какой брус использовать для строительства крыши
Выбираем брус для крыши: на что обратить внимание
Выбрать правильный брус для крыши — это сделать если не половину, то минимум треть работы по строительству надежной и долговечной стропильной системы. В конце концов, срок службы каркаса крыши, в первую очередь, зависит от качества пиломатериалов и только потом — от мастерства кровельщиков. В частности, как бы хорошо ни была спроектирована и смонтирована стропильная система, если в ее основе недосушенные стропила из бруса, то их прогиб и растрескивание уже на следующий год после установки — вполне вероятный сценарий.
Для тех, кто хочет сделать крышу минимум на 50 лет, а не ремонтировать ее уже через 10-15 лет, рассказываем, каким должен быть качественный брус на крышу и как его правильно выбрать.
Содержание
Ключевые требования к брусу для кровли
Полный список требований к пиломатериалам для кровли содержится в СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции». Согласно нормативу, брус для кровли частного дома должен быть:
Внешняя и внутренняя обрешетка крыши — это не несущая, а ограждающая конструкция, поэтому требования к ней не такие жесткие. Для обрешетки можно использовать брус влажностью 15-20%, при этом количество и размеры здоровых сучков особого значения не имеют.
Также для обрешетки можно использовать «синюю» древесину — брус, поменявший свой цвет из-за поражения грибком во время хранения. Но дерево нужно предварительно отбелить: выжечь грибок с помощью хлорсодержащего состава. Такая обработка нарушает структуру древесины и делает ее более рыхлой, поэтому отбеленный брус нежелательно использовать для обрешетки, если расстояние между стропилами большое.
Какой брус для крыши выбрать
Кроме основных требований, при выборе, с какого бруса сделать крышу, нужно учитывать:
Порода древесины для бруса
Обычно брус для кровли делают из сосны, ели или лиственницы. Встречаются пиломатериалы из дуба, ясеня и других пород древесины, но это исчезающе редкие случаи, поэтому их рассматривать не будем.
Сосна дешевая, прочная и повсеместно распространенная, но она склонная к растрескиванию, сучковатая и очень смолистая. Поэтому сосновый брус при поверхностной обработке нужно покрывать огнезащитными составами в два, а то и в три слоя. Кроме того, важно хранить его правильно — если пиломатериалы из сосны наберут избыточную влагу во время хранения, после монтажа они почти гарантированно растрескаются.
По сравнению с сосной ель легче, у нее не так много смолы. Но за это приходится платить меньшей устойчивостью к нагрузке на изгиб. Поэтому еловые стропила из бруса — неудачное решение, в то время как для мауэрлата, затяжек и конькового прогона ель подходит хорошо.
Очень прочная и долговечная лиственница отлично подходит для деревянных несущих конструкций, но из-за высокой цены ее используют редко — в основном для стропильных систем коттеджей премиального уровня. К тому же, подобрать качественный брус на крышу из лиственницы сложно. Первосортный материал обычно используют для производства отделочных материалов и мебели, поэтому в качестве пиломатериалов для кровли часто предлагают неликвидные остатки со всеми вытекающими из этого последствиями.
Сорта древесины для бруса на крышу
По ГОСТ пиломатериалы делятся на пять сортов, из которых для деревянных несущих конструкций на крыше подходят три: отборный, первый, в некоторых случаях, второй:
По европейскому стандарту DIN 68126 для несущих конструкций подходит сорта Extra, A, B. Их характеристики почти полностью перекликаются с отборным, первым и втором сортом по ГОСТ соответственно.
Виды бруса для крыши
Для стропильной системы подходит брус трех видов: цельный, калиброванный, клееный.
Цельный брус — это просто бревно, опиленное с четырех сторон. Из-за дешевизны и доступности именно такой брус для кровли используют в большинстве случаев. И это рациональный выбор: недостатки, которые приписывают этому материалу, вроде растрескивания или подверженности грибку, актуальны для свежего или плохо высушенного леса. То есть для тех категорий пиломатериалов, которые для стропильной системы не используют.
Калиброванный брус делают так же, как и цельный. Только после опиливания его еще раз обрабатывают, чтобы размеры бруса как можно точнее соответствовали эталону. Поэтому калиброванные пиломатериалы существенно дороже, но вывести их в плоскость намного проще, чем цельные. Это хороший вариант для каркаса крыши, особенно если планируются стропила из бруса.
Клееный брус состоит из нескольких ламелей — досок, которые сначала высушили, а потом скрепили друг с другом специальным клеем с чередованием направлений волокон. В результате получается очень прочный материал, который не растрескивается и не коробится. Это лучший вид бруса для кровли по характеристикам, но стоят клееные пиломатериалы в 2,5-3 раза дороже цельных. Поэтому использование в стропильной системе частного дома клееного бруса — это почти всегда неоправданные траты.
Размеры бруса для крыши
Сечение элементов стропильной системы нужно рассчитывать под конкретные условия — универсальных решений нет. Но при выполнении этих расчетов часто отталкиваются от стандартных размеров балок и стропил, меняя наклон скатов и шаг стропильных ног, чтобы добиться нужной несущей способности. Эти размеры такие:
По длине брус для кровли должен перекрывать пролет. Если это невозможно из-за большого расстояния, тогда брус сращивают вполдерева примерно посередине между начальной и конечной точкой.
Подведем итоги
Брус для крыши должен быть:
Доска для стропил: подбор сечения и толщины
Деревянные стропильные ноги делают из бруса или доски, второй вариант более экономичен, не уступая по прочности первому. Чтобы обеспечить надлежащую надежность и долговечность всей конструкции, важно правильно подобрать пиломатериал, грамотно рассчитать его сечение.
Требования к качеству стропильной доски
Выполняя расчет стропильной конструкции, в которой предусмотрено изготовление стропильных ног из доски, важно учитывать не только сечение данных элементов, но и качество пиломатериала, который предполагается использовать.
В первую очередь, необходимо определиться, какая древесина более всего подходит для изготовления стропил. Это хвойный и лиственный пиломатериал, полностью отвечающий требованиям ГОСТ 8486-86 и ГОСТ 2695-83. Исходя из данных требований, доска для изготовления стропильных ног может иметь:
Согласно предписаниям СНиП, приобретая пиломатериал для изготовления стропил и других элементов каркаса крыши, необходимо делать проверку документа, информирующего о качестве продукции. Там должны быть указаны:
Древесина – натуральный материал, подверженный биологическому разрушению и горению. Чтобы снизить риск повреждения и разрушения готовой конструкции из пиломатериалов, требуется выполнить предмонтажную подготовку стропильных элементов, выполненных из доски. Подготовка подразумевает выполнение конструктивных и защитных мероприятий согласно требованиям СНиП. В число защитных мероприятий входит:
В число конструктивных мероприятий входит:
Стропила, выполненные из доски, при соблюдении предписанных технологий обустройства крыши, смогут прослужить длительный срок, не требуя проведения ремонта.
Обработка древесины защитными средствами
На стропила после изготовления следует нанести спецсредства для био- и огнезащиты. Если делать обработку уже собранной стропильной конструкции, не получится защитить места стыков элементов и впоследствии именно они могут стать очагами гниения каркаса крыши. Это приведет к преждевременному разрушению кровли и повлечет за собой необходимость вложения серьезных финансовых средств в ремонт или замену крыши.
Стропила рекомендуется изготавливать их древесины хвойных пород, содержащей большое количество смолы, которая служит природным барьером от гниения. Тем не менее, даже деревянные элементы из лиственницы и сосны нуждаются в обработке специальными составами. Влажность доски для стропил не должна превышать 18%, в противном случае в процессе эксплуатации элементы стропильной конструкции может «повести», что вызовет деформацию кровли и потерю прочности всей системы.
Для нанесения защитных средств может использоваться мягкая кисть, валик, распылитель садовый или краскопульт, практикуется и метод окунания. Поверхность стропила должна быть чистой, сухой и не иметь лакокрасочного покрытия, препятствующего проникновению защитного состава в древесные волокна. Особенно тщательно пропитываются места будущих стыков стропильных ног. Обработку следует делать в сухую теплую погоду. Антисептики и огнезащитные составы (либо универсальное огнебиозащитное средство) наносятся двукратно. Между первой и второй обработкой стропильные доски должны успеть высохнуть.
Монтаж дважды обработанных стропил можно начинать только после их полного высыхания.
Сечение стропил из доски
Стропила могут изготавливаться из бревна, бруса или доски. К недостаткам бревна относится его большой вес и необходимость выполнять сложные врубки в местах креплений, которые существенно ослабляют несущие способности элемента из кругляка. Брус значительно лучше в применении, но стоит дороже, чем доска. Стропильные ноги из доски – оптимальный выбор, данный материал активно используется для изготовления боковых стропильных ног. Доска также позволяет делать удлиненные боковые стропила и прочные накосные (диагональные) стропильные ноги.
Такой параметр, как толщина доски, существенно влияет на ее прочностные характеристики. Толщина доски, пригодной для изготовления стропил, составляет 40-60 мм, причем для возведения кровли на постройках хозяйственного назначения лучше использовать доску толщиной 40 мм в целях снижения затрат. При этом для строительства крыши жилого дома данный параметр не должен быть менее 50 мм.
Ширина доски для стропил выбирается с учетом длины проема, который требуется перекрыть – чем длиннее стропильная нога, тем шире должна быть доска для ее изготовления. Стропила длиной до 6 метров могут выполняться из доски шириной 150 мм – таким образом, минимальное сечение стропила для крыши жилого дома составляет 50×150 мм. Если длина стропильной ноги превышает 6 метров, ширина доски должна быть не менее 180 мм. Удлиненную ногу делают из сплоченных досок шириной 150 мм, причем участок нахлеста досок, составляющий не менее 500 мм должен располагаться максимально близко к коньковой части.
Сечение стропил зависит от величины нагрузки на крышу (снеговой и ветровой), а также веса самой стропильной конструкции, угла наклона ската, длины перекрываемого проема и ширины дома. Чтобы рассчитать сечение, используются специальные таблицы и формулы, можно воспользоваться соответствующей компьютерной программой. В сложных случаях лучше всего доверить выполнение расчетов профессионалам.
Определив оптимальное сечение стропильных ног, необходимо обратить внимание на шаг установки стропил. Это взаимозависимые параметры, которые можно немного варьировать без ущерба для надежности кровли. Применение подкосов позволяет несколько уменьшить сечение стропил.
Наращивание стропил
Если длины или толщины доски не хватает для изготовления цельной стропильной ноги, выполняют наращивание стропила. Это можно делать различными способами. Проще всего сплотить доски, сложив их друг с другом широкими сторонами, и сшив гвоздями. Если укладывать доски со сдвигом в половину длины, можно изготовить длинную, прочную стропильную ногу, способную выдержать высокие нагрузки. Так делают, когда требуется создать накосные стропила вальмовой крыши.
В другом случае наращивания стропил делают косой срез на торцах, причем перед косым срезом выполняется небольшой вертикальный противоскользящий упор. Далее выполняется вертикальное сквозное отверстие для стяжки соединения болтом.
Удлинить стропило можно соединив гвоздями или шпильками две доски, уложенные с нахлестом в метр.
Сечение стропил и обрешетки: оптимальные размеры для кровли
Вы можете выполнить расчет сечения стропил с помощью онлайн-калькуляторов на нашем сайте – перейдите на страницу соответствующего инструмента и заполните поля.
В качестве исходных величин необходимо ввести данные некоторых параметров стропильной системы:
Стоит отметить, что доска – более доступный вариант для устройства системы кровли, так как она выдерживает значительные нагрузки, и что немаловажно – стоит в разы бюджетнее.
В таблицах ниже, мы собрали оптимальные размеры сечения стропильных ног и обрешетки, в зависимости от типа кровельного покрытия, угла наклона крыши и расстояния между ними элементами. Все параметры приведены согласно СНИП.
