Стропила и обрешетка – каркас крыши, который несет на себе всю тяжесть кровельного пирога, термоизоляции, снеговую нагрузку, поэтому они должны обладать высокой несущей способностью, прочностью. Идея использовать металлические стропила, чтобы конструкция кровли получилась более жесткой, не нова, но ранее она применялась в основном для перекрытия промышленных или хозяйственных сооружений. Сейчас стропильный каркас и обрешетка из металлопрофиля считаются реальной альтернативой деревянным элементам крыши, если длина ската превышает 10 метров.
Функции стропил
Конструкция стропильного каркаса крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые образуют фермы. Шаг, величину сечения между стропилами и другими опорами определяет расчет нагрузок, которым они подвергаются в процессе эксплуатации. Кровельный каркас выполняет следующие функции:
- Распределение нагрузки. Взаимосвязанные узлы, усиленные уголками, равномерно распределяют вес кровли, который может достигать с учетом снеговой нагрузки до 500-600 кг. Чем больше сечение стропил и меньше шаг между ними, тем большую несущую способность имеет конструкция.
- Придание уклона и формы. Стропила, расположенные под углом к основанию крыши, формируют наклонную плоскость скатов, благодаря чему на поверхности кровли не скапливается снег и вода.
- Формирование основания для фиксации кровельного материала. Крепление финишного покрытия кровельного пирога происходит к каркасу кровли. Обрешетка выступает как основа для фиксации покрытия, распределяющая его вес равномерно по стропильным балкам.
Обратите внимание! Какими должны быть все узлы, стропила и обрешетка кровельной конструкции определяет инженерный расчет. Чтобы определить необходимую несущую способность каркаса, необходимо вычислить суммарную нагрузку, которой он будет подвергаться. Для этого складывают вес кровельного материала, утеплителя, гидроизоляции, максимальную снеговую нагрузку с весом стропильной системы.
Внутреннее строение
Из подкровельного пространства крыша представляет собой достаточно сложную несущую конструкцию, имеющую наклонные, вертикальные и горизонтальные элементы крыши. Для их изготовления используют, в основном, хорошо просушенные деревянные брусья или доски, соединяя их определенным образом. Вместо обработанных деталей могут быть применены натуральные столбы небольшого диаметра.
В основе традиционной двускатной крыши лежит равнобедренный треугольник, длина основания которого больше длины каждой из боковых сторон. Использование геометрических законов позволяет получить высокопрочные фермы, легко справляющиеся с нагрузкой, приходящейся на крышу от кровельного материала, осадков и ветра.
Стропильная система
Основной частью крыши служат стропила – длинные толстые столбы, брусья или сколоченные попарно доски, соединенные своими торцами под определенным тупым углом. В зависимости от длины этих деталей, определяемой, прежде всего, размерами строения, над которым строится крыша, определяют их минимальное сечение. Для этого удобно использовать таблицу:
Обратите внимание, сечение стропильных брусьев или досок зависит от расстояния, на которое они отстоят друг от друга. Увеличение шага установки столбов ведет к росту нагрузки, приходящейся на каждую ногу, что требует увеличения ее размера в сечении.
Опорные торцы стропильного бруса должны надежно лежать на стенах предварительно построенной коробки. Здесь так же кроется определенная сложность монтажа. Чрезмерная нагрузка на стены может привести к их разрушению, поэтому необходимо осуществлять предварительные расчеты данного параметра и компенсировать их.
Затяжка, стойка и подкосы
Простым способом уменьшения давления опорных торцов стропил может служить установка специальной связки между ними – затяжки, представляющей собой длинный брус, столб или сколоченные между собой доски, к которым присоединяют нижние части скошенных деталей. Такой вариант возможен лишь в одном случае – при изготовлении неэксплуатируемого подкровельного пространства – чердака.
Упрочнение треугольника из стропильных столбов и бруса-затяжки достигают постановкой внутренних вертикальных и наклонных деталей. Короткая вставка, соединяющая точку соединения стропил и горизонтальной части фермы называют стойкой. Столбы малого диаметра или обрезки доски, упирающиеся в наклонные доски, именуют подкосами.
Виды стропильных систем
Наиболее распространённым материалом, из которого изготавливается обрешетка и стропила каркаса кровли, считается древесина. Однако, если вес кровельного материала достаточно велик, а длина ската больше 6 метров, то конструкция получается слишком массивной. Строителям приходится уменьшать шаг между стропильными ногами, увеличивать их сечение, из-за чего узлы кровли приобретают большой вес, увеличивая нагрузку на фундамент. Разгрузить несущие стены и основание постройки можно, используя более прочные, но легкие металлические стропила. По типу использованного материала выделяют следующие типы стропильных систем:
- Деревянные. Стропила и обрешетка из дерева применяются для возведения крыш, длина ската которых не превышает 7-10 метров. Крепление элементов каркаса между собой происходит с помощью саморезов, гвоздей или подвижных металлических элементов. Шаг между ногами обычно бывает в пределах 50-80 см.
