Узлы скатной кровли по металлическим стропилам

Металлические стропила для крыши – особенности устройства и монтажа

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

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.

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:

1. 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.
2. 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.

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.

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:

1. 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.
2. 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.
3. Сложность монтажа. Для подъема на высоту и фиксации ферм используется специальная техника, аренда или покупка которой обходится дорого.
4. 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.

Источник

Металлическая двухскатная крыша: правила сооружения стропильной системы под профнастил

Применение металлических профилированных листов в кровельном деле позволяет в бойком темпе провести обустройство. Легкий материал не требует сооружения мощного основания и усиления фундаментной конструкции. Строительство стропильной конструкции и укладка не заставит исполнителей проявлять чудеса сноровки и выносливости.

Все работы с успехом можно выполнить собственноручно. Правда для удачного итога нужно знать, как устроен каркас и сама металлическая двускатная крыша — стропильная система под профнастил обязана учитывать специфику материала и его технические особенности.

Содержание

Специфика металлической кровли

Крупнолистовой гофрированный металлопрокат сравнительно недавно внедрился в сферу частного строительства. Ранее его признавали безоговорочной прерогативой многоэтажек, гаражей, коммерческих зданий.

Надежду хозяевам загородных владений подарила разработка новых марок с волнистым и средневысоким профилем. А вот желание приобрести материал простимулировало появление цветных полимерных покрытий, обеспечивающих обустроенным объектам уникальный экстерьер.

Металлические кровельные листы приобрели внешнюю привлекательность, но технические характеристики остались без изменений. Прокат, отличающийся высокой теплопроводностью, по-прежнему стремительно нагревается в жару и с равнозначной скоростью теряет тепло в морозы. Доставляет массу неудобств и неприятностей в периоды сезонных температурных колебаний. Красота цветных оболочек не прибавила звукоизоляции. Капли дождя и дефилирование голубей по металлической кровле прежними децибелами проверяют нервную систему владельцев на прочность.

Низкие изоляционные качества заставляют прибегать к старым проверенным мерам. По аналогии со всеми известными видами металлической крыш профнастил укладывают поверх грамотно устроенного кровельного пирога, включающего стандартный набор изоляционных слоев, в числе которых:

• Гидроизоляция, противостоящая атакам атмосферной воды.
• Теплоизоляция, предотвращающая перегрев внутренних помещений снаружи и утечки тепла изнутри помещений. Заодно утеплитель играет роль барьера от проникающего извне шума.
• Пароизоляция, защищающая утепляющий слой от бытовых испарений.

Кроме перечисленных слоев у правильно сооруженного кровельного пирога имеются вентиляционные зазоры, необходимые для вывода конденсата из пространства под кровлей. Вот такую многокомпонентную конструкцию удерживает стропильный каркас. Если он устроен с ошибками, то система не сможет функционировать в полную силу. Как следствие под металлической кровлей будет копиться конденсат, разрушающий стропильные ноги и обрешетку.

Заметим, что изоляционный слой требуется крышам из профилированного листа, если они сооружаются над жилыми и активно эксплуатируемыми строениями.

Если оцинкованный гофрированный прокат используется в сооружении навесов, козырьков, крыш пристроек, бытовок тепло- и звукоизоляционную защиту не используют. Однако кровельные пироги, не имеющие в составе теплоизоляции, все же содержат слои, закрепляемые и распределяемые системой стропилин и решетин.

Стропильный каркас под профлист

Стропильный каркас всех существующих типов крыш призван решать три главенствующие задачи:

• Формировать скаты в соответствии с проектным решением.
• Распределять составляющие кровельного пирога, необходимые для правильной работы и долгой жизни крыши.
• Удерживать слои кровельного пирога, вес кровли и действие атмосферных нагрузок, не огорчая деформациями и разрушением.

Грамотно сооруженная стропильная система под профнастил безукоризненно выполняет все функции. И служит долго, и с порученными обязанностями отлично справляется. Элементы каркаса определяют заданную проектировщиком конфигурацию и служат надежным вместилищем для компонентов кровельного пирога.

Двускатная конструкция под укладку профилированных листов – разумный выбор рачительных хозяев. Это наиболее простая схема, не нуждающаяся в технологических ухищрениях и в неоправданно высоком расходе материала, как вальмовая крыша. Профилированные листы укладываются поштучно в поперечном коньку направлении.

Редкие загородные объекты могут похвастаться длиной ската больше 12м. А это значит, что профнастил можно укладывать в один ряд без поперечных швов, следовательно, гидроизоляция будет наивысшей. Разбор мы учиним именно этому популярному варианту.

Рекомендованный уклон скатов под укладку гофрированного металла 12-15º, но эксперименты и вариации с крутизной не запрещены. Ограничен лишь нижний предел: не желательно обустраивать профлистом скаты с уклоном меньше 8º. При необходимости укладки на плоскую крышу уклон указанной величины необходимо создать сухой или цементно-песчаной стяжкой. Иначе осадки будут скапливаться в понижениях волн, что может привести к неисправимой порче материала.

Стропила для металлической кровли

В устройстве двускатных каркасов под металлические покрытия применяются традиционные технологии, согласно которым устанавливаются висячие или наслонные стропильные ноги. Выбор оптимальной схемы возведения определен типом обустраиваемой коробки. Если в ее пределах есть возможность опереть верхние спилы стропильных ног, в строительстве используют наслонные стропилины, если нет – висячие.

Чаще всего над загородными малоэтажными домами возводят крыши со стропильными конструкциями наслонного типа с опиранием их верха на коньковый прогон. Висячий метод применяется реже из-за сложности монтажа и последующего ремонта.

В строительстве стропильной системы под укладку кровли из профнастила используются:

• Пиломатериалы. При возведении стропильных систем для утепленных крыш стропильные ноги чаще всего изготавливают из доски сечением 50×100мм. В регионах с суровой зимой доску берут большего сечения 50×150мм. Брус применяют только в случаях, когда участок строительства расположен в зоне с повышенной снеговой нагрузкой. Стропильные каркасы для неутепленных крыш сооружают с помощью бруска сечением 30×50 — 50×50мм.
• Металлопрокат. Швеллер, уголок, двутавр, профильную трубу применяют в основном в строительстве стропильных систем холодных крыш над пристройками, верандами, бытовками.

Грамотно устроить кровельный пирог по металлическому каркасу самостоятельный частник вряд ли сможет. Нужны точные расчеты, ведь у теплоизоляции и металла слишком большая разница в параметрах теплопроводности. К тому же для соединений потребуется сварочный аппарат в придачу со сварщиком.

Дешевле, удобней, практичней построить стропильную систему из древесины, тем более что ее можно будет самостоятельно починить при необходимости. Однако у металлических представителей есть веское преимущество – они лучше адаптируются к покрытию при устройстве холодных крыш благодаря идентичности состава.

Как деревянные, так и металлические детали двускатной стропильной системы устанавливаются по вышеописанным висячим и наслонным схемам. На практике нередко используются разнообразные комбинации. Например, пространство между двумя крайними висячими фермами из металла заполняется деревянными стропилинами. Двускатные конструкции встраиваются в более сложные объекты с многосоставной архитектурой.

Однако комбинировать, не имея четкого проекта и опыта в строительстве, крайне нежелательно. Еще нежелательнее применять деревянные и металлические детали, не предусмотрев между ними разделительной гидроизоляционной прослойки.

Стропильные конструкции под профнастил

Выяснили, что металлические профилированные листы служат финишным покрытием для утепленных и холодных крыш. Деление на виды стропильных каркасов под профлист как раз и производится на основании наличия или отсутствия теплоизоляции в кровельном пироге. Существенных технологических различий в строительстве стропильных конструкций обоих вариантов нет. Есть разница в размерах стропилин, между которыми укладываются либо не укладываются плиты теплоизоляции. Отличается алгоритм расчета сечения элементов, потому что:

• Стропильные каркасы утепленных крыш обязаны без разрушения и прогибов держать собственный вес, массу утеплителя, двойной обрешетки, внутренней обшивки и периодической снеговой нагрузки.
• Стропильные каркасы холодных крыш должны нести аналогичный груз за минусом теплоизоляции, обрешетки, удерживающей пароизоляцию, и внутренней обшивки.

Весом пароизоляционного и теплоизоляционного материала в обоих случаях разрешается пренебречь.

Кроме нагрузок при вычислении размеров стропилин для утепленных крыш необходимо учесть еще один немаловажный нюанс: между плитой утеплителя и гидроизоляцией должен остаться вентиляционный зазор в 3 см. Т.е. толщина теплоизоляционного слоя должна быть минимум на 30 мм меньше, чем толщина стропильной ноги. К примеру, если толщина теплоизоляции 120 мм, то для изготовления стропильных ног идеально подойдет поставленная на ребро доска 50×150 мм.

В холодных конструкциях размерный тон задает гидроизоляция. Ее укладывают так, чтобы материал провисал между стропилинами приблизительно на 20 мм. Провисание необходимо, чтобы гидроизоляцию не разорвало от чрезмерного натяжения при традиционных температурных подвижках древесины. Значит, даже для сверхлегких холодных крыш с водоотталкивающим слоем строить каркас следует из бруска сечением от 30×30 мм и более.

Однако предложения строительных рынков и специализированных маркетов не всегда радуют присутствием товара требующегося размера. Короче, если расчетная толщина теплоизоляции практически равна толщине предложенных продавцом пиломатериалов, расстраиваться не стоит. Каркас для двускатной крыши все равно будет построен. Просто поверх установленных стропильных ног надо будет прибить контробрешетку из бруска размером, способным устранить недостачу толщины материала. Гидроизоляцию в подобных ситуациях настилают поверх контробрешетки, а уже после монтируют решетины под укладку профнастила.

Отметим, что вентиляционный зазор между водозащитным слоем и утеплителем формируют при использовании классических видов гидроизоляции. Если водоотталкивающий слой выполнен диффузионной полимерной мембраной, нет необходимости ни в самом вентиляционном канале, ни в сооружении контробрешетки. Полимерной гидроизоляции разрешается непосредственно контактировать с утеплителем, ведь она беспрекословно выпустит наружу скопившийся конденсат.

Шаг установки стропилин

Шаг установки стропильных ног, рекомендуемый производителями гофрированной кровли, составляет от 0,6м до 0,9м, но может достигать и 1,5 м. Выбор шага ориентирован только на конструктивные особенности обустраиваемой коробки. Чтобы его найти, нужно длинную стену разделить на равные отрезки длинной, близкой к рекомендованному значению. К полученному количеству отрезков приплюсовывается 1, результат указывает на число стропильных ног в системе.

Изготовители настоятельно советуют придерживаться обозначенных ими пределов. Немного найдется охотников устанавливать стропилины чаще, чем продиктовано минимальным расстоянием в 60см. Желающих проредить стропильный каркас будет гораздо больше. Им следует помнить, что расстояние между стропильными ногами тесно связано с шагом установки решетин. Увеличивая одно, придется уменьшить второе или увеличить сечение решетин.

Обрешетка для укладки профлиста

Стропильная система только формирует плоскости скатов, но служить основой для фиксации профилированных панелей она не имеет права. Для укладки металлического кровельного покрытия к стропильным ногам крепится обрешетка. По деревянным стропилинам укладывают решетины из доски или бруска.

Металлическую систему оснащают обрешеткой из профиля, толщина стенки которого не превышает 2 мм. Профиль потолще придется заранее бурить для установки саморезов: процесс затратный и по времени, и по приложению усилий.

Под укладку металлических профилированных листов сооружают три типа обрешетки, это:

• Сплошная. Из доски сечением 30×100 или 40×100 мм, листов влагостойкой фанеры или плит ОСП-3 устраивается сплошной настил. Он относительно сплошной, потому что между элементами необходимо оставить зазоры в 2-3 мм для компенсации температурного линейного расширения.
• Разреженная. Брусок сечением 30×50, 50×50 мм и близких размеров либо доску 50×120, 50×140 мм устанавливают параллельно коньку и свесу, т.е. поперек стропильных ног через равные расстояния. Разреженный вариант дополняют сплошным в ендовах, вдоль свесов и конька. Важная деталь – первая от края карнизного свеса решетина устанавливается с учетом выноса нижнего края профнастила на 7-8 см за контур стропильной системы. К примеру, если принятый для обустройства крыши шаг решетин 50см, самый первый элемент крепится на расстоянии 42 см от линии карниза.
• Двойная. Это комбинированная разновидность, включающая два расположенных друг над дружкой слоя. Суть ее сооружения заключается в том, что поверх разреженно установленных решетин перпендикулярно либо под углом настилается контрообрешетка из доски толщиной примерно 30 мм.

В малоэтажном строительстве чаще всего используются первые две разновидности. Размеры материала, применяемого для устройства сплошного настила, определяет шаг установки стропилин. Размеры элементов разреженной разновидности зависят от крутизны крыши, несущей способности покрытия и расстояния между стропилами.

Обрешетка – важная составляющая кровельной конструкции. Она формирует вентиляционный зазор второго уровня, расположенный между металлическими листами и гидроизоляцией. Устраивают ее в любом случае, независимо от качественных и технических характеристик водоотталкивающего слоя. Несмотря на кажущуюся легкость, обрешетка имеет вес, его учитывают при расчетах стропильной системы.

Нюансы сооружения обрешетки по стропильной системе двускатной крыши и крепления к ней профнастила изобразит фото подборка и видео:

Вот и все тонкости сооружения стропильного каркаса под укладку профилированного кровельного металла. Правил немного, супер сложного ничего нет, придерживаться их необходимо как самостоятельным кровельщикам, так и нанятым для возведения крыши строителям. Зато соблюдение перечисленных технологических предписаний обеспечит долгую и безупречную работу кровли, не заставить преждевременно ремонтировать и часто устранять обнаруженные по ходу огрехи.

Источник