Таблица сечения стропил
Тип кровли
Оптимальный уклон кровли, градусов
Шаг стропил, см
Сечение стропил, см
Асбестоцементные листы обыкновенного профиля
Асбестоцементные листы унифицированного профиля
Следующая таблица содержит данные по обрешетке, контробрешетке и материалу кровли:
Чтобы самостоятельно определить размерность всей системы стропил необходимо произвести расчеты основного влияния ветра, снеговых масс, а также веса кровельных материалов и конструктивных несущих элементов крыши в совокупности.
Ознакомиться с порядком расчета нагрузок можно в статье «Расчет нагрузки на стропильную систему».
Опять же напоминаем, что расчет приведен для ознакомления в значительно упрощенном формате, так как для точного расчета необходимо учитывать вертикальные и горизонтальные нагрузки на стропильные ноги, рассчитывать дополнительно сопротивление стропил изгибу, сжатию и растяжению, проверить конструкции на способность противостоять скалыванию и смятию.
Если у вас не сложная архитектурная конструкция, вы вполне сможете построить крышу самостоятельно, опираясь на оптимальные размеры бруса или доски, на стандартизированные параметры конструкции крыши.
На рисунке и в таблице ниже указаны стандартные сечения элементов стропильной конструкции:
Сечения деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и шага установки балок, на примере случая с полной нагрузкой 400кг/м 2 :
Деревянные стропила для крыши: особенности устройства надежной конструкции из дерева
Для изготовления стропил в индивидуальном строительстве обычно используют деревянные материалы: доски, брус, бревна. Несмотря на относительную дешевизну, деревянные стропила для крыши обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать все кровельные нагрузки и служить верой и правдой долгие годы.
Другие возможные материалы для стропильных систем – металл и железобетон – для частного строительства применять нецелесообразно, ввиду их тяжелого веса, сложного монтажа и высокой стоимости.
Содержание
Что лучше — бревна, брус или доски?
Стропильная система обязана быть прочной, но не тяжелой. Конечно, для несущей основы кровли крупных промышленных зданий и многоэтажек, приходиться использовать металл или железобетон. А для обычных частных домов – это ненужное излишество. Стропила в этом случае делают деревянными – из досок, бруса (обычного или клееного), бревен.
Бревна используются редко, исключительно для срубов. Этот материал слишком увесистый, требующий от плотника высокого профессионализма и способности выполнять сложные врубки в местах креплений.
Брус – самый лучший вариант, из которого можно смонтировать прочные и долговечные стропила. Единственный недостаток бруса – высокая цена.
В качестве замены брусу часто используют более дешевые доски, толщиной минимум 40-60 мм. В список их преимуществ также можно включить небольшой вес, удобство в монтаже и высокий запас прочности.
К выбранному пиломатериалу предъявляют следующие требования:
Основные части деревянной стропильной системы
Основной составляющей единицей деревянной стропильной системы является ферма – плоская треугольная конструкция. Стороны «треугольника» образуют стропильные ноги, соединенные сверху под углом. Для соединения стропил по горизонтали используются затяжки, ригели, схватки.
Стропильную систему составляют из нескольких ферм, выставленных на мауэрлат, и скрепленных между собой прогонами.
Чтобы лучше понять специфику фермы, определимся с ее элементами. Их состав и количество в одной конструкции зависит от типа крыши, ее габаритов и вида примененных стропил.
Итак, составные части могут быть такими:
Также в стропильную систему можно отнести детали, не относящиеся непосредственно к фермам, но использующиеся для их монтажа и сборки. Они такие:
Типы стропильных систем
Из дерева можно собрать множество вариантов ферм и, соответственно, стропильных систем. Но всех их можно разделить на два типа: висячие и наслонные.
Висячие стропильные системы
Применяются для помещений без внутренних стен. Фермы, составленные из стропил, опираются исключительно на наружные стены, необходимости в дополнительной опоре нет. То есть висячими стропилами перекрывают один пролет, шириной 6-14 м.
Обязательной частью висячих ферм, кроме стропильных ног, соединенных вверху под углом, является затяжка – горизонтальная, соединяющая стропила балка. Затяжка становится основой «треугольника» фермы. В большинстве случаев она располагается снизу конструкции, соединяя нижние концы парных стропил. Но также используются схемы с приподнятой затяжкой. А также с ее видоизмененным вариантом – ригелем, который выглядит как приподнятая затяжка, но работает на сжатие, а не на растяжение, как истинная затяжка.
От наличия затяжки и ее расположения в ферме зависит необходимость использования мауэрлата. Если затяжка располагается у основания стропильных ног, то мауэрлат не нужен. При монтаже ферму опирают на наружные стены через имеющуюся затяжку, которая одновременно становится балкой перекрытия. Если же затяжка приподнята кверху или же вместо нее используется ригель, то в схему обязательно включается мауэрлат, как основа для крепления стропилин на верхних краях стен.
В качестве дополнительных элементов в висячей системе применяют бабки и подкосы. Они служат для упрочнения фермы, при перекрытии широких пролетов.
Бабка по своему виду напоминает вертикальную стойку, идущую от центра затяжки до верхней точки фермы (коньковой части). На самом деле бабка – это подвес, функция которого заключается в поддержке слишком длинной затяжки (более 6 м) и исключении ее прогиба.
В тандеме с бабкой, при еще большем увеличении длины затяжки, используют подкосы – диагональные балки. Их упирают одним концом в стропильную ногу, другим – в бабку. В одной ферме применяют два подкоса, с обеих сторон от бабки.
В дачных и небольших частных домах висячие стропила из дерева хороши тем, что позволяют устраивать просторные мансардные помещения без перегородок внутри. Конечно, речь идет о схемах, где отсутствуют подкосы и бабки. Их наличие возлагает на застройщика необходимость делить мансарду минимум на две комнаты.
Наслонные стропильные системы
Наслонная конструкция деревянных стропил применяется для помещений с внутренними капитальными стенами, которые служат дополнительной опорой для системы. При этом расстояние между наружными стенами (общий перекрываемый пролет) может быть в пределах 6-15 м.
Наслонные фермы, в обязательном порядке, состоят из стропильных ног, опираемых на наружные стены, и вертикальной стоки, опираемой на внутреннюю стену. При наличии двух внутренних стен в схеме может быть использованы две стойки.
В отличие от висячей, в наслонной системе обязательно присутствует мауэрлат, к которому крепятся стропильные ноги. Стойки врезаются в некое подобие мауэрлата – лежень. Это брус, укладываемый по верху внутренней опорной стены.
При пролете 6 м и менее используется простейшая наслонная ферма, состоящая из двух парных стропильных ног и стойки. Устройство деревянных стропил при увеличении пролета требует внесения в схему дополнительных деталей, таких как схватки и подкосы (подстропильные ноги).
Схватки похожи на затяжки в висячих системах, но они всегда располагаются выше основания стропильных ног. Основное назначение схватки – повышение устойчивости системы.
Для устойчивости предназначены и подкосы, которые также называются подстропильными ногами. Подкос поддерживает стропильную ногу, то есть, по сути, становится для нее дополнительной (третьей по счету, после мауэрлата и конькового прогона) опорой.
Наслонные деревянные стропила являются наиболее распространенными для частных жилых домов, коттеджей. Как правило, такие постройки имеют одну или несколько внутренних капитальных стен-перегородок, которые могут стать опорой и дополнительной поддержкой для прочной стропильной системы.
Способы креплений стропил на мауэрлате
Узел крепления стропил к мауэрлату – один из наиболее важных, от правильности его выполнения зависит функциональность стропильной системы, ее способность воспринимать нагрузки.
Всего существует два типа подобных креплений: жесткое и скользящее. Выбор одного из них зависит от схемы стропильной конструкции. Замена жесткого крепления на скользящее или наоборот, а также недостаточное обеспечение необходимой степени сдвига стропильной ноги приведет к тому, что схема «поломается» и не будет работать.
Жесткое крепление обеспечивает прочное, неподвижное сочленение стропилины с мауэрлатом. Сдвиг не допускается, однако возможен поворот стропилины в шарнире. Организовывают такое крепление двумя основными способами:
Скользящее крепление (или как его называют кровельщики – «скользячка») несколько иного вида и функциональности. Оно позволяет стропильной ноге сдвигаться относительно опоры. Конечно, этот сдвиг не будет заметен глазу, но позволит стропильной системе не деформироваться при естественной усадке стен дома. Скользящее крепление особенно необходимо при строительстве деревянных срубов. Также оно реализуется при строительстве домов любого другого типа, если того требует схема и выполненный расчет деревянных стропил.
Чтобы обеспечить стропильной ноге небольшой запас хода относительно мауэрлата используются особые крепежные элементы – ползуны. Конструктивно они состоят из двух металлических элементов, первый из которых статичен, а второй – способен перемещаться относительно первого. Существует две разновидности скользящих креплений: открытого и закрытого типов.
Ползун открытого типа представляет собой сборную конструкцию, состоящую из двух отдельных частей: статичной планки-направляющей и уголка с загибом сверху. Направляющая продевается в загиб уголка и фиксируется на стропильной ноге, уголок крепится на мауэрлате. При изменении геометрических размеров постройки, направляющая может сдвигаться относительно жестко зафиксированного уголка на 60-160 мм.
Скользящее крепление закрытого типа по своему свойству точно такая же. Немного меняется конструкция, она уже не разборная, а цельная. Уголок, который крепится к мауэрлату, имеет в центральной части петлю. В нее вставлена направляющая, которая, в свою очередь, крепится к стропильной ноге.
Что собой представляют оба варианта креплений (скользящее и жесткое) показано в видео-ролике:
Соединение стропил в коньке
Другой важнейший узел стропильной фермы – узел крепления стропил в коньковой части. В частном домостроительстве для этих целей чаще всего применяют следующие варианты креплений:
Крепление внахлест считается самым простым вариантом. Верхние края парных стропилин просто-напросто накладывают друг на друга. Затем в обоих торцах выполняют отверстие и фиксируют соединение шпилькой или болтом с гайкой.
Для соединения встык верхние торцы стропильных ног спиливают под углом для того, чтобы появилась возможность совместить спиленные поверхности. Крепление выполняется с помощью гвоздей, которые забивают в торец коньковой части через обе стропильные ноги. Чтобы дополнительно зафиксировать гвоздевое соединение, используют деревянные горизонтальные накладки или металлические пластины, которые накладывают поверх соединения с двух сторон фермы.
Соединение вполдерева предусматривает предварительное выпиливание на верхних концах стропилин выемок на половину толщины бруса. Это позволяет совместить стропилины в коньке, как детали конструктора, не увеличивая при этом толщину конькового узла (как происходит при соединении внахлест). После совмещения деталей, их фиксируют гвоздями, болтами или нагелями.
Кроме описанных способов существуют и другие, менее распространенные. Например, соединение «шип-паз». Оно не является популярным, так как требует большого профессионализма от плотника. Суть крепления в том, что в одной стропилине выполняется углубление-паз, а на другой вырезается шип. Шип и паз совмещают и скрепляют гвоздевым боем или нагелем.
Одно из возможных соединений стропилин в коньке (встык, через коньковый прогон) рассматривается в видео:
Достоинства и недостатки деревянных стропил
Впрочем, никаких особенных сложностей работа с деревом и монтаж деревянных стропил не представляет. Кроме этого есть и другие преимущества использования дерева, как материала для стропил:
Недостатки выбора деревянных стропил незначительны, но их тоже необходимо знать «в лицо» перед началом строительства:
Таким образом, все недостатки являются, скорее, особенностями, чем реальными негативными сторонами. Этим и объясняется столь широкое распространение деревянных стропил в частном домостроительстве.