- Металлические. Металлические кровельные каркасы изготавливают из стального металлопрофиля с цинковым покрытием, который не боится влаги. Стропила и обрешетка из этого материала легкие, прочные, поэтому шаг между ними можно увеличить до 1,5-2 метра. Крепление металлопрофиля выполняют при помощи сварки или крепежных элементов. Металлические узлы крыши применяют при длине ската от 10 метров.
- Комбинированные. Стропильный каркас, сочетающий металлические и деревянные узлы, называют комбинированным. Сочетание опорных элементов из дерева и оцинкованной стали позволяет сделать более дешевую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью, увеличив шаг между стропилами.
Учтите, что металлические и деревянные элементы каркаса нельзя соединять между собой без прокладки из гидроизоляционного материала или обработки антисептическим препаратом. Так как металл обладает высокой теплопроводностью, его соседство с деревом приводит к образованию конденсата и загниванию стропил.
Общее строение
Конструкция крыши сложна и может быть представлена несколькими обязательными элементами. К ним относятся:
- стропила (стропильные ноги);
- стойки;
- подкосы – длинные горизонтальные столбы;
- затяжки;
- обрешетка и контробрешетка;
- кровельный материал того или иного вида;
- скаты;
- конек и ендовы;
- желоба для сбора влаги – водоотливы и другие.
Каждая из частей важна в общем ансамбле и выполняет определенные функции. Чтобы лучше представить себе устройство крыши познакомимся с каждой из ее частей более подробно.
Пользователи часто ищут :
Методы крепления
Металлические стропила собирают в фермы треугольной, трапециевидной или арочной формы. К балкам рамы прикрепляют внутренние ребра жесткости, которые образуют уголки, значительно увеличивающие несущую способность каркаса. Такая система позволяет сделать шаг между стропилами больше, сделав расчет на опорные возможности каждой фермы. Крепление металлических элементов каркаса крыши выполняют одним из следующих методов:
- Крепление с помощью сварки. Если сварить детали стропильной системы с помощью сварочного аппарата, можно получить жесткую конструкцию, обладающую высокой прочностью и несущей способностью. Если правильно выполнить расчет кровли, можно облегчить каркас и снизить нагрузку на фундамент сооружения. Недостаток этого метода в том, что выполнить сварку может только профессионал с помощью специального оборудования.
- Крепление с помощью болтов. Фиксация стропил с помощью крепежных элементов позволяет выполнить менее жесткое крепление. Этот способ сборки стропильного каркаса на основе металлопрофиля используется в частном домостроении, где длина скатов не превышает 10 метров. Отказ от сварки позволяет ускорить монтаж крыши.
Опытные мастера делают расчет на то, что металлическая обрешетка и стропила могут выдержать больший вес, чем деревянные, поэтому можно увеличить шаг между ними и уменьшить толщину сечения элементов. Более того, в строительных магазинах продаются готовые стропильные фермы, крепление которых выполнялось методом сварки, пригодные для перекрытия построек стандартной ширины.
Правильная установка мауэрлата
Схема крепления мауэрлата, не передающего распор на стену.
Стоит напомнить, что мауэрлат является главной опорной конструкцией не только будущего каркаса, но и всей крыши в целом. Именно этот элемент строительства своими собственными руками принимает на себя все кровельные нагрузки, равномерно распределяя такие нагрузки на несущие стены дома.
Это позволяет увеличить срок эксплуатации всей постройки, ведь при отсутствии такого бруса нагрузка крыши будет разрушать стены в определенных местах. Можно с уверенностью сказать о том, что мауэрлат является главным опорным элементом всех известных стропильных систем.
Данный опорный элемент не требуется только при строительстве деревянных домов, в которых в качестве мауэрлата используют итоговый ряд бревен или брусьев. Описанный опорный элемент необходимо монтировать в уровень с внутренней частью несущих стен, что позволит упростить отделочные работы внутреннего типа.
С наружной стороны мауэрлат необходимо закрыть кирпичной кладкой или полосой металла, что позволит уберечь пиломатериал от воздействия окружающей среды. Верхний ряд кирпичной или блочной кладки нуждается в качественной бетонной отмостке, которая укрывается несколькими плотными слоями рубероида или битумного раствора.
Схема крепления мауэрлата, принимающего и передающего распор на стены.
Рубероид нужен для того, чтобы вся имеющаяся в стенах влага останавливалась перед опорным брусом, который может пострадать от переизбытка влажности, о чем говорит его устройство. Самым простым и надежным способом крепления опорного бруса к стенам дома можно считать использование своеобразных шпилек из металла, которые и будут соединять мауэрлат и несущие стены.
В кладке сверлятся отверстия нужного диаметра, в которые опускаются подготовленные шпильки из металла, выполненные из простой стальной арматуры. Приложив подготовленный опорный брус к таким шпилькам, можно отметить места для сверления отверстий.
Длина шпилек должна быть такой, чтобы после монтажа мауэрлата арматура выступала за брус не менее чем на 1.5 сантиметра. На концах арматуры необходимо сделать резьбу, которая потребуется для итогового закрепления опорного бруса своими собственными руками при помощи предельно широких шайб и гаек. Такой процесс крепления опорного бруса можно упростить и сделать при помощи простого сварочного аппарата, который используется, чтобы приварить к пруткам металлический прут или шайбу.
