Арочные стропила. Технология производства и монтажа арочных стропил.

Полукруглая кровля, имеющая со стороны фронтона внешний вид арки, придает загородному дому некую индивидуальность, отличающую его от соседних построек с примитивными двухскатными или четырехскатными крышами. Основными несущими элементами в такой полукруглой кровле, являются арочные стропила, о выборе которых, технологии производства и их монтаже пойдет речь ниже в статье.

Что такое арочные стропила

Кровельное обычное стропило – это ровный деревянный брус с сечением 120х40 мм или 150х50 мм. При создании стропильной системы для скатной кровли, все брусья располагаются под одинаковым углом наклона и находятся в единой плоскости.

Арочное стропило – это такой же несущий элемент, как и обычное прямое стропило, только имеющее форму дуги. В отличие от прямых стропил, арочные балки по материалу изготовления различают на деревянные, металлические и железобетонные. По способу изготовления арочные стропила условно делятся на цельные, сборные и клееные, производство которых возможно только из древесины.

Где и как используют арочные стропила

В частном загородном строительстве – это создание стропильных систем для полукруглых крыш одноэтажных и двухэтажных коттеджей, а также для возведения на загородном участке навеса для парковки личного автотранспорта.

В сфере промышленности и сельского хозяйства – арочные стропила используют для строительства ангаров, складов, терминалов, ж/д вокзалов, и навесов при строительстве крытых парковок, автовокзалов, автозаправок и даже аквапарков.

При таком широком применении, конечно же, радиус дуги, материал и конструкция арочных стропил могут существенно отличаться.

Промышленное производство арочных стропил

В промышленных масштабах арочные стропила изготавливают в основном из металла и значительно реже из железобетона. Металлические арочные стропила носят название – фермы и, как правило, транспортируются и устанавливаются на несущих стенах или колоннах в собранном цельном виде. В зависимости от предполагаемой нагрузки металлические фермы изготавливают из такого сортамента металлопроката как: швеллер, треугольник, полый квадрат, труба и арматура.

Железобетонные арочные фермы в большинстве случаев изготавливаются сразу по месту их будущего расположения, то есть, производят заливку армированных монолитных ферм и ригелей в заранее приготовленную опалубку в виде арки. Такое строительство нельзя назвать типичным, так как такие архитектурные проекты разрабатываются достаточно редко, а дело доходит непосредственно до строительства еще реже.

Арочные стропила из дерева

Для загородного частного строительства используют арочные стропила и фермы, изготовленные из древесины. По способу изготовления они разделяются на следующие типы:

• Из цельного дерева – балки в форме арки изготавливают способом распила древесного полотна. Из-за большого количества отходов данные арочные балки изготавливают длинной до 6-7 м.
• Клееные стропила – получают путем склеивания тонкой обрезной доски толщиной 8-10 мм. Процесс изготовления аналогичен с производством клееного бруса, различие лишь в том, что на момент склеивания и сушки будущей стропиле умышленно задается выбранный радиус изгиба.
• Составные арочные стропила – изготавливаются как небольшими деревообрабатывающими предприятиями, так и непосредственно бригадой строителей, которая монтирует кровлю. Составные арочные балки по своей конструкции состоят из сшитых между собой металлическими шпильками брусьев длинной 100-150 см.

Изготовление арочных стропил своими руками

Изготовление стропил для монтажа арочной кровли начинается всегда с расчета. Здесь есть 2 варианта: «тяжелый» и «легкий» путь.

Тяжелый способ расчета длины и радиуса изгиба стропил

Этот вариант предусматривает разработку схемы следующего вида:

Способ расчета и вычисления следующий:

• Берется миллиметровая чертежная бумага и решается, в каком масштабе будет выполняться чертеж;
• Далее рулеткой необходимо замерить накрываемый арочной кровлей пролет от одной до другой несущей стены;
• Несущие стены и расстояние между ними переносятся на чертежную бумагу;
• Далее циркулем между несущими стенами вписывается правильный круг;
• После этого в круг вписывается равносторонний шестиугольник;
• Углы шестиугольника сами по себе задают размеры будущих арочных стропил;
• Завершается данный расчет перенесением с миллиметровой бумаги в натуру, то есть, необходимо изготовить согласно чертежу первую арочную стропилу, которую впоследствии будут использовать как шаблон для изготовления всего комплекта балок.

Легкий способ расчета

Существует целый ряд различных программ 2d и 3d, а также калькуляторов, которые помогут произвести расчет количества, длины и радиуса дуги стропил для арочной кровли. Например, в расчетный калькулятор необходимо всего лишь загрузить исходные данные, такие как ширина накрываемого пролета между несущими стенами и максимальная высота арки от потолочного перекрытия. Последние данные важны, так как не всегда стоит задачей изготовить кровлю в виде половины правильного круга. Часто необходимо рассчитать дугу с меньшим радиусом, что вручную на миллиметровой бумаге более проблематично.

Монтаж кровли из арочных стропил

Выполнив расчет, приступают к сборке первого арочного стропила. Для его изготовления нарезают заготовки из бруса 140х40 мм, например, длиной 130 см. Далее на ровной поверхности выкладывают из заготовок дугу – профиль будущего стропила. После этого изготавливают такое же количество заготовок, которые располагают поверх первого «слоя» брусков и отмечают точки крепления между ними. В большинстве случаев торцы брусков в 1 и 2 «слоях» торцуются под определенным углом. На следующем этапе оба «слоя» брусков сшиваются между собой шпильками.

Шпилька – металлический круглый стержень диаметром 8-12 мм с нарезанной на его обоих концах резьбой под гайку соответствующего диаметра. Для улучшения крепления используют контргайки или под обычной гайкой размещают зажимную прокладку. В зависимости от общего пролета и длины стропилы, её собирают из двух или трёх вышеописанных слоев брусков.

Подготовив первую стропилу, используя ее как шаблон, изготавливают весь остальной комплект балок, с учетом, что между стропилами в кровельной системе должен быть шаг 90-120 см. Когда весь комплект арочных балок будет подготовлен, их поднимают наверх и приступают к сборке кровли. Нижние концы арочных стропил крепят к мауэрлату – массивному брусу, закрепленному вдоль двух несущих стен к перекрытию, с помощью выпущенных из него шпилек.

Соединение верхних концов арочных стропил производится, либо на коньке – продольном, установленном на стойках массивном брусе, либо без конька – то есть, каждая пара стропил сшивается между собой в самой верхней точке кровли. Если выбран второй вариант, то тогда всю протяженность арки кровли делят на равные 3 части и, в полученных двух точках монтируют протяженные вдоль всей кровли опорные балки, которые устанавливаются аналогично коньку, на стойках.

После установки всего комплекта арочных балок поперечно им набивается обрешетка из обрезной доски. Шаг между обрешеткой подбирается в зависимости от кровельного материала. То есть, габаритов черепицы. Если же планируется обшивать кровлю битумной (гибкой) черепицей, то тогда вместо обрешетки вся стропильная система обшивается листами ОСП или влагостойкой фанерой. При такой конструкции расстояние между стропилами в системе не должно превышать 100 см. В противном случае, набивается обрешетка, поверх нее монтируется ОСП, а сверху уже битумная черепица.

Цены на арочные стропила и стоимость монтажа арочной кровли

Цена арочных стропил зависит от материала, из которого планируется их изготавливать, а также от протяженности и сложности выполнения арок. Например, заказывая арочные стропила можно обнаружить следующий нонсенс: цена на металлические фермы может быть такой же, как и стоимость деревянных арочных стропил. Казалось бы, металлопрокат дороже древесины, однако здесь играет свою роль сложность изготовления арочных балок.