Строительство крыши каркасная технология, правильные размеры стропил

Прежде, чем начинать проектировать и строить крышу, надо определиться с ее типом, который зависит от геометрической формы и материала кровли. Эта статья посвящена конструкции и последовательности сборки крыши по каркасной технологии. Каркасная технология универсальна для крыш любой формы и предполагает использование любого материала кровли. Для проектирования каркасной крыши учитывают нагрузку снегового покрова той местности, где происходит строительство и размеры возводимого здания.

В специальной литературе содержится много статей, посвященных форме крыш, техническим и экономическим аспектам строительства. В нашей статье будет подробно рассмотрена только установка кровли из нового материала «Shingles«.

Итак, какие требования должны предъявляться к крыше, собранной по каркасной технологии?

Такая крыша должна обеспечивать перемещение нагрузки (ветровой или снеговой) на стены дома, также она должна защищать все детали, из которых сделан каркас дома, от атмосферных осадков (дождя, снега, излишней влаги). Под крышей необходимо оставить достаточно места для монтажа утеплителя, который будет изолировать чердачное помещение от теплых помещений дома, чердак должен хорошо вентилироваться и проветриваться, сама кровля и каркас крыши необходимо хорошо защищать от неблагоприятного воздействия теплой части дома (особенно тепла и влаги).

Основные требования, которые предъявляются к перекрытию

От правильного расчета перекрытия будет зависеть все дальнейшее строительство. Каркас крыши начинают строить именно с перекрытия. Части перекрытия следующие: опорная балка, каркас пола и его настил. Обшивка, которая делается на перекрытии одновременно является черным полом. На него в дальнейшем будет укладываться чистовая отделка пола. Приведенные ниже цифры применяют только для деревянного каркаса, в котором расстояние между балками перекрытия не больше 600 мм, а нагрузка на пол не больше 2,4 кРа.

Итак, влажность досок должна быть не больше 19%. Стрела прогиба досок должна иметь определенные показатели — для доски длиной 4,6 м — не более 12,7 мм (если потолок будет обшиваться гипсокартоном) и 19 мм (если потолок не будет обшиваться гипсокартоном). По стандартам это доски таких сортов как отборный, первый или второй толщиной 9,2 мм для первого случая и доски третьего и четвертого сорта толщиной 1,4 мм для второго случая. Крепление перекрытия к фундаменту осуществляется при помощи опорной доски, а между этажами перекрытие привязывается к верхней обвязке стен. Опорная доска и каркас перекрытия подвала должны иметь сечение 38х89 мм.

Читайте также: Чем лучше покрыть крышу гаража

Основные правила строительства и проектирования каркасной крыши

Максимальная величина свободного пролета не должна превышать 12,2 метра.

Самое большое расстояние от фермы до фермы (или между стропилами) не должно превышать 600 мм.

Если крыша собирается по стропильной схеме, то величина основных элементов каркаса соотносится с шириной пролетов и величиной нагрузки снегового пласта. Сами стропила бываю следующих видов:

• стоящие свободно;
• стропила, которые поддерживают нагрузку от чердачного потолка (каркас его перекрытий).

В дальнейшем для удобства будем называть их свободными стропилами и нагруженными стропилами. Существуют специальные таблицы, по которым определяют размер необходимого сечения стропил. Так же, параметры чердачного перекрытия можно определить по таблицам. Доски, из которых изготавливают стропила и потолочные балки, должны быть с размером сечения 38х89 мм. Если в виде кровли используется тяжелая глиняная черепица, а окна в здании большие мансардные, то будет необходимо усилить каркас крыши или рассчитывать параметры как для нагруженных стропил. Если крыша имеет уклон менее 28 градусов (при этом полный пролет относится к подъему как 1:4), то применяется расчет для нагруженных стропил.

В таблице приведены минимальные значения толщины обшивки, в зависимости от расстояний между стропилами или фермами:

Важно отметить, что все детали, составляющие крышу, должны надежно и прочно соединяться между собой. В строительстве чердачного перекрытия необходимо, чтобы стропила и балки надежно опирались на стену. Опорой может служить и подстропильный брус, который называется мауэрлат. Сверху стропила приходят к коньковой доске и там соединяются между собой. Пропорции конька должны быть следующими: ширина его не должна быть меньше, чем длина опоры стропила; размеры самого сечения коньковой доски 17,5х140 мм, не меньше. Лучше, если коньковая доска будет превышать по размерам стропильные доски. При креплении стропил на коньковой доске нельзя допускать их смещения. Между стропилами и коньковой доской, а так же между стропилами и мауэрлатом, должен быть прямой угол.

Читайте также Как проверить прямой угол

Для того, чтобы прикрепить стропила к мауэлату необходимо сделать в нем выпил. Длина самой опоры должна быть не меньше 38 мм. Если используются коньковые и ендовные стропила то длина опоры 50 мм, доски, из которых они сделаны по толщине не меньше 38 мм.

Между укороченными стропилами (нарыжниками) и коньковыми или ендовными стропилами необходимо соблюдать угол 45 градусов по отношению к плоскости перекрытия.

Не мешает напомнить, что крыша — это защита внешней отделки стен от неблагоприятных погодных воздействий, поэтому стропила должны выступать за границу стен на 400-500 мм, а для деревянных стен этот показатель еще больше — 550 мм. Расстояние от края стены до всех концов стропил должно быть одинаковы. Свободные концы стропил соединяются между собой с помощью специальной доски, которая называется валиком. Соединение досок валика крыши может быть только в торцевой части стропил. Валик изготавливают из доски толщиной 17,5 мм минимум, но обычно используются такие же доски, как и для стропил.Если уклон крыши 1:3 и больше, то расчетный пролет крыши можно сделать меньше. Это достигается использованием подпорок, бугелей и дополнительных подпорок для конька. Дополнительные элементы каркаса необходимо изготавливать из досок с размером сечения не меньше, чем 38х89 мм.

Если уклон крыши 1:4 и меньше, используют косые распорки. В такой крыше не лишне использовать и дополнительные стены, чтобы передать нагрузку от стропил на балки перекрытия. В таком случае необходимо установление сплошных распорок под этими стенами между балок перекрытия. Максимальный прогиб этих балок при воздействии рассчитанной снеговой нагрузки должен быть 25 мм.

В том случае, когда балки, из которых изготовлено перекрытие, не соединены между противоположными стропилами, обязательно поставить дополнительную опору конька (если угол крыши 1:3 и меньше). Если этот угол больше, такая опора не является обязательной при условии надежности сочленения узла в нижней части стропил.

Для крепления различных дополнительных систем и коммуникаций в каркасе крыши делают выпилы и отверстия. Параметры выпилов (их размеры и положение) соответствуют требованиям, которые предъявляются для каркаса перекрытия.

Обрешетка каркаса крыши может изготавливаться из фанеры, доски, ДСП и других материалов. По толщине они зависят от того, какое расстояние оставлено между стропилами. Если используются листовые материалы, то их толщина должна соответствовать опоре кромок на деревянный каркас крыши. Листовые материалы, которые используются при строительстве, могут значительно улучшить внешний вид крыши. Кроме того, они могут усилить всю конструкцию каркаса. Конечно, при использовании таких материалов важно соблюдать все основные правила строения каркасной крыши. Из многолетнего опыта строительства можно выделить следующие самые удачные материалы для обрешетки: ДВП (особенно марки П-3), ДСиП не шлифованные или имеющие фенолформальдегидную основу. Кроме того, ДСиП имеет больший показатель огнестойкости по отношению к доскам и фанере.

Читайте также: Чем хорош шифер и как его правильно установить на крышу

При расстоянии между стропилами 300 мм толщина обшивки следующая: фанера — 7,5 мм; ДСиП — 9,5 мм; доска — 17 мм. При расстоянии в 400 мм толщина фанеры — 7,5 мм (все края с опорой) и 9,5 мм (между стропил без опоры), толщина ДСиП — 9,5 мм и 11,1 мм), толщина доски — 17 мм. При расстоянии между стропилами 600 мм, толщина фанеры — 9,5 мм и 12,5 мм, толщина ДСиП — 11,1 мм и 12,7 мм , толщина доски — 19 мм. Это минимальные показатели.

Чердачное помещение, расположенное между утеплителем и обшивкой крыши, должно иметь вентиляционные отверстия. Хорошая вентиляция позволяет сохранить все свойства утеплителя и предотвратить неблагоприятное воздействие влаги и тепла на сами помещения в здании, каркас и кровлю.

Размеры вентиляционных отверстий зависят от площади ковра утеплителя и должны составлять не менее 1/300 части от площади утеплителя на перекрытиях чердака. При угле наклона крыши 1:6 и меньше, площадь вентиляционных отверстий должна составлять 1/150 часть от площади утеплителя. Половину вентиляционных отверстий необходимо разместить около конька, другую половину в софите. Распределение вентиляционных отверстий вдоль софита должно быть равномерным. Между утеплителем и обрешеткой необходимо оставить расстояние не меньше 75 мм. Если это правило сложно выполнимо, то между утеплителем и обрешеткой устанавливают специальные экраны.

Отверстие на чердак должно обязательно закрываться люком и иметь размер 500х700 мм (не меньше). Люк должен располагаться в таком месте, чтобы между ним и ближайшими стропилами было расстояние больше 600 мм. Люк необходимо утеплить. В качестве материала для утепления обычно используют пенопласт (толщина 100-150 мм).

Саму кровлю на крышах каркасного типа изготавливают из самых разнообразных материалов. В этой статье мы дадим описание материалу, который широко применяется в Северной Америке и называется « Shingles ». В переводе на русский язык это слово означает «дранка». Основа «Shingles» разная — дерево, металл и др. Для удешевления кровли в строениях эконом-класса, этот материал используют на битумной основе, которая имеет крупно-зернистую подсыпку (типа рубероид). Основными преимуществами данного материала являются высокая технологичность, долговечность, эстетичный внешний вид. В России «Shingles» уже широко представлен в строительных магазинах и начинает изготавливаться на собственных производствах. Таким материалом можно укрывать крыши с уклоном 1:6 и больше.

Читайте также Разновидности рубероида

В специальных строительных таблицах можно найти информацию о необходимом количестве гвоздей для сборки стропил и балок перекрытия. При формировании соединительных узлов не требуется создавать дополнительные ветровые связи.

Теперь мы остановимся на стропильной схеме каркаса крыши (наиболее важных ее узлах).

Между стропилами и балками перекрытия может быть разное расстояние. Соединяться они должны не менее, чем через 1.2 метра. Соединяются сторопила и балки перекрытия с помощью различных узлов. Другая их важная функция, кроме соединительной, это обеспечение необходимого места для прокладки утеплителя и формирования пространства для свободной циркуляции воздуха (вентиляции чердака).

Стропила и перекрытия могут опираться либо на стены, либо на мауэрлатную доску, которая установлена на балках перекрытия.

Приведем обязательные правила установки досок мауэрлата: вторая доска мауэрлата должна стоять, аналогично как на верхней обвязке стен при условии, что существует смещение опоры стропил в сторону балок перекрытия больше, чем 50 метров. Первая доска мауэрлата должна быть обязательно прибита (двумя гвоздями 82 мм) к каждой балке перекрытия чердака. Обязательно установить обвязочную доску на балки перекрытия, особенно если они не связаны со стропилами напрямую.

Если стропила и балки перекрытия располагаются на равном расстоянии, лучше сделать двойной узел соединения. Для этого используют одинарную мауэрлатную доску, а при достаточной толщине утеплителя, дополнительно делают опору на верхнюю вязку стены.

Для соединения каждого стропила с коньком требуется не менее трех гвоздей 82 мм с обратной стороны и не менее четырех гвоздей 57 мм со стороны стропила. Соединение стропил и бугеля осуществляется тремя гвоздями 76 мм. Положение бугеля должно быть строго горизонтальное. Соединение укороченного стропила (нарожника) и ендового или конькового стропила должно быть с помощью двух гвоздей 82 мм.

Листовой материал обрешетки можно прикрепить к стропилам аналогично обшивке каркаса перекрытия. Листы укладываются с зазором не менее 2 мм. При необходимости можно установить опору для кромок листов обшивки. Обычно это доска с размером сечения 38х38 мм. Правила ее крепления те же, что и для распорок перекрытия.

Если каркас крыши изготавливается из ферм, то в работе учитываются те же правила и нормативы, что и при установке балок перекрытия.

Рекомендации и советы для правильного проектирования крыши

Для изготовления больших крыш, особенно имеющих только два ската, а так же крыш, которые имеют большой неподдерживаемый свес, лучше применять фермы. Для строительства многощипцовых и вальмовых крыш идеально подходит стропильная схема каркаса. В одном здании можно совместить обе схемы проектирования.

Фермы с большим пролетом могут позволить отказаться от сооружения средней несущей стены. Таким способом в домах получается так называемая свободная внутренняя планировка.

Для облегчения конструкции крыши, а так же для ее удешевления, необходимо уменьшать сечение досок, которые используются для стропил и элементов, усиливающих каркас. В этих целях используются более качественные доски лучшего сорта. Так же, в этих целях уменьшают расстояние между стропилами и передают нагрузку от стропил на несущие стены с помощью различных узлов соединения.

При разработке соединения стропил и перекрытия, необходимо обязательно предусмотреть пространство для утеплителя, достаточное для его свободной вентиляции. Кроме того, важно правильно вычислить расстояние между верхней частью оконного проема и горизонтальной поверхностью софита.

Материал покрытия выбирается с учетом определенного угла наклона крыши.

При проектировании угол наклона крыши лучше задавать в градусах. При этом не нужно будет вычислять размеры подъема конька.

При установке крыши над мансардным помещением, рассчитывать характеристики стропил лучше, основываясь на характеристиках прочности. При этом потом можно будет достроить дополнительную конструкцию, в которой будет размещен утеплитель и обеспечена его достаточная вентиляция.

Доски для стропил нужно выбирать с учетом возможности их дальнейшего усиления (в случае, если будет эксплуатироваться чердак) с помощью бугелей. Категорически запрещено перемещать нагрузку от стропил на балки перекрытия, которые расположены свободно в пролете.

Для придания крыше красивой формы проектировщики стремятся создать одинаковый уклон для всех поверхностей. Для кровли применять дорогой, долговечный материал не всегда обоснованно. Давно просчитано, что даже самый долговечный материал требует периодически ремонта. Поэтому, иногда выгоднее полностью заменить недорогое покрытие, чем постоянно ремонтировать старое.

Читайте также: Какой тип крыши лучше выбрать для своего дома

Рекомендации по правильной сборке стропильного каркаса крыши (основные приемы и правила)

Как только установлено чердачное перекрытие, можно начинать монтировать стропильный каркас крыши. Каковы основные приемы монтажа.

1. Каркас начинают строить с монтажа мауэрлатной доски для обеспечения одинакового пролета по всей длине дома. В случае с многощипцовой крышей (это бывает у домов со сложным планом) мауэрлат монтируют одновременно над всеми пристройками. Стыки доски должны совпадать с балками перекрытия. В углах дома дополнительная нагрузка на стены дома передается коньковыми и ендовными стропилами через дополнительные опоры под мауэрлатной доской.

2. Правила расположения распорных досок и балок перекрытия. Стропила располагаются на таком же расстоянии, что и шаг балок перекрытия. Распорные доски необходимо прибивать двумя гвоздями к каждой балке перекрытия. Если немного переместить мауэрлатную доску относительно внешней стены, то можно поменять расстояние пролета, но не более 30-50 мм. Так можно подогнать пролет по всему дому к единому значению. Если крыша многощипцовая, то значение пролета допускается разным для каждой пристройки. При этом каждый пролет будет требовать собственного расчета длины стропил.

Предложенный способ сборки и монтажа каркаса крыши имеет одно очень важное преимущество — все расчеты и предварительная подготовка отдельных деталей могут производиться на земле. Необходимо только знать величину пролетов от внешнего края мауэрлатной доски и саму длину крыши, которую тоже измеряют от мауэрлата.

В предлагаемом проекте заложен заданный угол наклона крыши. Значение половины пролета рассчитано. Поэтому с помощью косинуса угла наклона крыши можно рассчитать длину стропила. Исходя из сорта дерева, снеговой нагрузки и расстояния между стропилами, по таблицам можно определить величину сечения стропил. Следующий этап — изготовление шаблона стропил из самой прямой доски. Так же, используя специальные таблицы зависимости длины стропила от угла наклона крыши, производим косой спил в месте соединения стропила и конька и делаем врубку клином, чтобы можно было соединить стропило с мауэрлатом.

Затем необходимо вычислить на какое расстояние стропила будут выходить за пределы внешней стены (обязательно не забывая о толщине наружной отделки стен по проекту — если отделка будет производиться кирпичом, то при наличии воздушной прослойки этот показатель будет равен 145 мм). С помощью угольника необходимо наметить и затем сделать распил параллельно направлению спила, который соединяется с коньком. Итак, шаблон стропила готов. С помощью этого шаблона будут изготавливаться стропила для фронтонов и тех стропил, которые примыкают к торцевой части коньковой доски. Чтобы изготовить шаблон стропила, которое опирается на коньковую доску, нужно уменьшить основной шаблон на расстояние, равное половине толщины конька.

Длина конька определяется как длина крыши за вычетом полного пролета. Для того, чтобы правильно разметить конек, доску кладут на балки перекрытия по всей длине крыши. При этом с каждого конца до края крыши должно остаться расстояние, равное половине пролета. Разметка делается по широкой части доски. На нее переносят положение, которое занимают балки перекрытия. Так же, необходимо отметить и положение стропил вместе с балками перекрытия. Для этого используют тот же принцип как для стен и перекрытий.

Если используются ендовые или коньковые стропила, то величина пролета при использовании треугольника должна быть не 30 см, а 42,7 см при сохранении той же величины подъема конька. Это объясняется тем, что они устанавливаются под меньшим углом, чем обычные стропила. Длина коньковых стропил тоже легко определяется. Учитывается то, что единица их длины кратна пролету, как и у обычного стропила. Если коньковое стропило при соединении входит в точку пересечения оси коньковой доски и стропила, то его длина укорачивается примерно на 30 мм.

Нарожники (или укорачивающиеся стропила) по длине рассчитываются, исходя из заданного пролета и расстояния между стропилами. Если крыша во всех местах имеет один и тот же уклон, то спил укорачивающего стропила всегда будет 45 градусов. Этот спил очень легко сделать с помощью ручной электрической пилы. С помощью триногометрических функций вычисляется величина, на которую будет укорачиваться следующее стропило. Существуют специальные таблицы этих величин при расстояниях между стропилами в 400 и 600 мм.