Устройство кровли стропильная система. Деревянные стропила для крыши: особенности устройства надежной конструкции из дерева. Размеры бруса для стропила
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.
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:
- Минимально допустимые сорта древесины – 1-3. Наличие сучков допускается в небольшом количестве (лучше обойтись вообще без них!), не более трех сучков, высотой до 3 см, на 3 м.п. Трещины также допустимы, но они не должны пронизывать древесину насквозь, их длина не может превышать половину длины материала.
- Допускается использовать высушенную древесину с влажностью до 18-22%. Если эти показатели будут выше, стропила, по мере высыхания, могут потрескаться или выгнуться и потерять свою форму.
- Несущие части стропильной системы выполняют из материала, толщиной от 5 см, шириной от 10-15 см.
- Длина элементов из хвойных пород – до 6,5 м, а из твердых лиственных – до 4,5 м.
- Все деревянные части стропил, до начала эксплуатации, должны быть обработаны защитными составами, предотвращающими их гниение, возгорание и повреждение насекомыми-древоточцами.
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:
- Стропильная нога – это непосредственно сами стропила, на которые набивают обрешетку и укладывают кровельный материал. Ферма состоит из двух стропилин (балок), соединенных сверху в коньке в виде треугольника. Угол их наклона равен углу наклона кровельных скатов.
- Затяжка – перекладина, скрепляющая стропильные ноги по горизонтали и не позволяющая им при нагрузке разъехаться в разные стороны. Используется в системе висячих стропил.
- Ригель – балка, похожая на затяжку, но работающая по иному принципу. В системе она сжимается, а не растягивается. Скрепляет стропильные балки в их верхней части.
- Схватка – также горизонтальная перекладина, соединяющая стропильные балки и повышающая устойчивость фермы. Используется в системе наслонных стропил.
- Стойка – горизонтальная балка, служащая дополнительным упором для фиксации стропильных ног.
- Подкос – элемент, монтируемый под углом к горизонтали, дающий стропилам дополнительную устойчивость.
- Кобылки – применяются для удлинения стропильных ног при необходимости создания свесов.
Также в стропильную систему можно отнести детали, не относящиеся непосредственно к фермам, но использующиеся для их монтажа и сборки. Они такие:
- Прогон – балка, идущая вдоль скатов, соединяющая стропильные ноги ферм. Частный случай – коньковый прогон, который устанавливают вдоль скатов кровли в ее наивысшей точке (коньке).
- Обрешетка – состоит из брусьев или досок, набиваемых на стропильные ноги сверху вдоль скатов крыши. На обрешетку монтируют кровельный материал.
- Мауэрлат – брус или доски, укладываемые по периметру наружных (капитальных) стен здания. Наличие мауэрлата предусмотрено для закрепления на нем нижних концов стропилин.
- Лежень – элемент, похожий на мауэрлат, но укладываемый вдоль внутренней стены здания. На лежне закрепляют вертикальные стойки.
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:
- путем врубки стропильной балки в мауэрлат и дальнейшей фиксации узла уголками, скобами, гвоздями;
- с помощью уголков из металла и опорного бруска.
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:
Другой важнейший узел стропильной фермы – узел крепления стропил в коньковой части. В частном домостроительстве для этих целей чаще всего применяют следующие варианты креплений:
- внахлест;
- встык;
- с помощью врубки вполдерева.
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:
- невысокая стоимость древесины;
- повсеместная доступность;
- сравнительно небольшой вес, упрощающий монтаж;
- нет необходимости в привлечении тяжелой строительной техники;
- универсальность, возможность применения на зданиях из любого материала, причем, независимо от несущей способности фундамента.
Недостатки выбора деревянных стропил незначительны, но их тоже необходимо знать «в лицо» перед началом строительства:
- необходимость в обработке защитными средствами, предотвращающими возгорание и гниение дерева, а также снижающих его «привлекательность» для различных насекомых-вредителей;
- применение деревянных стропил возможно только на пролетах до 14-17 м, для более широких пролетов рекомендовано использовать металл или железобетон;
- несколько сниженный срок эксплуатации, по сравнению с металлическими или железобетонными фермами.
Таким образом, все недостатки являются, скорее, особенностями, чем реальными негативными сторонами. Этим и объясняется столь широкое распространение деревянных стропил в частном домостроительстве.
Хороший фундамент - еще не означает, что дом простоит «верой и правдой» на протяжении долгих лет. Еще одна крайне важная составляющая - надежная и качественная стропильная система для крыши. Давайте разберемся, как она устроена в случае скатной крыши, каких видов бывает и из каких элементов состоит.
Стропильные системы крыши
Какими должны быть стропила для крыш
Вот несколько видов стропил, которые чаще всего используются в современном строительстве:
- металлические сложно изменить, но этот материал долговечен;
- деревянные просты в использовании и изменении, но требуют дополнительной обработки;
- деревянные двутавровые балки (сделаны из бруса и ОСП) отличаются ровностью при максимальной длине до 12 метров, но стоимость выше обычной системы из дерева;
- железобетонные не поддаются изменениям вообще, но их выделяет длительный срок службы;
- смешанные или комбинированные системы.
