает 2 м, для стропил выбирают сечение 10×10 см.

На длину стропила влияет степень наклона кровли и протяжённость пространства между стенами, расположенными друг против друга. С увеличением уклона крыши длина стропильной ноги растёт, как и её сечение.

Размер стропил обусловлен величиной зазора между ними

Таблица: соответствие длины стропильной ноги её толщине и шагу

Длина стропильной ноги (м) Пространство от одного до другого стропила (м)
1,1 1,4 1,75 2,13
Толщина стропила (мм)
Бруски Брёвна Бруски Брёвна Бруски Брёвна Бруски Брёвна
До 3 80×100 Ø100 80×130 Ø130 90×100 Ø150 90×160 Ø160
От 3 до 3,6 80×130 Ø130 80×160 Ø160 80×180 Ø180 90×180 Ø180
От 3,6 до 4,3 80×160 Ø160 80×180 Ø180 80×180 Ø180 100×200 Ø180
От 4,3 до 5 80×180 Ø180 80×200 Ø200 100×200 Ø200
От 5 до 5,8 80×200 Ø200 100×200 Ø220
От 5,8 до 6,3 100×200 Ø200 120×220 Ø240

Угол стропила

Величину угла стропила определяют по формуле α = Н / L, где α – это угол наклона кровли, Н — высота конькового бруса, а L — половина пролёта между противоположными стенами дома. Полученное значение переводят в проценты по таблице.

Читайте также  Крепление стропил к мауэрлату

Как будут наклонены стропила, зависит от двух показателей — высоты конька и ширины дома

Таблица: определение угла стропила в процентах

Результат деления H на L Перевод значения в проценты
0,27 15°
0,36 20°
0,47 25°
0,58 30°
0,7 35°
0,84 40°
1 45°
1,2 50°
1,4 55°
1,73 60°
2,14 65°

Что нужно знать при выборе стропильных ног

Подбор балок зависит от многих факторов, прежде всего от вида стропильной системы. Кроме этого, большое значение имеют габариты здания, а также уровень снеговой и ветровой нагрузки, но обо всем по порядку.

Из чего делают стропильные ноги

Здесь выбор небольшой, балки бывают металлические и деревянные, правда, есть еще железобетонные, но они используются только для обустройства крыш на реально больших промышленных объектах.

Металлическая стропильная нога — это чаще всего стальная двутавровая балка в разных вариациях. Иногда балки делают из спаренного уголка, но такие системы считаются менее устойчивыми.

Металлическая стропильная система надежная, но дорогая.

Если вы хотите выбрать металл, подумайте, выдержат ли ваши стены такую нагрузку, ведь метал значительно тяжелее дерева. Плюс кроме самого каркаса там еще будет кровельное покрытие, утеплитель и масса фурнитурных мелочей.

Второй вопрос — это цена. Облегченные балки из современных высокопрочных сплавов стоят в разы дороже, чем дерево и традиционная сталь. Кроме того, установка и крепление этих балок сложнее. Зато гарантия на такую стропильную систему стартует от 50 лет.

Если бюджет ограничен, то не стоит мудрствовать, берите дерево. С хорошей пропиткой деревянная стропильная система простоит до 30 лет. Но деревянные балки также бывают разными:

  • Самый простой и, кстати, надежный вариант — это брус толщиной 50 мм, ширина подбирается в зависимости от размеров конструкции и планируемой нагрузки. Это может быть 150, 200 и 250 мм. Достоинство такого варианта в том, что в случае необходимости вы можете наращивать балки, как по длине, так и по толщине;

Если вам нужна балка, к примеру, толщиной в 100 мм и шириной в 200 мм, то лучше ее сбить из двух брусков 50х200 мм, нежели использовать цельный брус 100х200 мм. Прочность такого тандема будет на порядок выше.

Брус 50х150 мм — это самый распространенный материал для каркаса.

  • Менее популярный и более дорогой вариант — это использование цельных оструганных бревен толщиной до 200 мм. Как показала практика, цельное бревно по сравнению с брусом тяжелее пропитать антисептиком, а значит, довольно быстро там заведутся жучки;

Цельное бревно целесообразно использовать только для кровли в срубах.

  • Клееный многослойный брус делают на заводах, уровень обработки и пропитки там высочайший, гарантию они дают от 25 лет, но и цена солидная. Зачастую такими балками комплектуют наборы для строительства домов под ключ. Длина, там фиксированная, и каждое соединение подготовлено к монтажу.

