Кобылки на кровле (видео)

Выбор сечения стропил

В конструкциях различных типов стропильная нога называется по-разному (рядовым стропилом, накосной стропильной ногой). В любом случае до ее устройства следует произвести необходимые расчеты.

Расчет на прочность должен основываться на учете нагрузок временного и постоянного характера, которые будут оказывать воздействие на кровлю.

В постоянные нагрузки входят:

• общий вес элементов конструкции стропил;
• вес гидро- и пароизоляционных материалов;
• вес кровельного покрытия;
• в случае устройства мансардного помещения – вес материалов для отделки потолка.

Во временные нагрузки входят:

• максимальная ветровая и снеговая нагрузка для конкретного региона;
• вес обслуживающих кровлю строителей и инструментов;
• вес устраиваемого на кровле инженерного оборудования: дымоходов, вентиляционных систем, зенитных фонарей, аэраторов и т.д.;
• вес ограждений, переходных мостиков, трапов, которые нужны для проведения ремонтных работ и последующей эксплуатации кровли.

Основываясь на полученном значении нагрузок, производят расчет стропильных ног, их длины, поперечного сечения, определяемых выбранным материалом, типом кровли и стропил (висячих или наслонных). Кровли сложных конфигураций иногда включают в себя разные виды стропил.

В кровлях вальмового типа наряду со стропильными ногами применяют также стропила укороченного типа – так называемые нарожники. Для них необходимо производить отдельный расчет. Помимо этого, надо рассчитать также дополнительные детали системы стропил: подкосы, затяжки, ригели. На них также приходится некоторая часть нагрузки, передаваемой от стропил.

Длина стропильных ног в первую очередь определяется размерами здания и величиной угла уклона кровельных скатов, получаемого от выбранной формы кровли. В основном стропила стараются делать максимум 6-метровой длины: имеющийся в продаже пиломатериал обладает именно такими параметрами. В тех случаях, когда размеры строения требуют большей величины, производится наращивание стропил. Значительные по длине стропильные ноги бывают у диагональных (накосных) стропил, используемых при строительстве кровель вальмового или полувальмового типа.

Сечение стропильной ноги выбирается в зависимости от ряда факторов:

• постоянных и временных нагрузок;
• конкретного вида кровельного материала;
• типа кровельной конструкции;
• размеров строения;
• величины уклона скатов;
• особенностей климатического региона;
• качества материала, из которого изготавливаются стропильные ноги.

При устройстве стропильной системы в основном применяется сосновая древесина без больших сучков и синевы. Оптимальная влажность материала – 20-22%. Такое требование обусловлено возможностью изменения формы и размеров дерева по мере усыхания, что может привести к деформации возведенной кровли.

В настоящее время есть множество фирм, предлагающих услуги по проведению расчетов системы стропил. Это можно сделать и самостоятельно, воспользовавшись онлайн калькуляторами. После ввода в программу нужных размеров она выдает готовые результаты сечения, шага, длины стропил.

При возведении частных домов в основном применяют доски, сечение которых составляет 50 х 150 мм. Они подходят для кровель любых конфигураций.

Длина шага стропильных ног составляет приблизительно 1 метр. Величина зависит от типа кровельного покрытия, величины уклона и количества снега.

Следует учитывать также кровельный материал. Наибольшим весом обладает натуральная черепица: при ее выборе в качестве покрытия для кровли величина сечения стропильных ног должна увеличиваться при большей длине стропильных ног и их шага.

Разновидности устройства стропильных систем

Таких систем есть две: наслонного и висячего типа. Ко второму типу прибегают тогда, когда внешние стены дома находятся на удалении друг от друга на 10 м или еще меньше. К нему еще прибегают в случае, когда между стенами не планируется устанавливать несущую стену, разделяющую дом на две части.

В иных случаях обычно устанавливают систему стропил наслонного типа. Если возводящийся дом разделяют не несущей стеной, а колонами, то устанавливают одновременно две стропильных системы. Стропила, которые укладывают под укосом, будут опираться на колонны, а висячие должным образом будут расположены между ними.

Устройство карнизных свесов без кобылок

Карнизный свес без кобылки

Если под карнизом  сделать короба или изготовить деревянный каркас, то это будет прекрасной возможностью для облагораживания внешнего вида постройки. Все это позволит закрыть всевозможные выступающие элементы кровельной конструкции, к которым можно причислить обрешетку и стропила. Каким способом будут подшиваться различные элементы карниза, будет зависеть от типа изготовленного карнизного короба.

К наиболее эффективному  и простому методу изготовления такого короба относится монтаж каркаса с помощью лобовой или ветровой планки и подшивных реек. Они размещаются на нижней (внутренней) части стропил.

При использовании такого метода могут быть учтены вкусы хозяина постройки, поскольку существует два варианта обрезания концов стропил. Они могут быть обрезаны по отвесу так, что торец будет располагаться параллельно по отношению к стене. В другом случае, концы стропил могут быть обрезаны перпендикулярно стропильной оси.

Остановимся более подробно на варианте с параллельным обрезанием стропильных концов (при таком способе кобылка — элемент конструкции кровли, не предусмотрен):

1. Выполнение работ потребует использования стропильных лесов, а также выдвижной лестницы. Для крепления кровельных элементов понадобится шуруповерт и саморезы по дереву;
2. В первую очередь, необходимо прикрепить ветровую доску, затем последовательно крепится внешняя подшивная и внутренняя (стеновая) доски. Все доски имеют одинаковое сечение 150х20 мм;
3. При изготовлении короба используются отобранные не витые и ровные доски. Они должны быть очищены от коры и не иметь в большом количестве сучков. Когда изготовление короба планируется сделать в качестве «подшивы», без использования отделочных материалов, то работу выполняют с использованием калиброванных сухих досок, имеющих сечение 50х20 мм.
4. После того, как были закрыты фронтальная обрешетка и стропила, с целью защиты, производится обработка короба специальными растворами. Если есть желание, то короб можно обработать морилкой или покрыть лаком. В этом случает «подшива» будет служить дольше и наиболее эффективно.

• В качестве закрывающего короб материала пользуются профнастилом марки С10, имеющим белый или светло-серый цвет. Может также использоваться виниловый сайдинг, который легок в монтаже и имеет небольшой вес.
• Некоторые части карниза можно подшивать с использованием специального материала – софитов. Он представляет собой перфорированные пластины, изготовленные из алюминия или пластика. Хотя их стоимость считается довольно высокой, она оправдана за счет привлекательного внешнего вида материала и его высокой функциональности.
• Независимо от материала, который был использован для подшивки карнизных планок, закрывать лобовые (ветровые) стороны короба придется с использованием внешних уголков, цвет которых должен совпадать с цветом самого короба. По размеру уголки должны быть 50 мм, их обортовка по размеру должна соответствовать ширине ветровой части.
• С целью облагородить боковые стороны короба вырезаются крышки. Делается это вручную, а материалом служат гладкие листы, форма которых будет зависеть от формы торцевой части коробов.
• Выполнить фронтальную «подшиву» намного проще. Делается это с помощью двух досок с сечением 150х20 мм, которые крепят к выступающей обрешетке. В дальнейшем их зашивают наиболее подходящим материалом.

Основные требования

Стропильная система состоит из множества элементов. На каждый элемент возложены определенные обязанности, однако все они должны соответствовать некоторым требованиям. Так, например, каждый отдельный элемент системы, а также и вся система в целом, должны обладать жесткостью – не подвергаться деформированию при различных нагрузках. Поэтому при изготовлении крыши все элементы, так или иначе, соединяются между собой в конструкцию, по форме напоминающей треугольник.

Немного геометрии и физики. Треугольник является геометрическим элементом, который согласно физике имеет показатели по жесткости выше, нежели другая геометрическая фигура.

Так вот, благодаря своей жесткости, треугольник был взят за основу стропильной системы. И поэтому все элементы системы связываются между собой таким образом, что в конечном итоге формируют конструкции в виде треугольников. Данные конструкции получили название фермы (рамы). Они устанавливаются в зависимости от проекта крыши (например, параллельно друг другу), а затем жестко фиксируются на своих местах. Если жесткой фиксации не будет, то крыша может получиться “подвижной”, что в результате приведет к ее протеканию или к разрушению стен строения.

Обычно “скелет крыши” делают из дерева, но иногда в качестве материала применяют и металл. Металлическая конструкция широко применяется в каркасных домах (на основе металла), или же если необходимо создать крышу сложной пространственной формы. Однако, при использовании любого материала для стропильной системы (дерево или металл), последняя должна быть легкой, чтобы не пригружать здание.

К самому материалу также выдвигаются определенные требования. Так при использовании древесины рекомендуется брать пиломатериалы (при толщине минимум в 50 мм):

• хвойных пород – с длиной не более 6,5 м;
• лиственных пород – не более 4,5 м.

При этом антисептированная древесина лиственных пород (дуб, бук, береза), также рекомендуется к использованию при изготовлении ответственных деталей (прогонов, мауэрлата, подушек).

Следующий параметр, характеризующий качество древесины – это наличие в материале сучков и трещин. Согласно требованиям, деревянные элементы для стропильной конструкции не должны иметь на 1м длины более 3-х сучков диаметром до 30 мм, а также несквозные трещины, превышающие 0,5 длины изделия. Влажность используемой древесины не должно превышать 18%. В противном случае, после ее высыхания, произойдет ослабление между собой узлов соединения, что приведет к неустойчивости конструкции.

Если все же пришлось использовать древесину с влажностью более 18%, то для дополнительного крепления узлов применяются болты (не гвозди и не скобы).

Довольно часто для элементов стропильной системы используют не оструганные или плохо оструганные материалы, что не является правильным. Это связано с тем, что плохо оструганные деревянные элементы больше подвержены гниению и поражению грибком.

Как формируется карниз?

Широкий карниз крыши – залог надёжной эксплуатации и более эргономичного обслуживания здания. Он формируется за счет повышения длины кровельного ската на 40-50 см. Существует 2 технологии монтажа карниза:

• За счет применения стропил большей длины. Самый несложный метод сформировать широкий карнизный свес – применять для монтажа стропильного каркаса стропильные ноги, протяженность которых на 40-50 см превышает длину ската. Но, у этого варианта имеется один минус – каркас получается достаточно массивным и дорогим. Помимо этого, в случае если скат крыши имеют длину больше 6 метров, то делается достаточно проблематично отыскать пиломатериалы, размеры которых разрешают сформировать более либо менее приличный карниз.
• За счет монтажа кобылок. Дабы сформировать свес нужной длины модно применять кобылки. Кобылка кровли нужна, дабы расширить длину стропил, наряду с этим излишне не утяжеляя каркас. Они прикрепляются к концу стропильной ноги для повышения длины ската. Кобылки смогут удлинить карниз на любую длину, наряду с этим эта технология дешевле, поскольку употребляются доски меньшего сечения, каковые стоят недорого.

Принципиально важно! Опытные кровельные мастера советуют применять для формирования карниза кобылки, поскольку обычно это дешевле. Помимо этого, это эргономичнее в плане монтажа, поскольку не приходится поднимать и перемещать по крыше стропила громадного веса и длины

Проектирование конструкции

Разработка конструкторской документации позволяет произвести расчет потребности материалов. На начальном этапе требуется задать угол установки стропил с учетом типа кровельного материала. Необходимо избегать сращивания балок, поскольку линия стыка снижает прочность каркаса. При определении потребности предусматривают запас материалов в пределах 10% (например, на случай брака при нарезке заготовок).

Проектирование двухскатной крыши.

Выполнение расчетов

Для проведения расчетов можно использовать онлайн-калькулятор, позволяющий:

• определить площадь крыши и массу каркаса (с учетом размеров бруса);
• высчитать угол установки скатов с учетом характеристик кровельного материала;
• найти длину направляющих и минимальное сечение бруса, который выдержит расчетные нагрузки;
• высчитать число вспомогательных элементов для выполнения обрешетки или заделки фронтонов.

Собственнику дома необходимо определить габариты помещения и толщину стен, от которой зависит сечение бруса несущей рамы. Если планируется установка слоя гидроизоляции или теплозащиты, то следует включить в расчеты материал на обустройство дополнительной обрешетки.

Общие сведения

Применение кобылок в стропильной системе чаще всего необходимо, когда стропила крепятся к мауэрлатам — специальным балкам, которые идут по стенам вдоль всего здания.

Мауэрлаты применяются в случае:

1. Конструкция деревянного перекрытия спроектирована отдельно от крыши.
2. Перекрытие здание осуществлено бетонными плитами.
3. Перекрытие здания из монолитного бетона.
4. Перекрытие отсутствует (складские помещения).
5. Мауэрлат связывает ряды колонн.

Мауэрлаты крепятся к стенам при помощи кусков толстой проволоки, которые предварительно монтируются в кладку стены.

К мауэрлатам закрепляются нижние опоры стропил при помощи гвоздей или скоб. При чрезмерной длине стропил для придания им дополнительной жёсткости применяются такие элементы, как подстропильные ноги. В случае отсутствия деревянных балок на бетонное перекрытие для упора ног снизу укладываются специальные балки лежни. Монтаж опорных ног для подпорки одновременно двух стропил может быть выполнен в форме буквы «п» с горизонтальной перемычкой сверху. Ноги могут подпирать не только стропила, но и центральный конёк крыши.

В помощь ногам используются укосы — это балки, закрепляемые под углом и обеспечивающие максимальную жёсткость конструкции.

Установка карниза с кобылками

Этот способ является более трудоемким и сложным по сравнению с предыдущим.

Кобылки – это доски сечением 150 х30 или 100х30 мм. В качестве кобылок также используют обрезки стропильных брусьев, которые крепят к стропилам. Широкие плоскости обрезков при этом должны располагаться перпендикулярно стене.

При установке кобылок нужно ориентироваться по уровню или по кладке из кирпича. После монтажа кобылок на них крепят подшивные доски. В итоге должен получиться короб с горизонтальной нижней плоскостью. Затем можно украсить короб в зависимости от общего стиля кровли здания и личных предпочтений.

При установке карниза нужно учитывать, что кровля должна дышать. Другими словами, теплый воздух должен попадать в подкарнизную часть, затем проходить стропила, обрешетку, кровельный материал и выходить наружу. Так обеспечивается эффективная вентиляция, которая будет сушить крышу, продлевая ее срок службы.

Существует несколько видов подшивных карнизов с использованием кобылок. Обычный треугольный карниз является самым простым способом. Он отличается от других видов выносных карнизов который легкостью монтажа и отсутствием гудения при зимних вьюгах.

Основные правила его установки:

Стропила обрезают на одном уровне с внешними стенами. Карниз при этом не должен свисать над стеной. При свешивании карниза на стык стропил и стены прибивают карнизную доску, снабженную водостоком.

Карнизный вынос создается за счет удлинения стропил кобылками. При этом кобылки приколачивают непосредственно кстропильным ногам. Этот способ очень популярен из-за множества преимуществ. Кобылки должны создавать зазор, который будет обеспечивать попадание достаточного количества воздуха для вентиляции кровли.

Карнизный вынос оставляют открытым снизу либо закрывают оструганными и прифугованными подшивными досками, имеющими одинаковую ширину. Толщина таких досок не должна превышать 25 миллиметров.Подкровельное пространство закрывают снизу перпендикулярно стене с помощью досок. Между досками и стеной должен быть зазор для осуществления вентиляции кровли.

Карнизный вынос укрепляют с помощью консолей с анкерами из железобетона или металла, заделанных в стену.Кобылку в этих местах заделывают на одном уровне с консолью.

Кирпичный свес выполняют на стенах из камня. Их верхнюю часть выкладывают из кирпича, соблюдая при этом постепенный припуск рядов на величину не более трети длины кирпича (80 мм). При этом карнизный кирпичный свес должен иметь ширину не больше половины толщины стены.

Размеры кобылки кровли

В случае если в процессе проведения строительных работ было решено использовать кобылки для стропильной системы, то рекомендуется правильно произвести расчеты и вычислить длину кобылки в стропильной системе. Как показывает практика, лучше всего осуществлять монтаж после того, как была установлена крыша

Вычисляя необходимую длину деталей, важно понимать, что должен быть сделан запас порядка 30-50 см, так как крепление будет осуществляться внахлест

Только после этого можно приступать к выбору материалов для дальнейшей работы. В данном случае допускается использовать доски, сечение которых составляет 50*150 мм, при этом для изготовления кобылок отлично подойдет 120*40 мм либо 100*30 мм. Многие специалисты рекомендуют отдавать предпочтение материалам из хвойных пород деревьев. При этом необходимо следить за тем, чтобы уровень влажности варьировался в пределах от 8 до 10%. На элементах не должно быть гнилых фрагментов и сучков.

Совет! После того как все детали подготовлены и подогнаны под размер, рекомендуется все элементы тщательно обработать антисептическим составом, что позволит предотвратить появление гнили и грибка в процессе эксплуатации.

Кобылка в стропильной системе

Сделать это можно, как в старые добрые времена, гвоздями. Можно и современными саморезами, винтами по дереву, шурупами и прочими металлическими или деревянными нагелями. Но далее мы рассмотрим расчет именно гвоздевого соединения кобылки со стропильной ногой по той причине, что ни винты, ни саморезы сами по себе не увеличивают прочность соединения при действии рассматриваемых сил, а только увеличивают прочность общей сборки кровельной конструкции.

Например, мы продолжаем расчет кровли, рассмотренный в отдельном примере:

Рисунок 228.2. Определение длины стропильной ноги — балки.

Как мы уже выяснили, изгибающий момент на опоре — мауэрлате составляет M = 14500 кгс·см.

Кобылка – кровля со стропилами, удлиненными кобылками

При этом опорная реакция для консоли при нагрузке q = 326.1 кг/м  и принятой длине консоли k = 1 м составит

А = qk = 326.1·1 = 326.1 кг

Дальнейший расчет будет производиться на основании расчетных предпосылок, изложенных отдельно.

Если кобылка (ширина с = 5 см) со стропильной ногой (ширина с = 5 см) будет сбиваться 2 гвоздями диаметром 0.5 см (5 мм), длиной 10 см и расстояние между гвоздями принять s = 20 см (для уменьшения нагрузки на гвозди при разложении момента), то максимальная срезающая сила будет действовать только на один из гвоздей и составит:

Т_тр = A/2 + M/s = 326.1/2 + 14500/20 = 888.05 кг

Между тем, согласно таблице 17, п.2.а) и рисунку 8.б). максимальная несущая способность одного гвоздя диаметром 0.5 см на срез составит:

Т_с = 35cd = 35·5·0.5 = 87.5 кг

При этом максимальная несущая способность при изгибе гвоздя будет составлять

Т_и = 250d2 + a2 = 250·0.52 + 52 = 87.5 кг (и не более 400d2 = 400·0.52 = 100 кг)

Таблица 17 (согласно СНиП II-25-80) 

Рисунок 8. (согласно СНиП II-25-80) Нагельные соединения

а) симметричные, б) несимметричные

Т.е. расчетным следует считать минимальное значение, а именно Т_с = 78.5 кг. А это значит, что двух гвоздей для надежного крепления кобылки нам явно не хватит, необходимо как минимум увеличивать расстояние между гвоздями для уменьшения срезающей силы, кроме того увеличивать количество гвоздей, да и количество рядов гвоздей тоже можно удвоить.

Таким образом, если мы примем в одном ряду 4 гвоздя, всего 2 ряда и расстояние между крайними гвоздями, исходя из допустимой максимальной срезающей силы составит

Т_тр = А/8 + 9М/2·10s

тогда

s = 9M/20(Т_тр — А/8) = 9·14500/20(87.5 — 326.1/8) = 139.6 см

Это очень большое расстояние между крайними гвоздями в ряду, а значит количество гвоздей можно увеличить, например до 12, по 6 гвоздей в каждом ряду, тогда

s = 50M/140(Т_тр — А/12) = 50·14500/140(87.5 — 326.1/12) = 85.8 см

При этом расстояние между осями гвоздей составит 85.8/5 = 17.2 см. А чтобы гвозди не раскалывали стропильную ногу и кобылку, необходимо соблюдать требования СНиП. Для наглядности воспользуемся картинкой, составленной на основе этих требований:

Рисунок 442.1.

Минимально допустимые расстояния между осями гвоздей.

Из этой картинки следует, что расстояние между осями соседних гвоздей в ряду, а также от оси крайнего гвоздя до среза кобылки или стропильной ноги должно быть не меньше s₁ = 15d = 15·0.5 = 7.5 см (так как у нас ширина кобылки и ширина стропильной ноги равны 5 см, т.е. 10d), расстояние между осями рядов не менее s₂ = 4d = 4·0.5 = 2 см, и расстояние от оси гвоздя до верха или низа элементов конструкции не менее s₃ = 10d = 10·0.5 = 5 см.

А это значит что высоту кобылки из конструктивных соображений следует принимать не менее 5 + 5 + 2 =  12 см.

Теперь проверим, возможно ли, соблюдая эти условия, использовать 8 гвоздей в ряду.

s = 98M/336(Т_тр — А/16) = 98·14500/336(87.5 — 326.1/16) = 63.01 см

При этом расстояние между осями соседних гвоздей составит 63.01/9 = 9 см.

Если для ровного счета принять расстояние s₁ = 10 cм, то общая длина кобылки с учетом опорного участка составит 1.8 м.

Как видим и в этом случае конструктивные требования выполняются, хотя можно рассматривать еще и другие варианты, например изменить диаметр гвоздей. Но как по мне, лучше уменьшить длину кобылки хотя бы на 20 см. При этом опорная реакция уменьшится на 20%, а момент на опоре на все 34%.

Тут может возникнуть такой вопрос: а что будет, если кобылка прибита на глаз 4 гвоздями и при этом расстояние между крайними гвоздями 30 см? Отвечаю, в этом случае кровельный материал, который мы при расчетах не учитывали, вступит в работу, а кроме того, если под кобылкой есть стена, то в результате поворота у консоли — кобылки появится дополнительная опора и в этом случае для расчетов следует использовать другую расчетную схему. Но в любом случае этого лучше не допускать.

Функции карниза кровли

Карниз представляет собой нижнюю часть ската крыши, которая находится за пределами плоскости стены. Каркасом карниза являются стропильные ноги или их продолжение (кобылки), снизу пространство между краем крыши и стеной можно зашить досками, обычным сайдингом или специальными софитами ради эстетики и для того, чтобы защитить пространство под крышей от проникновения птиц.

Обязательно почитайте: Усиление стропильных конструкций: как сделать укрепление

В список функций карниза входит

1. Защита стеновых конструкций и их отделки от попадания влаги во время дождей, снегопадов, оттепелей. Внешний вид стен дольше сохраняет привлекательный вид, конструктивные элементы из дерева не отсыревают и не портятся.
2. Защита отмостки от стекающей с крыши воды. Это предотвращает проникновение влаги к фундаменту, продлевает срок службы отмостки.
3. Предотвращение проникновения влаги внутрь каркаса крыши – подшивка карниза защищает стропильную систему от попадания брызг воды во время косых дождей с порывистым ветром.
4. Защита окон от прямых солнечных лучей. Это позволяет в летние жаркие дни поддерживать в помещениях комфортные условия проживания.
5. Эстетическое завершение кровельной конструкции. Подшивка карниза скрывает «изнанку» стропильной системы, добавляет привлекательности дому.

Подшивка карнизы крыши софитами

Кобылки изготавливают из доски сечением 30×100 или 30×150 мм. Древесина должна быть высушенной, не иметь повреждений, гнили, сучков. Перед монтажом нарезанные в размер элементы обрабатывают средствами огнебиозащиты. Длина кобылки рассчитывается следующим образом: к запроектированной ширине свеса кровли прибавляют 50 см на крепление элемента к стропильной ноге.