Каждый из них обладает своими плюсами и минусами, которые включают в себя прочность, цену, легкость монтажа, возможность небольших изменений, связанных, к примеру, с несоответствующими размерами, взаимодействие с окружающей средой. В данном материале пойдет речь о самом популярном материале для изготовления стропил - дерево. выделим основные задачи, которые ставятся перед конструкциями данного вида.
Первое, и самое главное - прочность каждого элемента. Крыша не должна деформироваться или сдвигаться. Основа конструкции стропил - треугольник. Именно в виде треугольника делают фермы (рамы), крепящиеся параллельно. Неподвижные и жесткие, они «возглавляют» всю конструкцию.
Малая масса. Тяжелая крыша - это крайне плохо. Поэтому большинство элементов производят из дерева. Если же вес кровельной системы большой, то его усиливают металлическим каркасом. Основа - хвойные породы дерева небольшой влажности.
Каким требованиям должно отвечать дерево:
- 1-3 сорта. Без сколов, сучков и трещин.
- Элементы из дерева не должны быть менее 5 см. по толщине, и с площадью до 45 кв. см.
- Максимальная длина бруса из дерева хвойной породы не должна превышать 5-6 м.
- Мауэрлат и прогоны изготавливаются исключительно из твердых пород дерева.
Главные конструкционные элементы стропил
Любой хозяин, планирующий возведение стропильной системы, обязан быть в курсе, из чего она состоит.
- Мауэрлат . Основа всей конструкции. С помощью этого элемента устанавливается правильная нагрузка на все несущие элементы дома.
- Стропильная нога . Задет наклон скату, придает крыше привлекательный вид, надежно закрепляет конструктивные части системы.
- Затяжка . Не позволяет «расходиться» ногам. Крепко удерживает их в нижней части.
- Прогон . Крепит стропильные ноги в верхней части системы (коньковый прогон) и по бокам (боковой прогон).
- Обрешетка . Монтируется строго перпендикулярно относительно балок. Изготавливается из обрезанного бруса или досок.
- Стойки/подкосы . «Добавляют» ногам еще больше стойкости.
- Свес . Защищает основные конструкции здания от различных природных осадков.
- Конек . Место, в котором закрепляются скаты.
- Кобылки . Создают свес. Необходимы в случае, когда стропила не имеют необходимой длины.
Детали стропильных систем на примере двускатной крыши, которые можно использовать для различных конструкций крыши
Давайте разберемся с таким составным элементов стропильной системы, как ферма. Ее делают плоской, и, помимо растяжки, в нее включаются раскосы и сами балки. Закрепляются все эти детали таким образом, чтобы нагрузка на главные конструкции шла вертикально.
В случае, когда пролет довольно большой, то ферма делается из нескольких составляющих. Нижняя часть фермы - потолок чердака. Точное число ферм определяется после серьезных расчетов на каждом конкретном объекте.
Виды стропильных систем разных типов крыш
Все варианты конструкций определяются двумя основными видами устройства стропильных систем: висячими и наслонными.
Висячие
Идеально подходят для двускатных типов крыш, с небольшими пролетами - до 5 м., без внутренних перегородок. Нижняя опора - мауэрлат. В такой системе применяется затяжка, которая уменьшает распор конструкции на главные опоры здания.
Конструкция крыши висячего типа
Балки висячих стропил расположены внизу - они также играют роль балок перекрытия. В случае, когда перекрытие были изготовлены из железобетонных конструкций, они также могут быть затяжками системы.
Важные дополнения:
- Не стоит использовать ноги в качестве основного опорного элемента для свеса крыши. Более оптимальный вариант - кобылка (при условии, что свес имеет ширину не более 1 м.). Нога, при таком решении, передает нагрузку по всей своей плоскости мауэрлату.
- Когда древесина имеет влажность более 20%, стоит заранее приготовиться к тому, что после высыхания система начнет «ходить». Решение - использовать в качестве крепежей болты, которые всегда можно подтянуть. Но, еще более «продвинутый» вариант - «мощные» крепежные винты.
- На верху крыши обязательно нужно закрепить ветровую доску (должна идти от самого мауэрлата до верха конька). Угол организовывается от мансарды. Нужно это для создания максимально прочной крыши, стойкой к ветровым нагрузкам.
Наслонные
Применяются для крыш с пролетами 9-15 м. Вверху такие стропила крепятся на коньковый прогон, внизу - на мауэрлат.
Наслонная стропильная система
Если пролет более 15 м., то вместо конькового прогона монтируется два боковых, которые дополнительно крепятся на стойки. В случае, когда будет создаваться чердак, в качестве опоры наслонных балок используют стену.
