Усиление стропильной системы изнутри. Крепление стропил к коньку или с чего начинать усиление крыши? Усиление нижней части дощато-гвоздевой фермы

Одним из самых ответственных этапов строительства дома является монтаж крыши, ведь для этого необходимо выбрать оптимальный вариант расположения стропил. Чтобы самостоятельно построить крышу, нужно рассмотреть несколько вариантов монтажа кровли, а также узнать об последовательности выполняемых действий.

Проектировка системы стропил

Для каждого дома следует проектировать стропильную систему, которая подходит именно для этого строения. Если этого не сделать, то нагрузка будет распределяться неравномерно, что может привести к перекосу крыши.

Для создания правильного проекта следует учитывать, что:

При необходимости в укладке утеплителя стропильную систему нужно делать таким образом, чтобы облегчить дальнейшую работу. Утеплители обычно продаются шириной
1200 мм, поэтому шаг между стропилами следует подбирать с учетом именно этой характеристики. В противном случае утеплитель придется постоянно обрезать.
Мощность опор определяется сечением бруса, из которого они изготовлены. Также обращается внимание и на состояние древесины. Лучше выбирать смолистые брусья, так как они эксплуатируются дольше.

Предварительная обработка дерева и подготовительные работы

Перед началом работ брус необходимо обработать специальными составами, чтобы он был защищен от воздействия микроорганизмов и огня. Нанесение антисептика происходит до начала монтажа. Наносить состав нужно при помощи жестких кистей.

Чтобы состав защищал древесину как можно дольше, он наносится в два слоя (перед этим производится сушка материала). Установка стропил на крышу происходит только после полного высыхания нанесенных составов.

Подготовка начинается с проверки всех стен и перекрытий, а также проведение замеров. Если в некоторых местах стена отклоняется от горизонтали, это исправляется при помощи цементной стяжки. Если дом строится из дерева, неровности удаляются благодаря установке подкладок из древесины.

Для облегчения работы устанавливаются строительные леса. Они должны располагаться на уровне крыши.

Мауэрлат

Мауэрлат является основанием, на которое воздействует нагрузка, поэтому именно с него и начинается возведение стропильной системы. Расположение этого элемента осуществляется таким образом, чтобы равномерно распределять нагрузку с каждой опоры. Этот элемент стропильной системы представляет собой бревно или брус, который укладывается на внешние стены. Такой вариант создания стропильной системы является самым эффективным.

Важно ! чтобы попадание влаги на мауэрлат не уменьшило его срок службы, под брус укладывается два слоя рубероида.

В роли мауэрлата используе6тся брус, сечение которого составляет 10Х15 см. Укладывается данный элемент после того, как произошло завершение строительства стен. После укладки до закрепления происходит определение горизонтали при помощи строительного уровня. Наиболее популярным способом крепежа является использование анкерных болтов.

Болты закрепляются на армированном поясе во время окончания постройки стены. После этого в брусе просверливаются отверстия, которые совпадают с расположением болтов.

Виды стропил

Перед постройкой стропильной системы необходимо определиться с типом используемых стропил. Они разделяются на 2 вида:

наслонныке;
висячие.

Если строение небольшое, используются только простые стропила, которые крепятся к мауэрлату и соединены между собой обрешеткой. Если же строение большой (например - жилой дом), то осуществляется сооружение более сложной конструкции крыши. Перед установкой стропил двухскатной крыши своими руками происходит выбор наклона, который определяется исходя из предполагаемой нагрузки от снега и ветра.

Висячие стропила - это конструкция, которая опирается только в двух местах. Это означает, что при такой схеме промежуточные опоры не используются. Отличительной особенностью этого вида стропил является создание распирающей нагрузки на стены строения. Этот тип каркаса используется чаще всего при строении жилых домов. Если угол ската крыши меньше 45 градусов, то происходит установка дополнительных элементов. Чаще всего используются затяжки, которые соединяют стропила между собой.

Важно ! Чем затяжка выше, тем она должна быть прочнее.

Для сооружения стропильной системы наслонного типа требуется третья опора, в качестве которой обычно выступает еще одна несущая стена.

Подготовка к установке

Перед началом работ стоит подготовить необходимые инструменты и расходные материалы. Чтобы избежать опасных ситуаций, лучше около дома соорудить строительные леса. Не стоит забывать и про индивидуальную страховку.

Для работы понадобятся:

брус, сечение которого составляет 15Х15 см;
гидроизоляционный материал;
разводной ключ, который понадобится при закручивании анкерных болтов;
строительный уровень;
молоток;
дрель;
гвозди.

Для стропил выбирается брус, сечение которгго составляет 50Х200 мм

Этапы монтажа

Установка стропил двухскатной крыши происходит следующим образом:

подъем бруса на крышу;
выпиливание части нижних концов стропильных ног таким образом, чтобы при соприкосновении с мауэрлатом образовалось надежное соединение;
соединение парных стропильных ног;
установка крайних стропил и соединение их при помощи конькового прогона.

Чтобы стропильные ноги соединялись между собой более надежно, производится выпиливание половины их толщины в месте, где они соединяются. Вырезание частей стропил происходит на земле, так как на крыше делать это неудобно.

Перед монтажом стропил происходит разметка мауэрлата, чтобы соблюдать выбранный шаг между опорами. Обычно расстояние между ними равно одному метру. Такие же отметки наносятся и на коньковый прогон.

Способы установки стропильных ног на стены

Если стропила устанавливаются на кирпичные стены, они закрепляются при помощи приспособления, называемого «ерш». Оно представляет собой элемент из металла, который вбивается в стену изнутри строения и петлей охватывает стропила.

На всех конструкциях, которые не дают усадку, закрепление происходит при помощи выпиливания в стропилах углубления для присоединения к мауэрлату. Прикрепление происходит при помощи гвоздей или уголков.

Важно ! между стропильной системой и трубой должно быть расстояние не менее 130 мм.

Усиление стропильных ног дополнительными элементами

Если стропильная система уже создана, но владелец дома узнал, что она не приспособлена к тем нагрузкам, которые будут на нее воздействовать, ему необходимо укрепить стропила. Происходит это при помощи вставки дополнительных деревянных балок, которые имеют название подмоги. Прикрепление к стропилам происходит при помощи металлических хомутов или зубчатых пластин.

Также укрепление может происходить в случае, когда на середину стропил приходится слишком большая нагрузка, которая грозит сломать брус. Чтобы этого избежать, создаются дополнительные накладки на участок соединения с опорой. Новая часть стропильной системы может возводиться как выше, так и ниже старых элементов кровли.

Если установка происходит выше, то кроме укрепления кровли происходит и изменение уклона. Такой метод позволяет избежать потери времени на полную замену стропил и предполагает закрепление новых стропильных ног на тех, что уже установлены. Процесс изменения крыши начинается с удаления обрешетки. После этого происходит установка новых элементов, которые по способу соединения не отличаются от старой стропильной системы.

В некоторых случаях необходимо укреплять низ стропильной ноги. Это нужно в ситуациях, когда мауэрлат начинает гнить и становиться менее надежным. Для укрепления стропильных ног происходит прикрепление подкосов, упирающихся в мауэрлат или в дополнительный лежень. Для более надежного закрепления на стропилах выпиливаются выемки. Дополнительные элементы крепятся при помощи гвоздей.

Способы усиления поврежденных конструкций

К методам восстановления поврежденных частей крыши относятся:

монтаж деревянных накладок;
создание прутковых протезов;
использование накладок, опирающихся на балку.

Первый способ применяется при одиночном повреждении стропильных ног. Для усиления элемента стропильной системы происходит прикрепление деревянных накладок и закрепление их при помощи болтов или гвоздей. Дополнительные элементы должны надежно упираться в мауэрлат и закрепляться в таком положении при помощи скрутки.

Прутковые протезы чаще применяются при массовом повреждении стропил. Для укрепления сначала происходит установка временных опор, чтобы стропила находились в неподвижном положении. После этого происходит выпиливание поврежденных частей конструкции. Затем надевается протез, который упирается в мауэрлат.

Накладки, которые опираются на балку, используются в случае, когда сгнила часть мауэрлата. В таком случае этот участок выпиливается. Для опоры стропильной ноги создается дополнительный усиливающий подкос, который упирается в заранее закрепленную балку. Балка располагается ниже мауэрлата, если это позволяет конструкция стены. Для того, чтобы сделать обрешетку в месте, где уже нет опоры, происходит присоединение дополнительной доски, на которую и крепится обрешетка.

Жить на морском побережье – мечта для многих людей. Однако в таких регионах, как и в горной местности, вблизи озера или реки часто дуют сильные ветры. И этот фактор нельзя не учитывать при строительстве крыши дома.

Аэродинамические параметры

Угол наклона ската – важнейшая величина при расчете нагрузок на крышу. Боковое давление ветра на крутые скаты может привести к опрокидыванию.

Ветер оказывает меньшее давление на более пологие конструкции, с небольшим уклоном. Такая форма крыши подойдет для местности с сильными ветрами.

Но слишком пологую крышу воздушный поток стремится приподнять, сорвать.

При столкновении потока с препятствием – и венчающей здание конструкцией – происходит завихрение: не вдаваясь в подробности, можно сказать, что на крышу воздействуют две касательные силы и одна подъемная. От угла наклона ската зависит значение каждой из этих сил. Пологую крышу можно частично оградить от воздействия – к примеру, с помощью выложенного парапета.

Грамотный проект должен быть составлен с учетом географического положения здания, особенностей климата и рельефа местности. На ветроустойчивость влияет также парусность кровельного материала и качество закрепления элементов стропильной системы и обрешетки.

При возведении каркаса не допускается использование каких-либо подложек или иных деталей, способных деформироваться со временем.

Чтобы кровля не была сорвана или опрокинута порывом ураганного ветра, должна иметь максимальную устойчивость. Достигается она благодаря таким элементам, как раскосы, подкосы, диагональные связи – в зависимости от типа конструкции в стропильной системе могут быть использованы некоторые из них или они все.

Существуют определенные параметры крепления бруса, уложенного по периметру здания. Он фиксируется к стене различными способами, и притом на определенном расстоянии от края. Все крепления – и стропил к мауэрлату, и самого мауэрлата к стене – должны быть выполнены тщательно.

Дополнительное закрепление нижних концов стропильных ног к несущим стенам здания с помощью металлических штырей позволит усилить сопротивляемость ветровой нагрузке.

Все должны быть дополнительно надежно прикручены проволочными скрутками – если в местности преобладают сильные ветры, и через одно – если ожидается умеренное ветровое давление.

Различные участки кровли испытывают различные ветровые нагрузки – жесткость должна противостоять этому давлению.

Также ветер занимается распределением снега по крыше – и распределяет он неравномерно, за счет чего на одни участки наметается больше, и давление снега возрастает. Поэтому во всей кровельной конструкции не должно быть слабых мест.

Еще один важный момент: прочными должны быть не только соединения – нужно, чтобы стропильные ноги были выполнены из качественной древесины.

Шатровая крыша

Такой вид оптимально подходит для квадратного в основании дома.

Однако будущий владелец жилья должен помнить о том, что мансарду в этом случае обустроить не получится.

Два трапециевидных ската и два треугольных – так выглядит , обычно венчающая прямоугольный дом и обладающая большой ветроустойчивостью.

Этот вариант подразумевает использование диагональных опор – накосных стропил, направляющихся от двух концов конька к четырем углам дома. Такой несущий каркас практически не подвержен деформациям.

Отсутствие фронтонов значительно уменьшает сопротивление ветру, который почти беспрепятственно «скользит» по поверхности.

Голландский тип полувальмы

Для характерны трапециевидные фронтоны и обрезанные снизу скаты-вальмы.

У нее нет такого острого выступа, как у верхней конструкции здания: усеченные торцевые скаты повышают возможности полувальмы противостоять нагрузкам.

Для обустройства подобной крыши не потребуется много материалов, а еще несложным будет ее монтаж.

Если расположить наклон в направлении преобладающих ветров, будет надежной: то есть, с подветренной стороны должна быть та часть, которая находится ниже. Здесь действует то же правило: чем больше будет уклон, тем больше будет ветровая нагрузка.

Кровельное покрытие против ураганного ветра

Листовые материалы обладают множеством достоинств, однако вместе с тем – большой парусностью.

Мягкая битумная черепица

Это покрытие оптимально подойдет для верхней конструкции здания с самой сложной конфигурацией.

В модельном ряде присутствуют специально разработанные виды, имеющие особую форму – с усиленным сопротивлением ветровым нагрузкам. Гонты не только приклеиваются, но и прибиваются специальными гвоздями – такое крепление к основе максимально надежно, и выдерживает даже ураганный ветер – до 220 км/ч.

Оптимальным значением уклона кровли при использовании натуральной черепицы считается 30-60 градусов.

Основные аргументы в пользу или – это ее вес и небольшие размеры. Ветру сложно справиться с тяжестью натурального покрытия, однако если все же черепица будет сорвана, в случае падения этот самый вес станет серьезной угрозой.

Повысить надежность можно, закрепив не только нижний и верхний ряды, но и черепичные плитки полностью на всем скате – с помощью скоб.

Довольно часто домовладельцы сталкиваются с проблемой прогиба стропил. Это происходит вследствие излишней экономии либо неправильного проектирования. Если своевременно не произвести укрепление стропил, то они могут сломаться, что приведёт в итоге к дорогостоящему ремонту кровли.

Понятие усиление стропил подразумевает комплекс работ по исправлению прогиба и их укрепление для дальнейшей беспроблемной эксплуатации. Также необходимо обработать узел прихода "ног" к коньку, что дополнительно снимет нагрузку с их средней части.

Укрепление стропил – выбираем стратегию, готовимся к работе

Есть два способа укрепления конструкции . Первый заключается в увеличении толщины брусьев, а второй – в увеличении их ширины. Первый вариант используется лишь тогда, когда нельзя по каким-либо причинам увеличивать ширину брусьев, так как при одинаковом количестве использованного материала конструкции, усиленные по второму способу, обладают гораздо большим сопротивлением изгибающим нагрузкам.

Также существуют и различные способы крепления усиливающих брусьев к стропилам: проволокой, гвоздями, саморезами, при помощи резьбовых шпилек. Наиболее надёжен способ увеличения ширины брусьев, именно его мы и рассмотрим.

Для подготовки к работе освобождаем всю рабочую поверхность от обшивки, открываем узлы крепления стропил и собираем следующий инструмент : набор гаечных ключей, набор торцовочных головок с трещоткой, дрель, шуруповёрт, гидроцилиндр, болгарка. Так как данные работы очень ответственны и трудоёмки, их нельзя выполнять одному человеку.

В первую очередь обращаем внимание на крепление стропил к коньку. Если они там разошлись, то сперва усилиями нескольких человек, при необходимости пользуясь домкратом, стыкуем верхние концы.

Затем с помощью перфорированных металлических полос, фанеры или, в крайнем случае, двухсантиметровой доски, используя саморезы, укрепляем место стыка балок с обеих сторон. Если же стропила стыкуются на коньке, то укрепляем соединения под ним.

Далее нам необходимо убрать прогиб стропил. Для этого воспользуемся гидроцилиндром. Перед началом этих работ необходимо упрочнить места стыковки конструкции к мауэрлату, для чего снизу к стропильному брусу (при наращивании толщины) или сбоку (при наращивании ширины) прикручиваем доску, которая будет упираться в мауэрлатный брус и не даст разъехаться ногам при работе гидроцилиндром.

Для хорошего упора гидроцилиндра изнутри в торцы противоположных стропильных брусьев в местах наибольшего прогиба прикручиваем саморезами самодельные треугольные деревянные упоры.

Далее, аккуратно работая гидравликой, выпрямляем стропила и фиксируем их в этом положении любой подручной доской толщиной не менее 3 см с помощью саморезов. То есть, если посмотреть сбоку, получается что-то наподобие большой буквы “А”.

Как укрепить стропила – наращиваем брус

Для того чтобы нарастить стропила, поступаем следующим образом. В первую очередь подготавливаем брус, идентичный существующему по габаритам (ширина может немного отличаться). Для удобства последующей работы фиксируем его к уже имеющемуся брусу несколькими саморезами.

Затем с помощью дрели просверливаем через 30-50 см сквозные отверстия сразу через два скреплённых друг с другом бруса. Отверстия располагаются не на одной линии, а идут в виде “змейки” для улучшения сопротивления изгибу данной конструкции.

Далее вставляем в отверстия шпильки, предварительно нарезанные под размер, на концы которых наживляем самоконтрящиеся гайки, предварительно подложив под них шайбы. Затяжка стропил производится до характерного потрескивания дерева.

Для усиления стропил по второму способу производим те же работы и в таком же порядке за исключением того, что укрепляющий брусок должен фиксироваться к внутреннему торцу бруса и отверстия располагаются на одной линии.

К сожалению вы не указали какую именно систему стропил (висячую или наслонную) использовали ваши родители при устройстве крыши. Узлы креплений этих систем немного отличаются друг от друга. Разберем вкратце каждую из них.

Висячая система стропил позволяет не укладывать мауэрлат при устройстве холодного (не жилого) чердака (на этом можно сэкономить). Крепление нижней части стропил выполняется к затяжке одинарным или двойным зубом:

Дощатым зубом и зубом на стальных пластинах:

А вверху стропила соединяются между собой болтами, металлическими пластинами или деревянными накладками:

При наслонной системе стропильная нога впирается в мауэрлат и крепится уголками, гвоздями или скобами:

В верхней части стропила крепятся к коньковому прогону гвоздями, болтами, деревянными накладками или металлическими пластинами без врубок или с врубками, упертыми в прогон:

Все приведенные выше способы крепления довольно надежны. При креплении стропильных систем нужно придерживаться принципа, при котором один конец стропильной ноги имеет скользящую опору (для висячих стропил это верхний узел) и при изменении величины временных нагрузок (снег, ветер) конструкция не трещит. Другой конец стропил закрепляется жестко и имеет возможность работать при боковых нагрузках (поворотный режим).

Подавляющее большинство каркасов под обустройство крыш и укладку кровельных покрытий используют рядовую древесину, купленную на ближайшем складе или даже просто на лесопилке. Такой подход упрощает жизнь строителям и создает головную боль хозяевам и жильцам, через несколько лет приходится стропильную систему подвергать ревизии, выбраковывать отдельные элементы и выполнять усиление стропил.

Почему необходима ревизия и периодический контроль состояния стропильных конструкций

Дерево, как никакой другой материал, подходит для сборки каркаса крыши, но при этом деревянные стропила оказываются самой уязвимой частью конструкции. В теории древесина может легко простоять без потери основных прочностных качеств более 50 лет, но на практике обеспечить сохранность материала стропильных балок оказывается не так просто. Процессы гниения древесины, деформации и растрескивание из-за усыхания и неправильного распределения нагрузки зачастую могут привести к потере несущей способности конструкций стропильных ног.

Наиболее критичные зоны системы стропил можно перечесть по пальцам:

Опорная часть мауэрлата и стропильных ног;
Места соединений и креплений подкосов или распорок, любых силовых элементов каркаса;
Места опор стропил на коньковый брус;
Срединные части висячих стропильных балок.

Важно! Нельзя использовать для изготовления стропил или других элементов каркаса пиломатериал, взятый непосредственно с лесопилки или на торговом складе. До использования доска и брус должны высохнуть под нагрузкой в сложенном состоянии пакете.

Чтобы правильно выполнить усиление, необходимо ясно представлять причины, по которым каркас начинает проседать или терять прочность:

Если собрать систему стропил из недосушенного или «больного» материала, распределение нагрузки на балки будет неравномерным, в результате часть балок будет перегруженной, а часть работать «вхолостую». Поэтому, прежде чем стараться провести усиление прогибающихся или подламывающихся стропил, необходимо снять и перераспределить нагрузку;
Нижняя половина стропильных ног всегда находится в более тяжелом состоянии, особенно, если усиление при сборке было выполнено неправильно. Любые точки опоры на стойках или подкосах, в местах соединения стропил с мауэрлатом заставляют балку стропило работать в самом тяжелом режиме - при знакопеременной циклической нагрузке. Именно в этой точке рвутся волокна древесины, и требуется правильное усиление;
Нарушение условий вентиляции и удаления избытка влаги из подкровельного пространства. В этом случае поверхность стропил покрывается трещинами, что приводит к интенсивному поглощению влаги, развитию процессов гниения и деформации.

В этом случае усиление возможно лишь за счет замены пораженных участков, установки подкладных балок и элементов.

Ремонт и усиление соединений

На сегодня в строительстве каркасных крыш используется две основные технологии усиления - конструкционное и ремонтное. Конструкционный тип усиления подразумевает использование способов крепежа накладок, переходных и вспомогательных элементов, позволяющих концентрированную нагрузку превратить в распределенную. Например, соединение стропил в коньке можно выполнить креплением оголовков балок внахлест, но для наслонных стропильных балок рекомендуется выполнить усиление установкой стальных пластин или досок, скрепленных минимум 5-7 гвоздями или болтами.

Конструкционное усиление стропил

Очень редко когда удается построить каркас крыши простой установкой стропил, без использования элементов усиления — подкосов и распорок. Во-первых, такой способ устройства подойдет для очень небольших построек - дачных домиков или бани, а во-вторых, отказ от усиления потребует использования очень массивных и тяжелых балок и брусов, что увеличивает стоимость постройки крыши в разы. Даже для простого односкатного варианта кровли архитектор обязательно использует усиление в виде вертикальных опор и боковых подкосов.

Важно! Самым уязвимым и проблемным местом являются узлы соединения стропильных балок и элементов усиления. Если соединяемый участок выполнен неправильно, деформация и разрушение неизбежны.

Например, рассмотрим вариант усиления вертикальной стойкой длинномерного стропило. Если вместо подвижной опоры, как на схеме, использовать жесткое закрепление накладной пластиной, неизбежно создается изгибающий момент в месте крепления в коньке и увеличивается поперечная нагрузка на стропильной балке. Вместо разгрузки получается перенос и концентрация напряжений в самом уязвимом месте — центральной части балки.

Наиболее сложными в расчете и правильном выборе установки силовых элементов являются круглые и многоугольные каркасы, например, крыша — эркер или конусный вынос. На приведенном фото хорошо видно, насколько сложной и дорогой получается установка стропил на мауэрлате.

Внутренний ряд усиления балок опорными стойками имеет свой ряд затяжки и соединение с мауэрлатом. Система несущих балок во многом напоминает вальмовое строение, особенно в части соединения нарожников с угловым каркасом ендова. Из-за большой длины наслонных стропил строители применили удлинение и одновременно усиление части балки, находящейся за точкой опоры на стойке. Стальные пластины гарантируют увеличенную прочность нижней части ската.

Ремонтное усиление стропильных балок

Самым простым примером усиления является увеличение стропил по длине. Проще всего получить стропило большой длины - выполнить соединение двух коротких балок накладным отрезком доски или бруса. При этом в стропилах не используют усиление или соединение с помощью косого среза, широко применяемого для досок мауэрлата. Соединенные таким способом стропила не способны обеспечить необходимую поперечную жесткость балки.

В качестве примера восстановительного или ремонтного усиления стропил можно указать установку подкладочной доски под балку, имеющую расслоение, трещину или остаточную деформацию. В самых проблемных случаях, когда заменить стропильную балку невозможно, выполняется усиление и восстановление несущей способности сборной фермой по схеме, приведенной на рисунке. Чаще всего такой вид усиления используется для наслонных стропил.

Усилению подвергается и опорная поверхность, например, если из-за недостаточно эффективной или неправильно организованной вентиляции подкровельного пространства конденсат, образующийся на пароизоляционной мембране, стекает к опорной поверхности деревянных стропил на мауэрлате. Если опорная часть балки сгнила или имеет поражение вредителями, ее вырезают и устанавливают стальной каркас, часто именуемый протезом.

Если деструктивные процессы коснулись и мауэрлата, возможно изменение одноопорной версии на двухопорную. В этом случае параллельно основной доске мауэрлата укладывается дополнительный брус, на который опирается усиливающий установленный элемент подкоса, забирающий на себя львиную долю нагрузки.

Нередко проседание и деформация каркаса происходит из-за неправильной установки и крепления гвоздями в тех местах, где необходимо использовать резьбовое соединение со стальными пластинами - накладками. Не следует удалять старый крепеж и пытаться восстановить соединение новыми гвоздями, это даст в лучшем случае временный эффект. Более надежным получается усиление с помощью накладных планок или металлических пластин с отогнутыми краями отверстий.

Заключение

Основное правило усиления заключается в том, что старое крепление не удаляется, в дополнение монтируются «помощники» — стальные или деревянные накладки, воспринимающие часть усилий. Если их использование не дает нужного эффекта, в таком случае приходится прибегать к установке полноценных силовых рам и ферм, но опять же без демонтажа стропил.