Клееный брус на порядок крепче, долговечней и надежней пиленого.

От чего зависит точность расчетов

Толщина стропильных ног, длина, шаг и прочие параметры, прежде всего, зависят от уровня нагрузки на кровлю в целом. Видов нагрузки существует 3:

Таблица расчета шага стропильных ног в зависимости от длины и сечения.

  1. Нагрузки постоянного характера — к ним относят вес самих балок, а также массу кровельного пирога, то есть верхнее кровельное покрытие, утеплитель, мембраны ветро и пароизоляции и внутренняя отделка чердачного помещения, если таковая имеется;
  2. Переменные нагрузки — это в основном средняя по региону толщина снегового покрова и роза ветров;

Осадки в теплое время года учитывать нет смысла, так как давление воды на кровлю во время дождя незначительное.

  1. Форс-мажор. Сюда относят природные явления, граничащие со стихийными бедствиями. Но эти параметры учитываются только в сейсмоопасных районах и в местах с ураганными ветрами.

Вес кровельного пирога нужно учитывать при расчетах.

Чтобы вывести правильные расчеты, существует целый ряд формул, я не стану утверждать, что это просто, но при желании за пару часов разобраться можно. Ниже на видео в этой статье подробно показаны примеры таких расчетов и показано, как работает онлайн калькулятор.

Материалы

Стропильная система – обязательный элемент скатных кровель любой формы и конфигурации, состоящий из вертикальных опор, горизонтальных затяжек и стропильных ног, обеспечивающих поддержку и надежное крепление кровельному материалу. Материал, используемый для изготовления каркаса, должен обладать легким весом, высокой прочностью, несущей способностью, а также устойчивостью к воздействию влаги. Наиболее подходящими вариантами считают:

  1. Древесина. Дерево – природный, экологически безопасный материал, который отличается легким весом и прочностью. Для изготовления каркаса применяют бруски квадратного сечения 100х100 мм или 150х150 мм, доски сечением 50х150 мм твердых пород. Существенным недостатком деревянных элементов каркаса является то, что они прогибаются под собственным весом при большой длине, а также обладают слабой устойчивостью к воздействию влаги.
  2. Металл. Металлические стропильные системы дороже деревянных, они используются в основном при большой площади скатов и большом весе кровельного материала. Высокая несущая способность металлического профиля или уголка позволяет увеличивать шаг между элементами каркаса без потери прочности конструкции. Чтобы снизить вероятность распространения ржавчины, применяются коррозионностойкие виды металла.

Обратите внимание! Дерево считается наиболее подходящим материалом для изготовления стропильного каркаса крыши жилых построек, так как оно обладает 3 важными качествами: легким весом, прочностью, воздухопроницаемостью. Чтобы увеличить устойчивость древесины к воздействию влаги, нужно провести обработку элементов стропильной системы глубоко проникающим антисептиком.

Некоторые приемы работы

Чтобы увеличить несущие качества стропил, важно сделать усиление стропильной системы.

Для этого производится монтаж разгружающих балок, подкосов и двусторонних накладок.

По итогам практики, стропильные конструкции, выбранные с учетом прочностных характеристик, порой не подпадают под расчеты на прогиб по СНиПу «Нагрузки и другие воздействия».

Поэтому площадь поперечного сечения нужно делать больше.

Произвести усиление стропил совсем несложно: можно применить подмогу – дополнительную балку.

Этот элемент необходимо прикрепить к нижней части стропил в пролете между ними и мауэрлатом.

Усиление стропильной ноги закрепляется металлическими пластинами с зубцами или же болтовыми хомутами.

Если стропила уже была усилена с помощью подмоги, то можно увеличить ее длину и увести за край опоры на подкос.

Тут достигается две цели: мы получаем удовлетворяющий показатель прогиба и проводим усиление опорного узла.

Чтобы усилить или восстановить поврежденные конструкции, можно воспользоваться следующими способами:

  • Деревянные накладки. Они применяются, если была повреждена одиночная стропила. Накладка из дерева крепится болтами или гвоздями, что приводит к усилению участка кровли.На мауэрлат накладки должны упираться всем торцом, а крепиться к нему с помощью проволочной скрутки.
  • Прутковые протезы. Этот метод применяется, когда произошло массовое повреждение стропильных ног. С помощью временных опор закрепляют поврежденные стропила.Разбирают покрытие и производят выпиливание сгнившей части. После этого, элемент из нового бруса, вставляют в свободное место и делают опору на мауэрлат.
  • Накладки, опирающиеся на балку. Способ подходит для замены гнилого участка на конце стропил или части мауэрлата. Устанавливаются временные опоры и прогнившие элементы вырезаются.В кладку забиваются костыли, куда укладывается метровая балка. После этого на стену или перекрытие кладут кусок лежня такой же длины.Два подкоса, предварительно закрепленные гвоздями крепят к новой балке.
Читайте также  Как закрепить груз на крыше автомобиля

Высокое качество материала.

Нельзя скупиться и при выборе материала для стропил. Рекомендуется, чтобы дерево для стропил было следующим:

  • Сорт древесины, как правило, выбирается в диапазоне 1-3, причём количество трещин и сучков должно быть минимальным.
  • Несущие элементы изготавливают из деревянных деталей, толщина которых от 5 см, а площадь от 40 см2.
  • Длина хвойных досок не превышает 6,5 м, а лиственных – 4,5 м.
  • Прогоны, подушки и мауэрлат делаются из твердых лиственных пород дерева, а впоследствии обрабатываются антисептиком.

Типы стропил

Стропильные фермы могут быть двух основных типов: наслонные стропила и висячие стропила. Стропильные фермы висячего типа делают свой основной упор только на боковые несущие стены. Такие стропильные фермы работают не только на изгиб, но и на сжатие. Кроме всего прочего, стропильная конструкция способна принимать и качественно распределять нагрузку кровельного материала на несущие стены жилого дома.

Для того, чтобы стропильная ферма была максимально прочной, используют затяжку поперечного типа. Такая затяжка соединяет между собой ноги стропильной фермы. Обычно, затяжка изготавливается из деревянного бруса, но, бывают случаи, когда деревянной затяжки недостаточно.

В таком варианте изготавливается металлическая затяжка, способная выдержать большие нагрузки. Расположена затяжка, обычно, в верхней половине стропильной фермы. При выполнении мансардной крыши затяжка может исполнять роль междуэтажного перекрытия, поэтому располагать её нужно в самом низу фермы.

Стропильные системы наклонного типа применяются при организации кровли на тех постройках, которые имеют промежуточную несущую стену. В этом варианте стропильная ферма опирается не только на боковые несущие стены, но и на среднюю стену. Вместо промежуточной несущей стены можно использовать опорные колонны, которые будут расположены внутри жилого помещения. Для наклонных стропильных ног можно использовать укороченные доски, соединенные на стойке, которая упирается на внутренней несущей стене.

Отдельные элементы такой стропильной конструкции работают преимущественно на изгиб. Наклонные типы стропильных конструкций могут сделать всю кровельную систему значительно легче и дешевле. Именно по этой причине данная стропильная система считается более распространённой, чем любая другая система стропил. В чем ее преимущество? Можно уменьшить количество стропильных ног, увеличивая расстояние между ними.

Мауэрлат

Упор любой стропильной фермы должен производиться не на стену, а на специальный опорный брус, который строители со стажем называют мауэрлатом. В том случае, когда стены жилого дома выполняются из деревянных брёвен, отдельный опорный брус не нужен. В этом строительном варианте в роли опорного бруса будет использоваться самое верхнее бревно стеновой конструкции.

При строительстве дома из кирпича наличие мауэрлата необходимо, ведь этот элемент кровельной конструкции позволит равномерно распределить общую нагрузку кровельной системы на стены. Это поможет уберечь кирпич от разрушения. Между кирпичной кладкой и опорным брусом необходимо уложить слой гидроизоляционного материала. Обычно, для таких целей используют рулонный рубероид, который укладывается в два слоя. Кстати, производить расчет размеров мауэрлата не обязательно. Здесь можно использовать брус с размерами 100х100 или 150х150 миллиметров.

В самом верху конструкции стропильной системы монтируется горизонтальный прогон, который служит для соединения всех стропильных ферм. К этому прогону нужно будет крепить кровельный конёк. Боковые прогоны – это массивные деревянные балки, на которые будет осуществлять свой упор стропильная ферма в том случае, если на некоторых участках стропильной системы будет отсутствовать упор в виде несущей стены.

В том случае, когда в области строительного участка случаются сильные ветра, стропильные фермы необходимо соединить между собой дополнительными горизонтальными связками, которые закрепляются под определённым углом. Другими словами, к основанию первой стропильной фермы крепится доска толщиной не менее 3 сантиметров. Другой конец этой доски закрепляется на соседней стропильной ферме ближе к её центру. Такая доска называется подкос.

Используемые материалы

Для того, чтобы выбрать правильный материал для изготовления стропильной фермы, необходимо учитывать общий вес кровельного материала и общие технические характеристики всего жилого дома. Стропильные фермы могут принимать на себя не только постоянную нагрузку всей кровли, но и временные нагрузки.

Устройство сложной крыши

Стропильные ноги, размер которых обозначен в проекте нового здания, должны выдерживать обе эти нагрузки. Постоянные нагрузки на стропильную систему – это общий вес кровельного материала, самих стропил и обрешётки. Временная нагрузка на стропильную систему – это давление снега в зимнее время года и сильный ветер. Чтобы не ошибиться с выбором материала и размеров стропильной системы, необходимо произвести точный расчет веса самой кровли.

Обычно, стропильные фермы изготавливают из деревянного бруса или доски. Но, встречаются случаи, при которых необходимо использовать железобетонные или металлические стропильные фермы.

Используя стропильные системы из деревянных материалов, можно смело рассчитывать на удобную и качественную работу с этим материалом. Такие стропила довольно легко не только изготовить, но и подогнать под определённый размер на месте использования. С деревянными стропилами нет большой необходимости проводить точный расчет размера элемента кровли, потому что можно легко и быстро подогнать его.

У такой стропильной системы есть только один существенный недостаток – такие системы подвержены воздействию сырости, гниению и паразитам. Для того, чтобы конструкция крыши такого плана прослужила максимально долго, все деревянные материалы необходимо обработать специальными растворами, которые позволят дереву дольше сопротивляться всем этим негативным элементам эксплуатации.

Когда дело касается стропильных систем, выполненных из металла, подогнать отдельные элементы таких стропил довольно сложно. Что касается железобетонных конструкций, то такие манёвры, как подгонка стропил под нужный размер, и вовсе невозможен. Необходимо так же отметить, что эти два варианта стропильной системы достаточно тяжелые, поэтому придется произвести точный расчет, чтобы стены дома выдержали такую нагрузку.

Кроме всего прочего, на стропильные конструкции такого типа довольно сложно покрыть кровельным настилом. Для этого придётся сверлить или бурить отверстия под дюбеля, что займёт огромное количество времени и сил. Все эти негативные качества металлических и железобетонных стропил приводят к тому, что, не обращая внимания на их прочность и долговечность, застройщики стараются пользоваться обычными деревянными стропильными фермами.

Довольно распространёнными считаются комбинированные стропильные конструкции, которые изготавливаются из нескольких типов строительного материала. Сочетание металлических элементов в деревянных стропилах может быть достаточно разным. Это могут быть соединительные полосы или элементы крепления.

Распространённым считается использование металлических дополнительных опор, которые необходимы при использовании довольно тяжёлого кровельного материала, такого, как штучная черепица. Не исключено использование металлических соединительных пластин, которые будут соединять между собой отдельные элементы стропильных ферм.

Основы монтажа

Узел стропильной ноги состоит из нескольких элементов. К ним относятся ригель, стойки и подкосы. Особенно важно их участие в системе небольшой ширины. Если этого не сделать, со временем стропильная конструкция может провиснуть. Поэтому в подобных случаях обустраивают специальную решетку.

Ноги стропил, как известно, опираются на мауэрлат. Его располагают по всей ширине постройки или подкладывают только под низ элементов конструкции. Если стропильная система деревянная, мауэрлат делают из бревна или бруса. Это верх сруба. Но в кирпичных постройках мауэрлат устанавливается вровень внутренней поверхности стен. Между ними укладывается слой гидроизоляции.

Читайте также  Монтаж греющего кабеля на кровле

Калькулятор расчета длины стропильных ног

Вычисления строятся на теореме Пифагора, которая дает возможность узнать длину гипотенузы, если известны катеты. Одним из них является высота конька, верхнего узла или выступающего края, в зависимости от типа верхней части строения. В калькуляторе достаточно ввести форму конструкции, а не стороны этого треугольника.

Программа для расчета протяженности стропильных ног способна также определить протяженность откосных элементов шатровой или вальмовой крыши. Однако конструкции должны иметь классический вид.

С увеличением крутизны элементы становятся значительно длиннее

Воспользовавшись готовым решением, можно в значительной степени упростить вычислительный процесс. Необходимо лишь ввести исходные данные в пустые поля формы. После нажатия на кнопку начала расчетов удастся получить длину стропил непосредственно в метрах. При желании перевести ответ в сантиметры или миллиметры не составит труда.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте