Балка стропильная: особенности конструкции

Ферма и балка стропильная являются конструкциями, применяемыми для устройства кровельной системы. Все конструкции несущего типа относятся к подстропильным и стропильным элементам. Стропильные системы перекрывают пролет и служат основанием для кровельного настила.

Основные требования к выбору пиломатериала

Стропильная конструкция должна быть прочной, так как подвергается значительным нагрузкам как под воздействием веса материала кровли, так и погодных явлений. Не менее важна и легкость системы, чтобы исключить чрезмерные нагрузки на фундамент и несущие элементы строения. Чаще всего для этих целей используют пиломатериал из сосны или ели, так как:

  • строительные ресурсы из этих пород древесины располагают необходимой прочностью;
  • сырье легко обрабатывается;
  • доски не деформируются из-за неравномерного напряжения, так как волокна древесины этих пород относительно прямые.

Еще одним плюсом в пользу использования сосны и ели для стропильной конструкции считается доступность продукции.

Значения конструктивных стропильных элементов

«Балки в стропильной конструкции»

По характеру восприятия и распределения внутренних и внешних усилий кровельные конструкции подразделяются на балки стропильные и фермы.

Балка представляет собой одноэлементную конструкцию, которая воспринимает нагрузку по всей длине пролета.

В ее сечениях изгибающие моменты вызывают разнозначные нормальные усилия, которые у крайних волокон являются наибольшими.

Стропильная ферма является стрежневой конструкцией, испытывающей нагрузку исключительно в узлах соединения стержней. Нормальные однозначные усилия, вызываемые узловой нагрузкой в стержнях, дают возможность использовать их сечение полностью.

Для сборного железобетона наибо­лее рациональными в последнее время признаны безраскосные фермы, имеющие круговые очерта­ния верхнего пояса. С приблизительно об­ратными соотношениями по высоте в середине про­лета собственный вес фермы в 1,5-2 раза меньше веса балки.

Производство стропил для кровли дома из профилированного бруса

В качестве используемого материала для производства стропил выбирают сухой качественный пиломатериал, как правило, либо доски, либо брус. Его размер сечения должен быть не меньше 50 миллиметров, а ширина его при длине стропил до шести метров – не меньше 150 миллиметров, при длине больше шести метров – не меньше 200 миллиметров. Соединение стропильных ног должно производиться с учетом угла ската будущей крыши. Достаточно часто его принимают равным 30 — 45 градусам или его промежуточным значениям. Точные величины следует уточнять, опираясь на климатические особенности в том регионе, где происходит застройка (баланс между нагрузками от ветра и осадков). Совмещение стропильных ног в коньке происходит с помощью болтов либо гвоздей, а вот сами доски при этом размещаются внахлест или вырезаются пазы под соединение вполдерева.

Так как все конструкции стропил нужно получить одинаковыми, то их производят по размерам заранее подготовленного шаблона. Изготовить такой шаблон можно различными методами, к примеру:

  • концы 3-х досок на некоторое время скрепляют гвоздем. Выбирают одну доску, которая подходит по высоте крыши, две остальные будут играть роль стропильных ног. Изготовленную конструкцию размещают посередине перекрытия, а оставшиеся доски опираются на верхнюю обвязку сруба из профилированного бруса. В опорах стропильных ног изготавливают запилы для дальнейшего прикрепления к последнему венцу, концы стропильных ног отпиливают, стараясь тем самым определить ширину карнизного ската крыши из профилированного бруса;
  • вычислив ширину дома, размеры профилированного бруса, применяются для возведения стен и досок – для строительства крыши можно обозначить всю работу по строительству наглядно, например, на листе бумаги. Ширину карнизного ската при этом выбирают не меньше 400 миллиметров.
  • После чего можно начинать приступать к производству самого шаблона, при использовании которого можно получить необходимое количество стропил. Это количество, как правило, определяют, опираясь на их будущую массу кровли — это зависит от типа кровельного материала и параметров дома из профилированного бруса. Первым делом, определяют шаг стропил, а уже после этого их количество. Точные данные расчетов для стандартных двускатных крыш можно произвести при помощи бесплатных программ.
Читайте также:  Для чего устанавливается дымник на кирпичную дымовую трубу?

Допустим, ширина дома из профилированного бруса естественной влажности превышает четыре с половиной метра, то тогда стропильные ноги в верхней части рекомендуется усилить ригелем – горизонтально установленной доской. Он же в дальнейшем станет ограничителем высоты мансарды из профилированного бруса.

Метод врубки

Наращивание стропил по длине производится разными способами, но часть из них пользуется наибольшей популярностью. Это связано не только с их проверенной надежностью, но и простотой выполнения. К одним из таких популярных методов сращивания стропил относится способ косого прируба. Его можно применять как в случае с брусьями, так и при использовании одинарных досок.

При выполнении такого соединения стропил следует соблюдать следующие правила:

  • Со стороны сопряженных частей брусьев или досок делается косая вырубка или спил. Его длина равняется удвоенному значению сечения стропил;
  • Спил или вырубка делается с выступом или торцами. Их высота должна равняться 0,15 от сечения стропил;
  • Чтобы соединение было прочным и надежным, нужно аккуратно делать спил. Не допускается заполнение щелей между стропилами в месте стыковки щепками, кусками фанеры или другим способом. Спилы должны идеально подходить друг к другу по конфигурации.
Метод врубки

Место соединения стропил следует дополнительно укрепить. Каким способом – это зависит от материала, из которого выполнен элемент. Для стропил из бруса используют болтовое соединение. В этом случае отверстие просверливается посередине соединения. Чтобы болт не сминал древесину, следует использовать гайку. Если делается удлинение стропил из одинарной доски, то усиление крепления выполняется с помощью хомута, скрутки или гвоздей.

В качестве «укрепляющего» элемента могут выступать шпильки. В этом случае так же, как и в случае с болтами, проделывается сплошное отверстие, куда и вставляется деревянная шпилька. Еще один вариант соединения – это выступы внутри пропила. Но такую работу могут проделать далеко не все, даже имея хороший плотницкий опыт. Такой вариант наращивания стропил требует повышенной точности.

Как выбрать материал для дома

Выбирая брус из склеенных досок на дом, основное внимание необходимо уделить:

  • Отсутствию обзола (коры) на ламелях, неровных срезов и спилов;

  • Качеству просушки и склейки досок;

  • Правильности геометрии – все плоскости профилированного бруса должны быть ровными и ошлифованными, иначе здание может получиться кривоватое;

  • Типу конструкции – у стеновых и опорных изделий принципиально разное предназначение.

Чем более тонкие ламели использованы при склейке, тем выше будут у клееного бруса прочностные характеристики и тем долговечней окажется дом. Вода этому пиломатериалу не должна быть страшна. Влага древесине вредна, но клеящий слой между брусовых досок разрушаться не имеет права. Если произошло расслоение ламелей, то производитель выпустил брак, воспользовавшись непригодным клеем.

Размеры

В России при изготовлении пиломатериала для домов из клееного бруса используются клеящие составы на основе меламина либо полиуретана. В них по определению нет фенола, а формальдегид если и есть, то в минимальных количествах. Опасаться за здоровье семьи, о чем нередко пишут на форумах, не стоит.

Источник формальдегидных и фенольных испарений следует искать в другом месте. В брусовых домах всегда предостаточно разнообразных отделочных материалов. Именно они, скорее всего, и источают вредные вещества. Линолеумы, флизелиновые обои, ЛКМ – искать причину резких запахов нужно в них.

Читайте также:  Распространенная четырехскатная крыша: 3 варианта покрытия

Но все это касается исключительно качественного материала. Прежде чем приобретать клееный брус, необходимо попросить у продавца сертификат с указанием всех характеристик изделия. Приобретать данный стройматериал следует только у фабрикантов, которые на производстве используют качественный клей. Это будет гарантией отсутствия и фенола в частном коттедже, и брака в пиломатериале.

Вязка углов сруба

Разновидностью крестообразной вязки является способ крепления бруса между собой без остатка, в этом случае две стороны крестообразного соединения не имеют продолжения. Такое соединение используют при укладке углов и называют «без остатка в лапу». Рубка замка без остатка не требуется применения специального инструмента, возведение сруба по такому методу пользуется популярностью у индивидуальных застройщиков.

Вязка углов сруба

Более сложный способ углового монтажа – укладка в «ласточкин хвост», замок ласточкин хвост является надежным, но сложным креплением. Разметка и сложная рубка такого соединения требует профессиональных навыков, технология широко используется в строительстве малоэтажного жилья эконом-класса.

Составные стропила

Такие элементы как составные стропила никогда не используют в качестве диагональных элементов. Для их создания две доски одинаковой длины укладывают на ребро и соединяют между собой вкладышем (третьей доской). Потом три доски приколачиваются гвоздями в два ряда. Длина вкладыша должна превышать две высоты доски.

Шаг монтажа стропил между вкладышами должен быть менее величины толщины соединяемых досок, умноженной на цифру семь. Первый вкладыш должен находиться в начале стропил – в этом случае стропильная нога будет равна толщине трех досок.

Верхняя часть стропила делается из одной доски, ее, как вкладыш, прикрепляют между боковыми досками гвоздями и монтируют на коньковый брус.

В том, как зарезать стропила, нет ничего сложного. Существует несколько способов увеличить длину стропил. Главное – сделать все правильно, учитывая малейшие нюансы, чтобы крыша получилась прочной и надежной, и стропильная конструкция долгие годы не нуждалась в ремонте.

Отличительные черты

Двускатная крыша – это пара скатов (наклонных плоскостей), имеющих общую границу соприкосновения и установленных под соответствующим углом относительно друг друга. Боковые крепежи в конструкции называют фронтонами, а границу соприкосновения – коньком.

Отличительные черты

Двускатная крыша

Стоит отметить, что угол между плоскостями, равно как их длина и протяженность свесов, бывают самыми разными – в данном случае все зависит от особенностей проекта.

Отличительные черты

Двускатная крыша. Конструкция

Очень популярна сегодня такого рода крыша с мансардой на чердаке. Это решение позволяет обзавестись дополнительной жилплощадью.

Отличительные черты

Двускатная крыша с мансардой

Важным этапом строительства является расчет стропильной конструкции, ведь именно она влияет на прочность и надежность всей кровли. Словом, на качестве стройматериалов экономить не стоит: подбирайте только ровные брусья без сучков или трещин. Обычно для стропил используют высокопрочную сосну. При этом не нужно использовать перекрученную древесину, иначе на поверхности кровли после монтажа образуются неровности.

Отличительные черты

Расчет стропил

Расчет стропил

Методика расчета

Расстояние между стропильными ногами называют шагом стропил. Он не должен превышать одного метра, а минимальное значение – 60 см. Прежде чем произвести расчет необходимо измерить величину ската крыши. После чего полученное значение делим на ориентировочную величину шага меду стропилами. К результату прибавляют единицу и производят округление до целого числа в большую сторону. Так мы узнаем число стропил, которое нам понадобиться. Для того чтобы узнать точную величину расстояния между стропилами, для этого нам надо поделить длину скоса крыши на число стропильных ног.

Для большей наглядности, рассмотрим пример расчета:

  1. длина скоса кровли – 28,5 м
  2. шаг между стропилами выбираем равный 80 см
  3. далее вычисляем: 28,5/0,8 = 35,625 м
  4. к полученному числу прибавляем единицу: 35,625+1 = 36,625
  5. в результате получаем, что нам необходимо 37 стропильных ног
  6. точная величина шага стропил будет равна: 28,5/37 = 0,77 м
Читайте также:  Как правильно покрыть крышу ондулином своими руками

Это общая методика расчета, которая требует корректировки в зависимости от кровельного материала.

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

  • Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
  • На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
  • Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.
Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу — мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

  • Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
  • Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
  • Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
  • Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
  • Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
  • Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
  • Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
  • Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.