Преимущества
Металлический стропильный каркас используют для возведения крыш любой формы, любой скатности с уклоном от 1-2 градусов. В качестве материала, из которого изготавливаются стропила и обрешетка, используются стальные уголки, трубы круглого и прямоугольного сечения, тавры. Чтобы правильно подобрать толщину элементов каркаса и выбрать шаг между ними, выполняют расчет конструкции крыши, учитывающий постоянные и временные нагрузки, которые передаются стропильным балкам в процессе эксплуатации. Достоинствами стропильной системы из этого материала считают:
- Пожарная безопасность. В отличии от деревянных, металлическим балкам каркаса не страны возгорания, что повышает пожаробезопасность здания.
- Простота обслуживания. Цинковое гальваническое покрытие, которым покрывают стальные уголки, защищает каркас крыши от коррозии в течении всего срока службы. Им, в отличии от деревянных, не требуется ежегодная обработка антисептиком.
- Безотходность. Хотя металлические конструкции обходятся достаточно дорого, оно считается экономически выгодным, так как крепление выполняется сварным методом, а отходов практически не остается.
- Долгий срок службы. Если правильно выполнить расчет нагрузок, то кровельный каркас из металла прослужит более 100 лет, что превышает срок эксплуатации даже самых устойчивых кровельных покрытий.
Профессиональные кровельщики считают, что целесообразно использовать сварные металлоконструкции для изготовления стропильного каркаса крыши при длине ската от 10-12 метров. При этом главная задача – правильно выполнить расчет нагрузок, а затем определить шаг между ногами в соответствии с климатическими характеристиками и свойствами кровельного материала.
Правила монтажа мауэрлата
Необходимо понимать, что мауэрлат представляет собой основную опорную конструкцию как для самого кровельного каркаса, так и всей кровельной системы. Именно мауэрлат будет полностью принимать внешние нагрузки на крышу, распределять их равномерно между несущими стенами постройки.
Это предоставляет возможность значительно продлить эксплуатационный период всего сооружения, потому что при отсутствии подобного бруса кровельные нагрузки будут на определенных участках разрушать стены. Можно уверенно говорить, что мауэрлат — ключевой опорный компонент любой стропильной конструкции.
В обустройстве мауэрлата нет необходимости, когда в качестве стропил используются бревна, брусья из дерева, крайний ряд которых и выполняет эти функции.
- Описанный опорный компонент стропильной системы монтируется на уровне стен с внутренней стороны. Это дает возможность значительно упростить дальнейшие отделочные работы внутри здания.
- С наружной стороны опорный элемент прикрывается металлической полосой, кладкой кирпича. Это дает возможность защитить пиломатериал от неблагоприятных воздействий природной среды.
- Верхний ряд строительных блоков или кладки кирпича требует обустройства качественной отмостки из бетона, которая впоследствии накрывается плотным рубероидом в несколько слоев или битумной смесью. Рубероид не будет допускать попадание влаги, впитываемой стенами здания, в деревянный опорный брус.
- Наиболее надежен и прост вариант крепления мауэрлата к несущим стенам здания при помощи специализированных металлических шпилек. В строительном блоке, кладке кирпича делаются отверстия установленного диаметра, затем в них опускаются металлические шпильки крепления (они делаются из обычной металлической арматуры). Далее на вставленные шпильки накладывается опорный брус, отмечаются точки отверстий, которые также нужно сделать в брусе. Длина шпильки берется такая, чтобы арматурный стержень после установки мауэрлата выступал за пределы бруса минимум на 1,5 см.
- Нужно сделать на окончаниях арматурных стержней резьбу для финишной фиксации опоры гайками с шайбами.
Недостатки
Несмотря на очевидные достоинства, металлические стропильные системы – не самое популярное конструктивное решение в частном домостроении. Даже большой шаг между стропилами и разреженная обрешетка при высокой стоимости метала не могут сделать конструкцию дешевле деревянной. Недостатками металлических стропил считают:
- Высокая теплопроводность. Металл обладает высоким коэффициентом теплопроводности, поэтому стропила и обрешетка крыши образуют мостики холодна. С точки зрения энергоэффектвности, каркас из металлопрофиля – не лучшее решение.
- Проблематичность транспортировки и монтажа. Выбирая металлическую стропильную систему, принимайте в расчет, что перевозить, поднимать на высоту и осуществлять крепление длинных и тяжелых элементов сложнее, чем стропила пиломатериалов стандартной длины.
- Сложность монтажа. Для подъема на высоту и фиксации ферм используется специальная техника, аренда или покупка которой обходится дорого.
- Деформация под действием высокой температуры. Хотя металл считают негорючим материалов, во время пожара он сильно деформируется, что обычно приводит к обрушению кровли.
Чтобы определить имеет ли смысл использовать более дорогие стропильные элементы из металлопрофиля, нужно выполнить расчет каркаса крыши. Если длина ската превышает 10 метров, а нагрузка более 450-600 кг, то монтаж металлического каркаса экономически целесообразен.
Материалы, инструменты для изготовления каркаса
Прежде чем начинать строительство каркаса кровли, нужно подобрать качественный расходный материал. Для обустройства стропильной системы используются деревянный брус, обрезная доска. Рекомендуется использовать стройматериал, изготовленный из хвойных пород деревьев, так как в нем присутствует натуральная смола, выполняющая функции антисептика, не допускающего гниения древесины. Брусья деревянные для изготовления каркаса должны иметь сечение 15х15 см, параметры обрезной доски — 5х15 см.
Также необходимо помнить, что стропильная конструкция включает в себя не одни лишь стропила — еще под них обустраиваются прогоны и стойки, в том числе перекрытие чердака, обрешетка, контробрешетка. Если чердачное помещение будет использоваться как склад, и не планируется его в дальнейшем его обустраивать в жилое помещение, тогда вполне достаточно для выполнения перекрытия чердака досок 5х15 см. Но если же будет обустраиваться мансарда, тогда нужно использовать брус сечением 15х15 см.
Для изготовления обрешетки, контробрешетки прекрасно подойдет брус сечением 4х4 см. Этот строительный материал способен выдержать нагрузку любой кровельной конструкции.
Необходимые строительные инструменты
- Скобы, кронштейны, необходимые для крепления к брусу опорному стропил.
- Шпильки металлические специальные для надежной фиксации мауэрлата (брус опорный).
- Дополнительные элементы крепежа — гвозди оцинкованные, шпильки, саморезы.
- Измерительная рулетка.
- Отвес (строительный уровень).
- Пила по дереву.
- Топор.
- Рубанок.
- Электродрель.
- Молоток.
Применение металлических стропил
Металл представляет собой тяжелый и довольно дорогой материал. Но в то же время он обладает высокой прочностью и ему можно придать практически любую форму.
В некоторых случаях при возведении каркаса крыши намного удобнее использовать металлические элементы вместо традиционных деревянных.
Стропильная система из металла применяется в следующих случаях:
- Для изготовления стропильной системы требуется длинный брус (более 10 метров);
- Для придания крыше дополнительной жёсткости.
Металлическая стропильная система применяется в основном при строительстве промышленных зданий, таких, как вокзалы, супермаркеты, бассейны, склады и т.д. В частном строительстве металлические стропила для крыши применяются достаточно редко, поскольку эти элементы имеют высокую стоимость. К тому же выполнить их транспортировку и монтаж довольно трудно.
Стропила из металла используются в случаях, когда длина ската кровли превышает 10 метров. В таких случаях уместно использовать выполненные из металла прогоны, опоры конька и мауэрлат. Мауэрлатный брус заменяется на мощный швеллер. Металлические стропила закрепляются к нему посредством приваренных уголков.
Металлокаркас из профильной трубы
Отличный вид каркаса, для эксплуатируемых кровель, где правильно устроено водоотведение и осуществляется достаточная циркуляция воздуха под конструкцией. При данном виде каркаса используется профильная труба 3х40х40 и 3х30х50. Широкая труба укладывается на кролю, далее перпендикулярно ей устанавливаются трубы, используемые в качестве лаг. Они ставятся по горизонту с шагом 35-40 см. В качестве элементов обеспечивающих опору и регулирование, применяются отрезки профильной трубы, которые привариваются к верхней и нижней трубе. Все элементы конструкции обязательно должны быть окрашены защитной эмалью, предотвращающей образовании ржавчины. Нержавеющие или пластиковые клямеры для монтажа декинга ДПК крепятся к лагам из профильной трубы нержавеющими или оцинкованными саморезами со сверлом.
При правильном монтаже такого основания, настил обладает отличной жесткостью и надежностью. При ходьбе по доскам на таком основании, возникает ощущение, что ходишь по бетонной поверхности. Считаем, что такой вид каркаса отлично подойдет для коммерческих объектов (ресторанов, торговых центров и т.д.), где настил будет подвергаться значительным пешеходным нагрузкам.
- Достойная жесткость и надежность
- Не большая стоимость работ и материалов
- Подверженность коррозии
Преимущества и недостатки
Технология с применением легкого стального каркаса является передовой технологией использования металлических элементов. Элементы металлических ферм изготавливают из парного облегченного оцинкованного профиля.
Конструкции из металла обладают следующими преимуществами:
- Пожаробезопасность. Стропильная система не содержит элементы из горючих материалов. За счет этого исключается вероятность возгорания постройки с крыши.
- Не нужно выполнять ежегодную обработку конструкции с помощью антипиренов и антисептиков.
- Длительный срок службы. Изготовители дают гарантию на сто лет. Такая конструкция не подвергается воздействию плесени, грибка и гнили. Защита металла от коррозии обеспечивается нанесением цинкового покрытия.
- При выполнении работ полностью отсутствуют отходы. Это связано с высокой точностью параметров конструкции из металла. Выполнять монтаж подобной конструкции можно круглый год.
- Экологичность. Конструкции состоят из экологически чистых материалов, которые легко поддаются утилизации. Важно отметить, что детали конструкции не нужно обрабатывать химическими реагентами, которые оказывают негативное влияние на организм человека.
Металлические стропила будут хорошим вариантом для многоэтажных зданий. Их также применяют в качестве основы под керамическую черепицу, так как этот материал оказывает существенную нагрузку на стропильную систему.
Обработка пиломатериала дополнительными составами
Как было сказано выше, любой пиломатериал необходимо защитить от воздействия влаги, насекомых и возгорания. Для этого стоит применять такие растворы, как антисептик и антипиретик. Второй состав позволяет повысить защитные качества древесины, которые связаны с устойчивостью перед высокими температурами. Антисептики способны уберечь древесину от воздействия влаги, гниения и вредных насекомых.
Обработка всех пиломатериалов выполняется до момента монтажа, что позволяет обработать всю поверхность доски или бруса. Именно таким образом можно рассчитывать на увеличение срока эксплуатации деревянного несущего каркаса крыши дома.
Комбинированные стропильные системы
При возведении крыш достаточно часто применяются комбинированные стропильные системы. В них используются не только деревянные, но и металлические элементы.
У данного способа есть определенные нюансы, которые следует учитывать. Деревянные и металлические элементы не должны контактировать, так как при резком изменении температуры на металлических деталях образуется конденсат, который вызывает гниение частей из дерева.
Этого можно избежать, если предварительно обработать деревянные элементы влагостойкими составами и антисептиками. Также можно изолировать дерево от металла с помощью рубероида.
Некоторые тонкости самостоятельного проектирования
Двухскатная крыша может быть спроектирована и непрофессионалом, в ее устройстве нет ничего сложно, но следует учитывать несколько дополнительных параметров крыши:
- кровельный материал значительно увеличивает вес крыши. Легкий и прочный материал (кровельная плитка) стоит достаточно дорого. Тяжелая и долговечная черепица также не дешева, ее вес должен учитываться при расчете стропильной системы;
- все пиломатериалы должны быть обработаны огнеупорным составом и средствами против жучков и гнили;
- если брус укладывается на кирпич или другой подобный материал, между ним и стеной должна быть гидроизоляция;
- очень важная часть стропильной системы – крепления между частями, они могут выполнены в разной технике (болты, врезкой или другим способом), но всегда должны быть сделаны предельно качественно;
- если в чердачном помещении планируется оборудовать мансарду, уделите еще на этапе составления проекта внимание окнам. При определенном усилии можно избежать усложнения стропильной системы;
- если чердак планируется холодным, то уделите внимание вентиляции, крыша должна проветриваться в любую погоду.
Осилить проектирование и монтаж двухскатной крыши вполне по силам и непрофессионалу. Но если у Вас есть такая возможность – доверьте расчет основных параметров специалисту, это поможет избежать дорогостоящих ошибок.
Виды металлических ферм
Классификация стропильных ферм из металла по поясам:
- с параллельным поясом.Этот вариант имеет множество однотипных деталей, одинаковую длину пояса и стержней решетки, малое количество стыков, а также полную унификацию конструкции. Все это делает процесс монтажа металлических ферм достаточно легким. Стропильные фермы этого типа можно применять под мягкое покрытие кровли.
- трапецеидальная(односкатная). Ее характеризует устройство узлов повышенной жесткости, а также отсутствие в средней части фермы длинных стержней. Такая конструкция является достаточно экономичной.
- ферма полигональной конструкции. Этот вариант является достаточно сложным и обычно применяется при строительстве зданий с большим пролетом и весом. Использование ферм этого типа позволяет сэкономить большое количество стали. Применять подобную конструкцию для небольших построек нецелесообразно, поскольку экономия будет небольшой.
- треугольная конструкция фермы.К преимуществам этого типа можно отнести легкость изготовления, а также возможность использования для крыш, имеющих большой угол уклона. Следует отметить, что большинство опорных узлов имеют сложное устройство. Для изготовления длинных стержней в центральной части фермы требуется значительное количество материала.
Мебель для маленькой прихожей
Идеальным решением станет небольшой многофункциональный зеркальный шкаф-купе. Обязательно заранее продумайте его внутреннюю архитектуру, чтобы с наибольшей выгодой использовать даже неглубокую мебель. Не плохим вариантом являются также угловые прихожие.
Для обуви лучше приобрести небольшую обувницу, которая может одновременно выполнять функции столика или кресла.
Интересный стеллаж и зонированием пространства
Предусмотрите сверху просторные полки для зимней одежды и вещей, которыми вы не пользуетесь.
Свой выбор лучше остановить на светлой мебели, однако нижний уровень всё же лучше сделать немного темнее, таким образом грязь будет менее заметной. Стремитесь к компактным и многофункциональным решениям, огромные шкафы и верхние антресоли сразу же отправляйте на свалку.
Что нужно учитывать при расчете металлических конструкций
Для выполнения расчета металлических ферм нужны определенные знания. Обычно расчеты выполняются специальных компьютерных программах. Расчеты должны быть точными, поскольку от этого будет зависеть прочность и надежность конструкции. При этом необходимо брать в расчет следующие факторы:
- Постоянные нагрузки на конструкцию (вес кровельного покрытия и стропильной системы);
- Дополнительные нагрузки (ветровые, снеговые, вес людей, находящихся на кровле);
- Периодически возникающие нагрузки (ураганные, сейсмические).
Скат – плоская наклонная сторона крыши
Как правило, обращая внимание на кровлю того или иного строения, первое, что предстает взору стороннего наблюдателя и имеет название скатов. Их основная функция – сбор осадков и защита дома от ветра. В связи с этим большое значение имеет угол наклона плоскости относительно горизонта. При малой его величине снег не будет полностью сходить при оттепелях, что приведет к значительному возрастанию нагрузки. При большом угле наклона высока будет ветровая нагрузка на кровлю.
В зависимости от наличия скатов крыши бывают:
Количество скатов может быть различно. Во многих хозяйственных постройках, особенно расположенных на границах участка, предпочитают изготавливать односкатные крыши, имеющие уклон в одну сторону. Такая кровля удобна в изготовлении и проста в обслуживании. Некоторые жилые дома также оснащают подобными кровлями.
Теплоизоляция металлических стропильных ферм
Важно отметить, что конденсат опасен не только для стропильного каркаса, но и для теплоизоляционного материала. Большая часть утеплителей утрачивают полезные качества при намокании. По этой причине его следует укладывать над стропильными ногами из металла или под ними.
При укладке теплоизоляционного материала под стропилами все остальные элементы кровельного пирога должны располагаться выше слоя утеплителя. Это делают для того, чтобы не допустить появление мостиков холода.
При возведении металлического каркаса крыши необходимо обратиться к кровельщикам, имеющим подобный опыт.
Создание запила
Фиксация балок без запила применяется для скользящего соединения. Уголок для крепления стропил к мауэрлату позволяет надёжно закрепить балки. Способ фиксации не позволяет конструкции кровли выдерживать значительные нагрузки, поэтому его используют для перекрытия четырехскатной крыши с небольшими пролётами.
Получить надёжный узел опирания можно при помощи пропила или блокирующего зуба. Врезку делают в стропильной ноге на четверть толщины изделия. На практике применяют несколько вариантов устройства запила:
- Жёсткое крепление – работает на сжатие внутренней стороны опорной балки.
- Подвижное крепление получают в том случае, когда зуб образуется на внешней стороне бруса (чтобы стропила не смогли соскользнуть из мауэрлата, их дополнительно закрепляют скобами или уголками).
- Вместо запила может использоваться упорный брус, который прибивают к балке.
Выводы
- Металлические стропила применяются в основном при строительстве промышленных и общественных зданий.
- Конструкции из металла очень прочные. Они способны выдерживать огромные нагрузки.
- Достаточно часто применяются стропильные конструкции комбинированного типа. В их состав входят металлические и деревянные элементы.
- Основными элементами стропильных ферм из металла являются решетка, нижний и верхний пояс.
- Прочность и надежность возводимой конструкции напрямую зависит от точности расчетов. На выбор вида металлических систем влияет величина уклона кровли.
Основные конструктивные элементы
Главными элементами стропильных металлических ферм являются:
- нижний, верхний пояса – образуют контур;
- собранная на основе раскосов и стоек решетка.
Элементы соединяются в узлах прямым примыканием друг к другу. Крепление стержней решетки к поясам осуществляется сваркой или с помощью фасонных элементов.
Кроме стропильных, бывают также подстропильные. Они служат опорами несущих конструкций и перекрытий в тех случаях, когда расстояние между колоннами больше шага балок или колонны имеют неодинаковый шаг.
Металлические стропила: преимущества и недостатки
Всю массу крыши и дополнительные снеговые нагрузки принимают на себя стропила с обрешеткой. Поэтому важно, чтобы конструкция имела высокую несущую способность и была прочной. Обычно для этого используют деревянные материалы, но если скат больше 10 метров целесообразнее применить металл. В прошлом стальные стропила устанавливали только на промышленных зданиях, сейчас ситуация стала меняться. Предлагаем узнать где применяют металлические стропильные системы, как разновидности бывают, а также достоинства и недостатки изделий.
Область применения металлических стропил
Как материал, металл отпугивает строителей своей дороговизной и большим весом. Вручную выполнить монтаж такой крыши очень сложно. Однако, у него высокая прочность и гибкость, что позволяет изготовить кровлю любой формы.
Обычно металлические стропильные системы применяют в следующих случаях:
- когда требуется сделать слишком длинный скат и деревянный брус будет прогибаться под собственным весом;
- создать жесткую, сложную по форме конструкцию.
Как правило, металлическая стропильная система на крышах применяется в коммерческом строительстве: склады, магазины, бассейны и так далее. Стропильная система в частном строительстве редкость, так как сам материал дорогой. Кроме того, доставить длинные стальные балки на объект в черте города сложно.
В строительстве применяют стропила из металлических прогонов, особые опоры для конька и мауэрлатный брус из швеллера. Крепление скатов происходит через уголки, закрепленные сваркой.
Разновидности металлических систем
Несмотря на то что в статье обсуждаются металлические стропильные системы, их можно разделить по применяемым материалам. Существует две разновидности:
В первом варианте каркас изготавливают из стальных профилей с оцинковкой, благодаря чему изделия не боятся влаги. Благодаря повышенной прочности как стропил, так и обрешетки, шаг можно увеличить до двух метров. Детали крепят между собой либо сваркой, либо специального крепежа. Максимальная длина металлической стропильной ноги составляет 30 метров. Срок службы таких конструкций значительно выше деревянных.
Чем хорош каркас крыши из профильной трубы
Существует множество вариантов, подходящих для монтажа крыши. Почему же стоит выбрать именно профильную трубу? Во-первых, она обтекаемая, что практически сводит к минимуму ветровое давление. Такой материал легко окрашивается и не задерживает влагу. Благодаря этому, профильные трубы устойчивы к коррозии. Однако стоит учитывать, что всю конструкцию нужно загерметизировать с тарцов, чтобы предотвратить попадание влаги вовнутрь.
Крыша из профильной трубы
Несмотря на то, что визуально они кажутся громоздкими, внутри они полые, а значит легкие. Это позволяет сократить нагрузку на фундамент.
При изготовлении труб их обрабатывают на специализированном станочном оборудовании, благодаря чему у них имеется различная форма сечения. Она может быть круглой, прямоугольной или квадратной.
Профильная труба производится из стали, ее диаметр может составлять от 6 до 12 мм.
Чтобы понять, как сделать крышу из профильной трубы, нужно изучить ее конструкцию.
Одним из ключевых факторов, определяющих устойчивость каркаса крыши к нагрузкам, является шаг стропил – расстояние между соседними стропильными ногами, расположенными на одном скате. Чем точнее рассчитан шаг стропил, тем долговечнее и надежнее конструкция кровли. Кроме того, следует правильно подобрать сечение стропильных ног и других элементов конструкции. Ошибки в расчетах могут привести к тому, что в процессе эксплуатации крыша деформируется под воздействием внешних нагрузок
.
Стропильная нога должна быть прочной, жесткой на изгиб. Ее длина и размер сечения коррелируют между собой: чем длиннее стропило, тем больше должно быть его сечение. Длина стропильной ноги определяется исходя из угла наклона ската и высоты конька. При расчете промежутка между стропилами также следует принять во внимание угол наклона крыши – чем круче скаты, тем больше может быть шаг стропил
. Но при большой длине стропильных ног расстояние между ними следует уменьшить.
Промежуток между ногами в среднем составляет 80-100 см, при этом допустимым минимумом считается шаг стропил в 60 см, а разумным максимумом – 150 см. Чтобы определить оптимальное количество стропильных ног на скате, выполняются следующие действия
:
- измеряется длина стены, на которую будут опираться стропила;
- полученная величина делится на наиболее подходящий шаг;
- к результату следует прибавить единицу и полученную величину округлить в большую сторону.
Данный алгоритм позволяет вычислить требуемое количество стропил для одного ската, а чтобы узнать, с каким промежутком их предстоит устанавливать, длину стены следует разделить на полученную величину. Результат будет равен межосевому расстоянию между стропильными ногами, которое и представляет собой шаг стропил.
Следует учесть, что общая методика не учитывает такие нюансы, как выбор утеплителя. Подогнав шаг стропил к ширине теплоизолирующего рулонного или плитного материала можно упростить монтаж кровельной системы и уменьшить расходы на строительство. Корректировать величину промежутка между стропилами можно до определенных пределов – не стоит увеличивать расчетный шаг стропил при возведении стропильной системы под тяжелые кровельные материалы.
Стропильная система для кровли из металлочерепицы, напротив, не требует специального усиления. Данный материал для внешнего покрытия крыши характеризуется достаточно высокой прочностью при относительно небольшом весе. Листы металлочерепицы монтируются на разреженную обрешетку из брусков или досок, которая крепится к стропилам, расположенным с шагом от 60 до 95 см. Это усредненные значения для стропильных ног, изготовленных из стандартной доски сечением 50×150 мм, при длине до 4,5 метров.
Если предполагается использовать теплоизолятор толщиной более 150 мм, рекомендуется изготавливать стропильные ноги из доски сечением 50×200 мм, чтобы не пришлось наращивать в ширину стропила рейками со стороны чердачного помещения.
Особенности монтажа каркаса под металлочерепицу
В целом стропильная система и обрешетка под металлочерепицу рассчитывается и монтируется по стандартным правилам. Принципиальной особенностью можно считать необходимость крепления верхней опоры стропильной ноги сверху конькового прогона, а не в боковой части конькового бруса. В этом случае в верхней части кровли, в коньке, остается свободное пространство, необходимое для нормальной циркуляции воздуха в кровельном пироге. Если не обеспечить правильную циркуляцию воздуха в системе, внутри кровельного пирога образуется конденсат, вызывающий коррозию металлочерепицы
.
Чтобы сделать воздухообмен утепленной кровли более интенсивным, рядом с верхней кромкой стропильных ног рекомендуется просверлить отверстия, диаметр которых составляет около 10 мм.
Устройство каркаса крыши из металлочерепицы может потребовать использования элементов для усиления стропильной системы. Под элементами, придающими жесткость конструкции, обычно подразумеваются затяжки и ригели – горизонтальные перемычки между стропилами в системе висячего типа. Затяжка располагается у основания стропильных ног, ригель – ближе к коньку. Усиление наслонных стропильных ног выполняется за счет монтажа горизонтальных прогонов на стойках – это обеспечивает дополнительную точку опоры. К дополнительным элементам относятся кобылки – специальные доски, позволяющие увеличить размер стропил в длину для формирования свеса кровли из металлочерепицы.
При устройстве деревянной стропильной системы важно позаботиться о защите древесины от повреждения гнилью и огнем. Антисептическая пропитка предупредит биологическое разрушение древесных материалов, а огнезащитный состав снизит риск возгорания и скорость распространения огня. Для обработки стропильных конструкций после сборки каркаса (или отдельных элементов до его монтажа) может применяться комплексная огнебиозащитная пропитка, либо отдельные специализированные составы.
Обработка выполняется в два захода с перерывом на полное высыхание первого слоя. Состав наносится валиком или мягкой кистью.
Монтаж каркаса крыши из металла
Каркас металлочерепичной крыши частного дома чаще всего возводится из дерева – данный материал легко подгоняется в размер и монтируется без применения специализированного оборудования. Однако устройство опорной конструкции под металлочерепицу в некоторых случаях может выполняться из металлического профиля. В частности, при строительстве
:
- гаражей;
- ангаров;
- павильонов;
- беседок;
- хозяйственных построек.
Стропила из металлопрофиля под металлочерепицу имеют ряд преимуществ
:
- выдерживают высокие нагрузки;
- позволяют монтировать длинные балки (более 10 метров) без дополнительных опор;
- конструкция не распространяет горение;
- каркас долговечен (при правильном монтаже и защите от коррозии);
- металлопрофиль позволяет изготовить надежную кровельную конструкцию нестандартной конфигурации.
К недостаткам полностью металлической крыши следует отнести высокую теплопроводность материала – каркас выступает в качестве мостика холода
. Именно поэтому крыша из металла более всего пригодна для нежилых построек, не требующих отопления. Кроме того, применение металлопрофиля заметно удорожает строительство.
Высокая прочность металлопрофиля и его жесткость на изгиб дает возможность перекрывать пролеты, имеющие большой размер, без установки поддерживающих конструкций. Это упрощает устройство кровли.
Если предполагается использовать стропила из металла, весь каркас крыши должен быть металлическим. В качестве мауэрлата используется швеллер, к которому в дальнейшем привариваются нижние концы стропил. Каркас изготавливается по проекту самостоятельно, либо заказывается на производстве. Во втором случае выше точность геометрических размеров и качество сварки, но готовую конструкцию придется устанавливать на стены постройки при помощи подъемных механизмов. Монтаж каркаса из отдельных элементов дает возможность выполнять их подгонку на месте.
Особое внимание следует уделить защите металлоконструкций от коррозии и предотвращению образования конденсата.
Водяные пары на металле конденсируются при одновременном воздействии теплого и холодного воздуха. Чтобы предотвратить коррозию, следует правильно выполнять сварные швы: в них не должны оставаться частички шлака
. Каркас из металлопрофиля и, в первую очередь, места стыков элементов, обрабатывается специальной грунтовкой, поверх которой наносится два-три слоя обычной краски. Рекомендуется применять лакокрасочные материалы, предотвращающие ржавление.
Использование легких профилей для возведения современных зданий
На данный момент в строительстве наблюдается применение новых технологий, которые направлены на возведение легких стропильных конструкций в жилых домах.
К таковым относится оцинкованный холодногнутый профиль, его преимуществами являются:
- устойчивость к процессам разрушения, включая гниение и порчу от насекомых;
- высокая пожаробезопасность;
- не нуждается в постоянной антисептической обработке;
- сооружается такой металлический каркас крыши, независимо от времени года;
- соответствие приобретаемых деталей указанным размерам, что позволяет сократить количество отходов;
- удобство монтажа – работа выполняется дрелью и шуруповертом;
- разборный комплект конструкции позволяет транспортировать ее без дорогостоящего подъемного оборудования.
Благодаря подобным стропильным металлическим фермам. существенно отличающихся от профильных металлических элементов толщиной металла менее 2,5 мм, застройщики могут сэкономить на покупке материала.
Легкая конструкция не увеличивает нагрузку на несущие стены и фундамент, что также сказывается на сокращении бюджета строительства. Собрать каркас двускатной крыши сможет любой мастер, обладающий элементарными навыками подобного монтажа. Работа не составит особого труда еще и потому, что все чертежи деталей и их маркировка проходит тщательную проверку на производстве.
Наряду с перечисленными преимуществами, облегченные стропильные конструкции все же имеют недостаток – они выступают в качестве проводника холода, а, значит, их сложно утеплять. Также на них часто появляется конденсат, который оказывает разрушительное воздействие на кровельный пирог. Исходя из этого, жилые постройки все же лучше возводить из древесины.
Установка металлического каркаса, смотрите на видео:
