Как сделать усиление стропил

Создание новой стропильной системы

Также иногда при реконструкции крыши требуется сделать новую стропильную систему, с ее помощью можно, например, сделать скат более крутым. Необходимость в увеличении угла ската возникает, если снег скапливается на крыше и создает на нее большую нагрузку. Новые стропила устанавливают над старыми или под ними. В таких случаях, чтобы не разбирать старых стропильных конструкций, новые связывают с ними.

Для соединения используют перекрестную дощато-гвоздевую стенку (ферму): новые стропильные ноги связывают перекрестно расположенными досками с уже имеющимися. Чаще всего такой способ применяется в наслонных стропильных системах, которые опираются на расположенную в центре здания стенку. С помощью такого приема нельзя увеличить высоту мансардного помещения.

Усиление нижней части дощато-гвоздевой фермы

Нередко самой уязвимой частью стропильных конструкций являются нижние части стропильных ног, которые подгнивают с течением времени, или сам мауэрлат. В этом случае решить проблему можно с помощью дополнительных подкосов. Прикрепленные к нижнему концу стропильной ноги дополнительные подкосы, которые, в свою очередь, упираются в дополнительный лежень или мауэрлатную балку, позволяют сделать опорный узел более надежным. Для обеспечения лучшей устойчивости конструкций фермы рекомендуется чуть раздвинуть нижние концы дополнительных подкосов. Чтобы в пролете между мауэрлатом и подстропильной ногой частично уменьшить прогиб, можно подкосы опереть на дополнительный лежень.

Если при строительстве крыши использовать сырую древесину (влажность выше 25%) и при недостаточной вентиляции чердачного помещения, мауэрлат и нижние концы стропильных конструкций могут со временем загнивать.
Загнивание может произойти в крышах любого типа при , при увлажнении древесины мауэрлата или стропильных ног, при увлажнении древесины от кладки или при отсутствии гидроизоляционного слоя между кладкой стены и древесиной. К тому же это может быть следствием повреждения воздушных продухов, пароизоляции или закупоривание их концов в конструкции утепленной мансардной крыши.

Требования строительных норм и правил к сращиванию стропил

Неумелое сращивание стропил по длине может не только резко понизить их устойчивость к изгибающим нагрузкам, но и стать причиной полного разрушения конструкции. Последствия такой ситуации очень печальные. Строительные правила предусматривают определенные закономерности во время выбора размеров крепежа, мест его установки и длины накладок. Данные взяты с учетом многолетнего практического опыта.

Сращенные стропила будут намного прочнее, если для их соединения использовать не гвозди, а металлические шпильки. Инструкция поможет сделать самостоятельный расчет соединения. Достоинство метода – универсальность, с его помощью можно решать проблемы не только с удлинением стропил, но и с наращиванием иных элементов кровли. Специализированные компании выполнили черновые расчеты и собрали данные в таблицу, но в ней указываются только минимально допустимые параметры.

Таблица расчетов узлов и соединений

На практике рекомендуется всегда делать запасом по прочности. Как определяются параметры сращивания стропил?

1. Диаметр и длина шпилек. В любых случаях диаметр шпилек должен быть ≥ 8 мм. Более тонкие не обладают достаточной прочностью, использовать их не рекомендуется. Почему? В металлических соединениях диаметр шпилек рассчитывается на усилия растяжения. Во время стягивания металлические поверхности настолько сильно прижимаются между собой, что удерживаются за счет силы трения. В деревянных конструкциях шпилька работает на изгиб. Отдельные доски нельзя стянуть с большим усилием, шайбы проваливаются в доску. Кроме того, во время изменения показателей относительной влажности доски изменяют толщину, за счет этого уменьшается усилие стягивания. Шпильки, работающие на изгиб, должны иметь большой размер. Конкретный диаметр шпильки нужно определять по формуле d_ш = 0,25×S, где S – толщина доски. К примеру, для доски толщиной 40 мм диаметр шпильки должен быть 10 мм. Хотя это все довольно относительно, нужно иметь в виду конкретные нагрузки, а они зависят от многих факторов.

2. Длина нахлеста досок. Этот параметр всегда должен быть в четыре раза больше ширины досок. Если ширина стропил 30 см, то длина нахлеста не может быть менее 1,2 м. Мы уже упоминали, что конкретное решение принимается мастером с учетом состояния пиломатериалов, угла наклона стропил, расстояния между ними, веса кровельных материалов и климатической зоны расположения здания. Все эти параметры оказывают большое влияние на устойчивость стропильной системы.

3. Расстояние между отверстиями для шпилек. Крепеж рекомендуется фиксировать на удалении не менее семи диаметров шпилек, от края доски расстояние должно быть не менее трех диаметров. Это минимальные показатели, на практике рекомендуется их увеличивать. Но все зависит от ширины доски. Нельзя за счет увеличения расстояния от края слишком уменьшать расстояние между рядами шпилек.

4. Количество стягивающих шпилек. Есть довольно сложные формулы, но на практике ими не пользуются. Мастера устанавливают два ряда шпилек с учетом расстояния между ними, отверстия располагаются в шахматном порядке.

Количество шпилек в узле

Усиление стропильных ног

Устройство стропильной системы.

Усиление стропил может проводиться несколькими способами, подробно основные из них будут рассмотрены ниже. Эти способы могут применяться как по отдельности, так и в своей совокупности. В каждом конкретном случае домовладельцы сами должны решить данный вопрос. Но лучше всего не экономить и учесть, что разрушение крыши над тем же гаражом может повредить автомобиль и причинить существенный материальный ущерб, не говоря уже об опасности деформации конструкции крыши дома.

Итак, усиление несущих функций осуществляется с помощью:

• «подмог», балок, которые принимают на себя часть нагрузок, приходящихся на конструкцию стропил;
• установки подкосов;
• двусторонних накладок.

Подмоги устанавливаются в тех случаях, когда были проведены неверные расчеты нагрузок на стропила, и в итоге требуется увеличение поперечного сечения балок, удерживающих конструкцию всей крыши. Провести такое усиление довольно легко, для этого нужно эту дополнительную балку установить и закрепить между мауэрлатом и подстропильной ногой. Крепится она либо болтовыми хомутами, либо специальными стальными пластинам с зубцами.

Основные виды стропильных систем.

Место наложения стропильной ноги на подкос также требует особого внимания домовладельца, так как именно в этом месте возникает максимальное давление на изгиб. В качестве наглядности вспомните, как вы в детстве ломали через колено палку, именно роль колена и выполняет подкос. Чтобы уменьшить нагрузку и риск деформации неразрезных стропил в том месте, где они опираются на подкос, советуем увеличить сечение бруса за счет обшивки его накладками из досок. Толщина накладок зависит от расчета необходимого сечения для конструкции при планируемых нагрузках на изгиб. Соединяются стропила с усиливающими накладками с помощью различных крепежных элементов, но чаще гвоздями или специальными болтами. Если при этом длину подмоги продлить за точку опоры, то можно увеличить не только прочность балки, но и весь соединительный узел.

Статья по теме: Технология монолитно-каркасного строительства домов: плюсы и минусы

Иногда в проекте может быть ошибка в определении угла ската крыши, и эксплуатация выявляет этот просчет. Например, при недостаточно крутом скате скапливается снег, который может повредить крышу. В этом случае появляется необходимость привнести некоторые изменения в конструкции стропил. Для этого к старым элементам с помощью дощатых стенок и гвоздей прикрепляют новые части стропил, благодаря чему новообразованные фермы становятся более жесткими и меняют уклон крыши в нужную сторону.

Данный способ позволит вам внести изменения в стропильные конструкции и при этом не разбирать всю крышу заново, правда, и особых изменений в подкрышное пространство внести не удастся, так как ни увеличить, ни как-то конфигурировать его не получится.

Как увеличить несущую способность стропил

Необходимость в усилении деревянных стропил может возникнуть, если они недостаточно прочны на прогиб, даже если их сечение подходит для нагрузки, которая на них приходится. Для этого используют

• разгружающие балки (подмоги),
• подкосы,
• двухсторонние накладки.

Подмоги ставятся между мауэрлатом и подстропильной ногой (подкосом). Прикрепляют их с помощью болтов или специальных пластин с зубцами.

Двухсторонние накладки применяются, чтобы избежать прогиба стропильной ноги в месте ее опирания на подкос. Именно в этом месте возникает максимальный изгибающий момент. С помощью накладок увеличивается сечение бруса на проблемном участке. Накладки крепятся гвоздями или специальными болтами.

Если стропила прогнулись, их выпрямляют с помощью домкрата (гидроцилиндра), а затем вставляют прочные горизонтальные распорки для удержания соединяемых стропил в прямом состоянии. Таким образом получается конструкция в виде буквы «А».

Важно! Прежде чем выпрямлять стропила, необходимо укрепить место их стыка с мауэрлатом, чтобы во время работы домкрата стропильные ноги не соскочили с балки

Односкатная крыша

Односкатная кровля представляет собой плоскость прямоугольной формы, опирающуюся на противоположные несущие стены.

Односкатная кровля бывает:

• Вентилируемой;
• невентилируемой.

Особенности проектирования

Проект односкатной кровли напрямую зависит от уклона. Так как на уклон конструкции влияет не только финишное покрытие, а особенность климатических условий, то все эти значения следует правильно рассчитать.

Важным показателем для проектирования любой кровли также является совокупная нагрузка.

Угол уклона

Угол уклона напрямую зависит от покрывного материала: покрытия отличаются способностью удерживать снеговые осадки.

Кроме того, в зависимости от природных особенностей, в местах где преобладают ветра, местность недостаточно защищена деревьями, рекомендуется изменить угол ската.

Варианты стропильной системы односкатной крыши

Стропильная конструкция крыши с одним скатом может быть:

• Скользящей;
• наслонной;
• висячей.

Стропильный каркас выполняется чаще всего из деревянных элементов разного назначения.

Стропильная система односкатной крыши

Особенности монтажа

Монтаж односкатной стропильной конструкции производится на мауэрлат.

Если осуществляется монтаж каркаса висячего типа, то сначала изготавливается ферма на земле. По заданному шаблону изготавливается вся конструкция.

Кровлю можно оборудовать системой утепления. Для этого монтируют элементы, необходимые для теплой крыши.

Завершающим покрытием кровли является защитный покрывной материал.

Достоинства и недостатки односкатной крыши

Несмотря на простоту монтажа, незамысловатость конструкции, односкатная система имеет свои особенности.

Достоинства:

• Недорогая конструкция;
• простота монтажа;
• небольшая нагрузка на стены и фундамент;
• устойчивость к сильным ветрам.

Ремонтные работы в процессе эксплуатации на односкатной кровле производить не сложно, не слишком затратно.

Недостатки:

• Необходимость уборки снега;
• малая высота чердачного пространства.Преимущества такого вида — в прочности и надежности по устойчивости к капризам погоды.

Односкатная крыша

Конструкция, которая состоит их двух скатов, носит название двухскатной.

Двухскатные конструкции могут классифицироваться по расположении скатов:

• симметричные;
• асимметричные;
• ломаные;
• разноуровневые;
• двухскатные с коньком на скате.

Кроме того, могут быть спроектированы другие конфигурации двухскатных крыш: ломаные с одного ската, двойные ломаные, с удлиненными козырьками или пристройками.

Варианты проектирования

Особе внимание уделяется нагрузке. Кроме того, важен угол наклона в соответствии с покрытием. Кроме того, важен угол наклона в соответствии с покрытием

Кроме того, важен угол наклона в соответствии с покрытием.

Проект двускатной крыши довольно простой, при правильном определении всех показателей (угла, нагрузки кровли, природной нагрузки) крыша будет надежной и долговечной.

Угол наклона

Среднее количество выпадаемого снега по региону учитывается при расчете кровельной нагрузки. Помимо этого, сила потоков ветра влияет на наклон ската.

При разном уклоне для различных материалов соответствует определенный угол уклона. Для всех материалов свои показатели.

Стропильная система

Стропильный двускатный каркас может иметь наслонную конструкцию, висячую, комбинированную.

Вариант стропильной конструкции выбирается исходя из пролета между внешними стенами. Помимо стропильных балок, конструктивными элементами стропильной системы являются: конек, мауэрлат, ригель, затяжки, также другие элементы.

Каждый из дополнительных элементов распределяет нагрузку, фиксирует или укрепляет более уязвимые части конструкции.

Стропильная система двускатной крыши

Монтаж

При монтаже двускатной крыши необходимо выполнить основные шаги:

• Установить балки;
• закрепить обрешетку;
• установить кровельное покрытие.

В случае удлинения стропильных ног под свес монтируют дополнительные рейки.

Достоинства и недостатки

Двускатная крыша — самая распространенная модель кровли.

Это обусловлено преимуществом данной конструкции:

• Возможность обустройства мансардой;
• нет необходимости самостоятельно очищать покрытие от снега;
• несложный проект;
• разнообразие покрытий.

Недостатки:

• Зависимость высоты крыши от пролета;
• при обустройстве мансардного помещения требуется дополнительное усиление конструкции и обустройство оконных систем и элементов обогрева.

Двускатная кровля — не самая сложная конструкция, и при полном обустройстве она является самой востребованной.

Двускатная крыша

Усиление нижней части стропильных конструкций

К наиболее уязвимым частям стропильных конструкций гаража, дома или других построек, относятся нижние части стропильных ног, опирающиеся на мауэрлат, и сами балки мауэрлата. Если при возведении конструкций использовался сырой пиломатериал, либо происходит увлажнение древесины вследствие протечек кровли или недостаточной гидроизоляции между мауэрлатом и кирпичной кладкой гаража или дома, происходит загнивание деревянных элементов и снижение прочности конструкций. Причиной попадания или конденсации влаги также могут служить повреждения пароизоляции, закупорка или повреждение вентиляционных продухов

Чтобы усилить каркас крыши, устанавливаются дополнительные подкосы. Такой подкос крепится к нижней части стропила и упирается в мауэрлатную балку или дополнительный лежень. Чтобы повысить устойчивость конструкций фермы, нижние концы подкосов, установленных дополнительно, желательно немного раздвинуть. Уперев подкосы в дополнительный лежень можно снять изгибающий момент с пролета между подстропильной ногой и мауэрлатом.

Усиливаем стропильные ноги

Вначале стоит отметить, что стропильная система дома, гаража, бани и иных построек должна вовремя проверяться на возможные повреждения и деформацию. Своевременное усиление стропил поможет предотвратить возможные разрушения кровли и огромные затраты на ремонт. Если будет повреждена крыша гаража, то от этого может пострадать автомобиль. Укрепление стропил может потребоваться для системы стропил любой разновидности. Для этого зачастую устанавливают расширяющие балки – «подмоги», подкосы или двусторонние накладки.

Если подбор стропил проводился с учетом прочностных характеристик, то их усилия на прогиб всегда будут соответствовать нужным показателям, которые регламентируются соответствующим СНиПом «Нагрузки и воздействия». Получается, что от нас понадобится увеличить поперечное сечение стропильных ног. Для усиления тонких стропил используют деревянные подмоги. Их крепят к нижнему поясу стропила в промежутке между стропилом и мауэрлатом. В роли крепежей в данном случае выступают стальные зубчатые пластины или хомуты с болтами.

Виды стропильной системы

Принято классифицировать стропильные системы, чтобы задача по выбору варианта будущей кровли решалась легче:

• Односкатные. Самые простые. Больше подходят для подсобных помещений, бань, небольших частных домов, беседок. Предусматривает наклонное положение конструкции под небольшим углом (не более 25°);
• Двускатные. Используются для небольших домов и дачных построек. Имеют вид треугольника, при котором стропильные доски соединены балкой и находятся под определенным углом;
• Двухскатные ломаные. Имеют два ската с переломом, благодаря которому есть возможность увеличить площадь мансарды;
• Трехскатные (полувальмовые). Имеют два ската формы трапеции, которые соединены одним торцевым треугольным скатом (вальмой);
• Четырехскатные (вальмовые). Используются для жилых построек, требуют значительных трудозатрат. Имеют два торцевых треугольных ската и два трапециевидных;
• Шатровые. Используются для построек квадратной формы. Состоят их четырех треугольных скатов, верхний угол которых соединен в центре кровли;
• Многощипцовые. Состоят из трапециевидных или других скатов разных форм, соединенных между собой.

Самые подходящие конструкции для мансардных крыш — двухскатные и ломаные двухскатные. Есть другие виды стропильных систем, но они менее распространены и не настолько практичны, как вышеперечисленные.

Стропильные конструкции еще классифицируются на:

• Висячие. При таком виде каркаса кровли не создается горизонтальная нагрузка по причине отсутствия несущих стен в помещении;
• Наслонные. Вариант стропильной установки, предусматривающий опору на несущую внутреннюю стену или опору в здании.

Расчет материала для каркаса кровли при проектировании здания ведется исходя из задуманной конфигурации и нагрузки

Стропила для двухскатной крыши своими руками сделать не трудно, важно подойти к делу с умом

Стропильные системы наслонного и висячего типа

Расчет нагрузки на стропила

Для правильного расчета нагрузки на стропила необходимо учитывать множество факторов, которые способны повлиять на тяжесть конструкции.

Важные показатели, которые следует учесть:

• Нагрузка постоянная: включает в себя массу кровельного пирога, покрывного материала;
• Нагрузка временная: постоянное и максимальное количество снега, дождей, интенсивность ветреных порывов, а в районах с высокой сейсмичной активностью — действие штормовых ветров, смерчей, ураганов.

Кроме того следует иметь ввиду массу и прочность стропильных ног, а также обратить внимание на крепление стропил двухскатной крыши и вариант монтажа

Схема стропильных систем

Какая конструкция более экономически выгодна?

Стоимость – немаловажный аргумент для самостоятельного строителя. Естественно, цена сооружения у обоих типов стропильных систем не может быть одинаковой, потому что:

• В строительстве наслонной конструкции для изготовления стропильных ног используется доска или брус небольшого сечения. Т.к. наслонные стропилины имеют под собой две надежные опоры, требования к их мощности ниже, чем в висячем варианте.
• В строительстве висячей конструкции стропила выполняют из толстого бруса. Для изготовления затяжки требуется аналогичный в сечении материал. Даже с учетом отказа от мауэрлата расход будет ощутимо больше.

Сэкономить на сортности материала не получится. Для несущих элементов обоих систем: стропилин, прогонов, лежней, мауэрлата, бабок, стоек нужен пиломатериал 2го сорта.

Для ригелей и затяжек, работающих на растяжение, потребуется 1ий сорт. В изготовлении менее ответственных деревянных накладок может применяться 3ий сорт. Без подсчета можно сказать, что в сооружении висячих систем дорогой материал используется в большем объеме.

Висячие фермы собирают на открытой площадке рядом с объектом, затем транспортируют в собранном виде наверх. Для подъема увесистых треугольных арок из бруса потребуется техника, за аренду которой придется платить. Да и проект для сложных узлов висячего варианта тоже чего-то стоит.

Видео-инструктаж по устройству стропильной конструкции висячей категории:

Методов сооружения стропильных систем для крыш с двумя скатами на самом деле гораздо больше.

Мы описали лишь базовые разновидности, которые в реальности применимы для небольших дачных домиков и построек без архитектурных затей. Однако представленной информации достаточно, чтобы справиться со строительством простой стропильной конструкции.

Для того чтобы увеличить несущие способности стропильных ног во всех видах стропильных систем, необходимо провести усиление стропил. Для этого используют установку разгружающих балок, или, как их еще называют, подмог, и двухсторонних накладок и подкосов.

Основные виды крыш. Для всех типов крыш своя стропильная система.

Как показала практика, стропила, подобранные по прочностным характеристикам, не всегда подтверждаются расчетами на прогиб по СНиПу «Нагрузки и воздействия», и поэтому приходится увеличивать площадь их поперечного сечения. Провести усиление стропильных ног очень просто: достаточно включить дополнительную деревянную балку – подмогу. Подмога крепится к нижнему поясу стропильной ноги в пролете между мауэрлатом и подстропильной ногой. Усиление стропил крепится металлическими зубчатыми пластинами или болтовыми хомутами.

Простой пример: если поломать палку через колено, то получается, что в этом случае колено и есть подкос. Поэтому в этом месте возникает самый большой изгибающий момент. Так как прогиба в этом узле быть не может, увеличить сечение вдоль всей стропильной ноги можно при помощи усиливающих двухсторонних дощатых накладок. Иными словами, нужно увеличить ее ширину, а не высоту. Размеры накладок выбираются исходя из необходимого сечения, которое определяется расчетами на максимальный изгибающий момент.

Накладки крепятся болтами, болтовыми хомутами или обычными гвоздями. Если уже усилена подмогой, то ее нужно просто сделать длиннее и вывести за край опирания на подкос. В этом случае мы решаем две задачи: достигаем удовлетворяющих нас показателей прогиба в пролете и усиливаем опорный узел.

Иногда при реконструкции необходимо выбрать более крутой скат кровли. В этом случае старые и новые элементы стропил сращиваются при помощи дощато-гвоздевой перекрестной стенки. При этом новые стропила могут быть установлены как ниже, так и выше старых стропил. Ферма, образованная в результате этих действий, обеспечивает повышенную жесткость и новый уклон. Этот метод позволяет не демонтировать существующую стропильную конструкцию, что позволяет значительно ускорить работы, но он и не увеличивает подкрышное пространство. Если это делать под устройство мансарды, то следует знать, что объем чердака не увеличится.

Перечень необходимых инструментов и материалов:

• топор;
• молоток;
• гвоздодер;
• ножовка по дереву или ручная циркуляционная пила;
• угольник;
• строительный уровень;
• карандаш;
• рулетка;
• дрель;
• сверла d=4-10 мм;
• брус (сечение такое же, как у существующих стропил);
• доска 25-40 мм (определяется расчетами);
• крепежный материал: гвозди, скобы, хомуты, саморезы.

Шарнирная арка с ригелем

Данная схема конструктивно схожа с предыдущей, но есть и одно отличие – вместо подвижных опорных элементов для шарнирной арки с ригелем используется жесткое крепление стропил, что достаточно надежно. Стропила врубаются в мауэрлат или крепятся к неподвижным опорным брусам. Благодаря изменению конструкции опоры меняются и возникающие в системе напряжения – основной нагрузкой становится распирающая, приходящаяся на мауэрлат и стены.

Затяжка фиксируется в верхней части арки, но вместо растяжения она теперь испытывает сжатие. Вместе с изменением характера нагрузок меняется и название затяжки – теперь она именуется ригелем. Такая арка с приподнятым ригелем может работать только при условии небольшой распирающей нагрузки, а при ее увеличении ригель нужно дополнительно усилить затяжкой. В результате получатся висячие стропила, аналогичные традиционной арке с тремя шарнирами, и мауэрлат в данном случае уже не понадобится.

Укрепление нижних частей стропил

Стропильная конструкция крыши у любого строения наиболее уязвима в своей нижней части, именно там она чаще всего и требует усиления — это низ стропильных ног и брус мауэрлата. Причиной этой уязвимости является то, что именно в зоне контакта дерева и кирпичной кладки чаще всего образуется конденсат и происходит попадание влаги в случае нарушения целостности кровли. Еще одной причиной является использование некачественной древесины, которая была либо сырой, либо просушена с нарушением технологий. Все это приводит к образованию гнилостных процессов в древесине и ее разрушению

Поэтому при строительстве важно уделить внимание выбору качественного материала и обеспечить надежную гидро- и пароизоляцию. Отсутствие или неправильное функционирование вентиляционных продухов также может стать причиной скопления влаги и разрушения древесины

Для усиления каркаса крыши в этом случае используют подкосы. Они крепятся к нижней оконечности стропильной ноги и упираются мауэрлат или лежень. Число таких дополнительных подкосов зависит от вашей ситуации. Для придания дополнительной устойчивости подкосы крепятся немного под наклоном, то есть нижняя их часть чуть раздается в стороны. Именно упор в лежень позволит снять воздействие изгибающей деформации на пролет стропил в этой части.