Особенности:
- Любая конструкционная часть такой системы не должна быть толще 5 см.
- Поверхности элементов должны быть максимально гладкими и обработанными.
- Очень тщательно нужно отнестись к расчету нагрузок на каждый конструкционный элемент.
- Мауэрлат должен располагаться строго в горизонтальном положении относительно вертикальных опор.
- Симметрии нужно придерживаться и при монтаже подкосов со стойками.
- Качественная вентиляция - залог того, что ваша система стропил не сгниет в будущем.
- В точках соединения элементов с камнем или кирпичем нужна хорошая гидроизоляция.
В зависимости от выбранной застройщиком формы крыши, ее каркас также будет различным. Предлагаем изучить различные варианты для наиболее популярных верхних конструкций дома.
Односкатные крыши
Изготавливаются под углом 13-25 градусов, такие крыши имеют наиболее простые (в плане изготовления и монтажа) стропила. В случае небольшого здания с пролетами до 5 м. применяется наслонная система. В случае, когда пролеты больше 5 м - дополнительно применяют фермы.
Двускатные
Тоже довольно простой вариант. Особенно, когда под такой крышей оборудуется чердак или мансардный этаж. Углы наклона - 15-63 градуса. Если капитальные перегородки расположены на расстоянии до 6 м. (относительно друг друга) - монтируют висячие стропила. Для ходовых размеров дома 6х6 или 9х9 метров рекомендуем использовать следующие схемы устройства крыши.
Рекомендуемая схема монтажа стропильной системы висячего типа для двускатной крыши
Увеличивая размеры дома, необходимо видоизменять (усиливать) конструкцию. В таких случаях необходимо использовать наслонную технологию.
Варианты двускатной крыши для пролетов более 10 метров: применение наслонной стропильной системы
Вальмовые или четырехскатные
Правила устройства стропильной системы вальмовой крыши
С углами наклона 20-60 градусов, и пролетами не более 13 м. Обязательное условие - внутренние усиливающие элементы. Для крыш такого типа используются фермы, или же монтируются стропила для крыш наслонного вида.
Ломанная крыша
Монтаж стропил ломанной крыши
В нижней своей части может обладать наклоном до 60 градусов, в верхней - пологая. Ввиду этой особенности мансардная площадь становится несколько больше. Используются такие же типы стропил, как и в варианте с четырехскатными крышами. Но, рекомендуется применять фермы.
Дополнительные элементы
Для создания максимально прочной крыши, каждая составная часть конструкции должна очень прочно соединяться с каркасом и остальными элементами. При этом крайне важно учитывать силу ветра и направление возможных механических нагрузок.
Более того, стоит обращать внимание еще и на древесину. Она может растрескаться из-за пересыхания. Поэтому важно создать такую конструкцию, в которой каждый элемент будет «работать» максимально слаженно.
Раньше все конструкционные элементы стропил закреплялись врубками. Но, это было не слишком «дешевое и экономичное удовольствие», так как необходимо брать деревянные элементы большого сечения.
Способы крепления стропил к мауэрлату и коньковому прогону
Так, сегодня для крепежа используются не врубки, а специальные болты и нагели:
Накладки из металла с атникоррозийным покрытием - еще один вариант крепежей. Они монтируются на элементы системы с помощью зубчатых пластин или гвоздей. Преимущества таких креплений следующие:
- Небольшой расход на одну единицу древесины.
- Простота монтажа.
- Высокая скорость закрепления.
Перфорированные элементы крепления: углы, пластины, опора бруса
Особенности установки стропильной системы и мауэрлатов двускатных крыш
Схема установки стропильной системы в случае двускатной крыши
I - мауэрлат, II - стропильная нога, III - перекрытие.
Использовать узкие стропильные ноги - «прямой путь» к провисанию системы в будущем. Чтобы не допустить этого, нужно применить специальную решетку - укрепление, в которую входят подкосы, стойки и ригеля. Чтобы создать ее, нужно взять древесину толщиной 2,2 и шириной 15 см., или использовать пластины из дерева диаметром минимум 13 см.
Стропила крыши - несущая конструкция скатов. Она состоит из элементов, которые можно соединять между собой ригелями, распорками, стойками и т.п. Материал для опорных балок, помимо наиболее распространенного - древесины, может быть любым - металлом, железобетоном или же смешанным.
Таблица для расчета стропильной системы в зависимости от расстояния между собой и длины
Древесина (брус) должна иметь сечение от 40 на 150 до 100 на 250 мм. Зависит эта цифра от удаленности ног одна от другой, и числа осадочных нагрузок для конкретной области (расчет проводится отдельно).
Доска не должна иметь более 5 см в поперечном сечении. Ширина прямо пропорциональна длине. К примеру, если ваша доска 5 м в длину, то ее ширина не должна быть менее 13 см. Немаловажен и основной материал обрешетки крыши. При его выборе стоит уделить внимание наличию сучков, сколов и трещин. Если найти максимально ровные бруски дерева не получается, то максимальная длина сучков не должна быть более 1/3 толщины древесины.
Последний шаг монтажа стропил для крыши - надежное закрепление каждого элемента. Скобы и металлические углы - самые оптимальные элементы для этих целей. Но, в современном строительстве все чаще стали использовать болты.
Крыша выполняет ряд важных функций по созданию достойных условий проживания вкупе с обеспечением внешней привлекательности. Вполне резонно ее считают значимой конструктивной составляющей здания. За формирование кровельной конструкции отвечает стропильный каркас. Он обязан стойко держать нагрузки, определять конфигурацию и сочетаться с экстерьером дома.
С решением поставленных задач способна справиться только грамотно подобранная основа крыши. Сделать правильный выбор значительно легче, если хозяину загородного поместья известны все возможные виды и схемы стропильных систем, понятна специфика их возведения и сфера применения.
Список обязанностей крыши не ограничивается лишь защитой от атмосферных воздействий. Хотя противостояние погодным явлениям в конкретной местности, вне сомнений, возглавляет внушительный перечень задач.
Крыша в качестве завершающего архитектурного штриха дополняет облик здания, придает ему стилистическую направленность или начисто лишает ее. Стропильная система как основа кровельной конструкции обязана отвечать всему спектру технических и эстетических требований, предъявляемых непосредственно к крыше.
Факторы выбора «костяка» крыши
Стропильная система – неоспоримая принадлежность скатных крыш, которая:
- задает конфигурацию и крутизну;
- удерживает финишное покрытие и компоненты кровельного пирога;
- создает условия для безупречной работы элементов кровельной системы.
Выбор крыши в итоге сводится к определению идеального варианта стропильной системы, на который кроме личных предпочтений владельца дома влияют еще такие веские факторы как:
- Количество зимних и летних осадков, характерное для местности, в которой запланировано строительство.
- Сила и направление со скоростью ветров, преобладающих в регионе.
- Желание хозяина использовать пространство под крышей для организации хозяйственных или жилых помещений.
- Тип финишного кровельного покрытия.
- Финансовые возможности собственника.
Климатические данные в немалой степени воздействуют на выбор крыши и устройство стропильной системы. В регионах с изобильным выпадением снега нецелесообразно возводить конструкции с незначительной крутизной, способствующей образованию снежных залежей. В районах с порывистыми ветрами наоборот предпочтительны обтекаемые и низко-скатные формы, которые сложно будет сорвать и унести мощному погодному явлению.
Понятно, что пологая конструкция не приспособлена к устройству в ней полезных помещений. Для желающих оборудовать пространство под кровлей есть стропильные системы, предназначенные для строительства в регионах с различной степенью ветровых нагрузок.
Если необходимости в использовании чердака не возникает, крышу сложной либо простой конфигурации можно построить без него. Вариантов масса, включая разнообразные комбинации базовых версий, ознакомление с которыми даст представление о сути строительства стропильной системы любого типа.
Для того чтобы не мучиться в догадках о наиболее рациональной форме и угле наклона скатной крыши, достаточно присмотреться к окружающим малоэтажным домам.
Проверенную на деле конфигурацию можно смело брать в качестве базового варианта, чтобы скорректировать и доработать его в соответствии с требованиями будущего владельца и техническими характеристиками кровельного покрытия. Если нет желания копировать соседей, стоит ознакомиться с конструктивной и эксплуатационной спецификой различных стропильных систем.
Базовые варианты стропильных систем
Скатную крышу упрощенно можно представить как совокупность скатов – плоскостей, по которым «скатывается» атмосферная вода. Скаты формируются ребрами стропильных ног – главных элементов стропильной системы. Классификация скатных крыш и соответствующих им стропильных систем производится в зависимости от количества и конфигурации скатов. Согласно обозначенным признакам в их рядах числятся:
- Односкатные. Крыши с одним скатом устраивают преимущественно над хозяйственными объектами, пристройками, верандами. опираются на две стенки или два ряда стоек. Одна из стенок или один ряд опор должен быть выше другого, чтобы по образованной стропилами плоскости могла без препятствий стекать вода.
- Двускатные. Крыши с двумя прямоугольными скатами чаще всего встречаются на отечественных просторах. Стропильные ноги двускатных систем опираются на две стенки прямоугольной коробки дома. В классическом исполнении площадь обоих скатов равна, как и высота опорных стенок. Правда, нередкими стали проектные решения с различающимися по площади скатами и разными по высоте опорными стенками.
- Вальмовые . Иначе называются четырехскатными, исходя из численности скатных плоскостей. Стропильные ноги вальмовой системы формируют пару трапециевидных и пару треугольных скатов. Стропила трапециевидных составляющих опираются на длинные стенки коробки, а треугольных собратьев – на короткие торцевые. В плане вальмовая крыша похожа на почтовый конверт. Эффектно смотрится, используется повсеместно. К четырехскатной категории относятся крыши с укороченными треугольными скатами, настойчиво рекомендованные для строительства в районах с высокой ветровой нагрузкой.
- Шатровые. Крыша, которая состоит из сходящихся в одной вершине треугольных скатов. Минимальное количество скатов 4, верхний предел не ограничен. Стропила шатровой системы опираются на равные по высоте стенки или опоры. Шатровые конструкции предпочитают водружать над верандами и беседками. Вариации с крутизной шатровой крыши позволяют устраивать их в регионах с любой ветровой нагрузкой.
- Ломаные. Именуются также мансардными, потому что именно ломаная технология позволяет создать максимально просторные помещения под кровлей. Стропильные ноги ломаных конструкций устанавливаются по аналогии с двускатными системами, но сооружаются в два яруса. Нижние стропилины опираются на стены обустраиваемой коробки, верхние на опоры нижнего яруса стропильного каркаса.
У перечисленных типажей крыш и стропильных конструкций есть многочисленные вариации на скатную тему. К примеру, двускатная крыша может иметь обычный фронтон-щипец с одного торца и вальму с противоположной стороны или дополняться односкатной конструкцией над крыльцом посредине основного ската.
При крестообразном объединении двух двускатных систем образуется сложно-составная крыша с четырьмя деревянными щипцами или каменными фронтонами. В обустройстве коробок Т-образной или Г-образной конфигурации зачастую участвует несколько видов стропильных систем одновременно. Верхний ярус ломаной крыши может быть построен по вальмовой технологии.
Стропильную конструкцию любой сложности можно представить как совокупность простых форм. Чтобы легче было разобраться в строительных хитросплетениях, объект лучше условно разбить на отдельные блоки. Они-то и подскажут, как возводить каждую из частей и соединять друг с другом перечисленные выше базовые типы стропильных каркасов.
Обзор скатных стропильных конструкций
Для того чтобы разобраться в изобильном разнообразии конструкций и в возможностях их компоновки, рассмотрим основные типы стропильных систем и соответствующие им схемы.
Вид #1 – односкатный стропильный каркас
Большинство односкатных крыш относится к разряду бесчердачных, потому что независимо от крутизны создаваемое ими пространство под крышей маловато по объему. Однако при желании соорудить строго горизонтальный потолок, перекрытие, отделяющее чердак от основных помещений, все же сооружают.
Схема зависит от величины пролета, который предстоит перекрыть единственным скатом:
- Если расстояние между верхней и нижней опорой стропильной ноги меньше либо равно 4,5м, дополнительные подкосы и стойки не применяются.
- Если величина пролета находится в интервале от 4,5м до 6м, возле высокой стенки укладывается лежень. В него упирают подкос – подстропильную ногу, обеспечивающую жесткость стропилины ближе к верхней части пролета.
- Если предстоит перекрытие пролета от 6м до 9м, лежни укладываются с обеих сторон и в оба лежня упираются подстропильные ноги.
При необходимости перекрыть более значительный пролет, его делят на сектора с указанными выше расстояниями. На границе смежных секторов устанавливают стойки под прогоны, а в пределах сектора устанавливают лежни и подкосы согласно описанным правилам. Для строительства в регионах с высокой ветровой активностью односкатные стропильные конструкции изнутри дополняют диагональными ветровыми связями.
В плане схема односкатного стропильного каркаса напоминает ряд параллельно уложенных балок. Крыша с одним скатом не слишком красива, но весьма экономна. Оптимальный угол наклона от 4º до 12º, не запрещен и больший уклон.
Конструкции с низкими скатами желательно оснащать сплошной обрешеткой и гидроизоляцией, что необязательно для крутых крыш. В качестве финишного покрытия лучше использовать для низких сооружений, профлист или кровельный металл для обустройства конструкций по-круче.
Вид #2 – стропильные системы двухскатных крыш
Двускатные стропильные каркасы строят по ж/б перекрытиям и деревянным балкам, преимущественно с чердаками. У самого распространенного типа крыш огромное количество низких и высоких, утепленных и холодных модификаций.
В зависимости от архитектурных и технических условий объекта стропильные ноги, применяемые в устройстве двухскатных крыш, делятся на:
- Наслонные. Это стропилины, имеющие под верхней и нижней пяткой прочную опору. Изготавливаются и устанавливаются они наподобие стропильных ног односкатных крыш. Сооружают наслонные стропильные системы над коробками, обладающими внутренней несущей стеной. Она нужна как опорная конструкция под коньковый прогон. Роль стены может играть ряд опорных стоек или колон. В простейшей наслонной схеме с пролетом до 5м верха стропилин опираются на прогон, который через опорные стойки опирается на лежень. Жесткость обеспечивают подкосы. Схемы для более солидных пролетов оснащаются схватками, бабками и дополнительными прогонами.
- Висячие. Стропила висячего типа имеют только нижнюю опору, верхами они упираются друг в дружку. Элементы висячего стропильного каркаса сразу изготавливают в форме треугольника, благодаря чему можно отказаться от мауэрлата. Функцию мауэрлата в таких случаях доверяют основанию треугольника – затяжке, используемой для компенсации распора на крышу от веса снега, кровли и самой системы. Висячую технологию применяют в обустройстве небольших коробок, не имеющих внутренней опоры для конькового прогона. При необходимости перекрытия большепролетных сооружений висячая схема оснащается бабками-подвесками, подкосами, стяжками и др.
В зависимости от технических характеристик кровли обрешетка устраивается сплошной или разреженной. Низкие скаты до 12º полностью покрываются водозащитным ковром, высокие – только в местах возможных протечек: вдоль карнизов, конька, ендов, вокруг труб и прочих кровельных проходов.
Вид #3 – вальмовая и полувальмовая система
Вальмовые, они же крыши «конвертом» от двухскатных сооружений отличаются тем, что место вертикальных щипцов-фронтонов в их конструкциях занято наклонными треугольными скатами – вальмами. Центральную часть крыши занимает стандартная двухскатная стропильная система, к которой под углом примыкают те самые вальмы.
Разнообразие в семействе вальмовых сооружений достигается путем вариаций с пропорциями. Изменяя соотношение длины конька к длине основания и высоте ската, можно получить конструкцию, отвечающую любым вкусовым и архитектурным запросам.
В строительстве стропильных каркасов для используются:
- Наслонные или висячие стропильные фермы с соответствующими конструктивными элементами: лежнями, коньковыми прогонами, затяжками и т.д.
- Диагональные стропилины, соединяющие вершины крайних стропильных ферм с углами коробки.
- Накосные укороченные стропилины, формирующие наклонные скаты вальм и примыкающие к вальмам части основных скатов.
Вальмовые конструкции бывают чердачными и бесчердачными. Надо признаться, они не слишком подходят для организации помещений под крышей. Четыре наклонных ската серьезно ограничивают пространство. Однако для любителей мансардных домов есть датская разновидность с укороченной вальмой. Приверженцам нестандартной архитектуры наверняка понравится голландский тип, относящийся к категории под названием « » наравне с датским вариантом.
Стропильные системы для крыш вальмовой и разновидности возводят с углом наклона от 10-12º до 60º. В безусловном приоритете классические пропорции крутизной 25-30º.
Кроме проходок, коньков и карнизных свесов в усиленной гидроизоляции нуждаются все выпуклые и вогнутые углы вальмовой конструкции. Непростая конфигурация скатов диктует применение штучных материалов в финишной отделке. При раскрое металлочерепицы и профлиста слишком много будет отходов.
Вид #4 – шатровая крыша
Простая четырехскатная шатровая конструкция представляет собой вальмовую крышу, лишенную коньковой части. Ее схема в плане напоминает квадрат с проходящими из угла в угол диагоналями. Треугольные скаты соединяются в одной вершине, что и делает крышу схожей с шатром. Строят над коробками четкой прямоугольной или многоугольной формы.
В сооружении шатровых стропильных систем используются стандартные наслонные и висячие принципы:
- Над коробкой с центральной опорой или несущей стеной возводится стропильная конструкция наслонной разновидности.
- Над объектом без внутренней стены или опоры возводят каркас по висячему принципу.
Крутизна и количество скатов зависят от личных предпочтений будущего владельца. Идеальным кровельным покрытием для отделки треугольных скатов будет штучный материал, исключительно потому что при раскрое крупных листов остается внушительное количество отходов. Независимо от крутизны шатровые сооружения предпочитают оснащать сплошной обрешеткой и гидроизоляционным ковром.
Вид #5 – ломаная стропильная система
Стропильные каркасы для ломаных, т.е. специально ориентированы на увеличение чердачного пространства с целью создания в нем бытовых или жилых помещений.
Ломаная технология преимущественно используется в строительстве чердачных крыш, которые могут быть холодными в дачных постройках и утепленными в домах постоянного проживания.
Каждый скат классической ломаной крыши условно можно разделить на две прямоугольные части, создающие между собой внешний угол. Необходимую форму получают посредством изменения размеров частей скатов, углов между ними и угла в коньковой зоне.
Стропильная система мансардного типа – один из наиболее сложных видов стропильных систем: схемы и чертежи ломаного каркаса знакомят с непростой структурой конструкции. Состоит она из двух взгромоздившихся друг на дружку ярусов:
- Нижний ярус стропильных ног опирается через мауэрлат на балки деревянного перекрытия, ж/б плиты или потолочный брус деревянного дома. Для опирания верха стропилин устанавливают прогоны, которые также служат опорой для низа стропилин верхнего яруса. Стропилам нижней части ломаной крыши разрешено быть только наслонными.
- Верхний ярус стропилин нижними пятками опирается на прогоны расположенного под ним яруса. Прогоны же служат основанием для укладки потолочных балок мансарды. В сооружении верхней части может использовать и наслонная, и висячая методика. Задача верхушки заключается только в формировании коньковой части, потому что обязанности по распределению кровельного пирога возложены на нижнюю часть мансардной крыши.
Угол наклона нижних и верхних частей скатов хозяин выбирает согласно собственным предпочтениям. Идеальной формой считают, если пять углов пересекает воображаемая окружность. Сплошную или разреженную обрешетку устраивают в зависимости от типа кровельного покрытия, а ограничений по его выбору вообще не существует.
На более пологую верхнюю часть лучше монтировать сплошную обрешетку и гидроизоляцию. На крутой нижней части скатов осадки не задерживаются, зато ей угрожают шквальные ветры.
Чтобы исключить срыв ломаной крыши в местностях с частыми сильными ветрами каждую стропилину прикрепляют проволочной связкой к стене, а не через одну, как принято при фиксации обычных скатных крыш.
Видео-обзор видов и форм крыш
Советы эксперта:
Фото-подборка (слайдшоу):
Представленные схемы разных видов стропильных систем подходят для обустройства деревянного дома, кирпичной и пенобетонной коробки. Разница лишь в креплении мауэрлата по деревянным и каменным стенам. Сведения о базовых разновидностях стропильных поможет грамотно определиться с типом и конфигурацией крыши для загородной собственности.
Стропила служат основой всей кровельной конструкции, а их монтаж - одна из наиболее ответственных задач при строительстве дома. Каркас будущей крыши можно изготовить и установить самостоятельно, соблюдая технологические особенности кровель разных конфигураций. Приведем основные правила по разработке, расчету и выбору стропильной системы, а также опишем поэтапно процесс установки «скелета» крыши.
Стропильная система: правила расчета и разработки
Стропильная система - несущая конструкция, способная оказывать сопротивление порывам ветра, принимать на себя все наружные нагрузки и равномерно распределять их на внутренние опоры дома.
При расчете стропильной конструкции учитывают следующие факторы:
- Угол наклона крыши:
- 2,5-10% - плоская кровля;
- более 10% - скатная кровля.
- Нагрузки на крышу:
- постоянные - общий вес всех элементов «кровельного пирога»;
- временные - давление ветра, тяжесть снега, вес людей, которые проводят на крыше ремонтные работы;
- форс-мажорные, например, сейсмические.
Величину снеговых нагрузок рассчитывают исходя из особенностей климата региона по формуле: S=Sg*m , где Sg - вес снега на 1 м2, m -расчетный коэффициент (зависит от наклона кровли). Определение ветровой нагрузки базируется на таких показателях: тип местности, нормативы ветровой нагрузки региона, высота здания.
Коэффициенты, необходимые нормативы и расчетные формулы содержаться в инженерно-строительных справочниках
При разработке стропильной системы надо рассчитать параметры всех составляющих конструкции.
Элементы стропильной конструкции
Стропильная система включает в себя множество составляющих, выполняющих конкретную функцию:
Материалы для изготовления стропил
Стропила чаще всего изготавливают из деревьев хвойных пород (ель, лиственница или сосна). Для обустройства кровли применяют хорошо просушенную древесину с уровнем влажности до 25%.
Деревянная конструкция имеет один существенный недостаток - со временем стропила могут деформироваться, поэтому в несущую систему добавляют элементы из металла.
С одной стороны металл добавляет жесткости стропильному сооружению, но с другой - снижает срок эксплуатации деревянных частей. На металлических площадках и опорах оседает конденсат, который приводит к загниванию и порчи древесины.
Совет. При установке стропильной системы из металла и дерева надо позаботиться о том, чтоб материалы не соприкасались друг с другом. Можно использовать влагозащитные средства или применять пленочную изоляцию
В промышленном строительстве используют металлические стропила, выполненные из стального проката (двутавра, тавра, уголков, швеллера и т.д.). Такая конструкция более компактна, чем деревянная, но хуже удерживает тепло, и поэтому требует дополнительной теплоизоляции.
Выбор стропильной системы: висячие и навесные конструкции
Существуют два виды стропильных конструкций: висячие (распорные) и наслонные. Выбор системы определяется типом кровли, материалом перекрытия и природными условиями региона.
Висячие стропила опираются исключительно на внешние стены дома, промежуточные опоры не задействуются. Стропильные ноги висячего типа выполняют работу на сжатие и изгиб. Конструкция создает горизонтальное распирающее усилие, передающееся к стенам. При помощи деревянных и металлических затяжек можно снизить эту нагрузку. Затяжки монтируют у основания стропил.
Висячая стропильная система часто используется для создания мансарды или в тех ситуациях, когда пролеты на крыше составляют 8-12 м, а дополнительные опоры не предусмотрены.
Наслонные стропила монтируются в домах с промежуточной столбчатой опорой или дополнительной несущей стеной. Нижние края стропил фиксируются на внешних стенах, а их средние части - на внутреннем простенке или несущем столбе.
Установка единой кровельной системы над несколькими пролетами должна включать распорные и наслонные стропильные фермы. В местах с промежуточными опорами монтируют наслонные стропила, а где их нет - висячие.
Особенности обустройства стропил на разных крышах
Двускатная крыша
Двускатная крыша, согласно строительным нормам, имеет угол наклона до 90°. Выбор наклона во многом определяется погодными условиями местности. В районах, где преобладают обильные осадки лучше устанавливать крутые скаты, а там, где господствуют сильные ветра - пологие кровли, чтоб максимально снизить давление на сооружение.
Распространенный вариант двускатной крыши - конструкция с углом наклона 35-45°. Такие параметры специалисты называют «золотой серединой» расхода строительных материалов и распределения нагрузки по периметру здания. Однако в таком случае чердачное помещение будет холодным и здесь не получится обустроить жилую комнату.
Для двускатной крыши применяется наслонная и висячая стропильная система.
Шатровая крыша
Все скаты крыши имеют одинаковую площадь и одинаковый угол наклона. Конькового прогона здесь нет, а стропила соединяются в одной точке, поэтому монтаж такой конструкции достаточно сложен.
Шатровую крышу целесообразно устанавливать при выполнении двух условий:
- основание постройки квадратной формы;
- в центре сооружения имеется несущая опора или стена, на которую можно будет зафиксировать стойку, поддерживающую стык стропильных ног.
Создать шатровую крышу можно и без стойки, но при этом конструкцию надо усилить дополнительными модулями - стойками затяжками.
Вальмовая крыша
Традиционная конструкция вальмовой кровли предполагает наличие накосных стропил (диагональных), направленных к углам постройки. Угол наклона ската такой крыше не превышает 40°. Диагональные прогоны обычно делают с усилением, так как именно на них приходится существенная часть нагрузки. Изготовляют такие элементы из сдвоенной доски и прочного бруса.
Места стыковки элементов обязательно подпираются стойкой, которая повышает надежность сооружения. Опора располагается на расстоянии ¼ длины больших стропил от конька. На месте фронтонов двускатной крыши устанавливаются укороченные стропила.
Стропильная конструкция четырехскатной кровли может включать очень длинные диагональные элементы (более 7 м). В этом случае под стропила надо монтировать вертикальную стойку, которая будет опираться на балку перекрытия. В качестве опоры можно использовать шпренгель - балка располагается в углу крыши и фиксируется на смежных стенах. Шпренгельную ферму усиливают подкосами.
Ломаная крыша
Ломаные крыши обычно создаются для обустройства большей мансарды. Установку стропил при таком варианте кровли можно разбить на три этапа:
- Монтаж П-образной конструкции - опоры для прогонов, которые удерживают стропильные ноги. Основание конструкции - балки перекрытия.
- Устанавливается не менее 3-х прогонов: два элемента проходят по углам П-образного каркаса, а один (коньковый прогон) монтируется по центру мансардного перекрытия.
- Монтаж стропильных ног.
Двухскатная крыша: установка стропил своими руками
Расчет угла наклона и нагрузок
Расчет двухскатной крыши конечно можно произвести самостоятельно, но все же лучше это доверить профессионалам, чтоб исключить погрешности и быть уверенным в надежности конструкции.
При выборе угла наклона надо учесть, что:
- угол 5-15° подходит не для всех кровельных материалов, поэтому сначала выбирают тип покрытия, а потом делают расчет стропильной системы;
- при угле наклона свыше 45° - возрастают материальные расходы на закупку составляющих «кровельного пирога».
Пределы нагрузки от воздействия снега колеблются от 80 до 320 кг/м2. Расчетный коэффициент для крыш с углом наклона меньше 25° составляет 1, для кровли с уклоном от 25° до 60° - 0,7. Это значит, что если на 1 м2 приходится 140 кг снежного покрова, то нагрузка на крышу со скатом под углом 40° составит: 140*0,7=98 кг/м2.
Для подсчета ветровой нагрузки берется коэффициент аэродинамического влияния и колебания ветрового давления. Значение постоянной нагрузки определяется суммированием веса всех составляющих «кровельного пирога» на м2 (в среднем - 40-50 кг/м2).
Исходя из полученных результатов, узнаем общую нагрузку на кровлю и определяем количество стропильных ног, их размер и сечение.
Монтаж мауэрлата и стропил
Установку стропил своими руками начинают с монтажа мауэрлата, который фиксируется анкерными болтами к продольным стенам.
Дальнейшее возведение конструкции выполняется в такой последовательности:
Установка стропил: видео
Способы соединения элементов стропильной конструкции: видео
Проектируя любое жилое строение, архитекторы особое внимание уделяют крыше, так как она выполняет не одну, а сразу несколько функций, в зависимости от ее конструктивных особенностей. Нужно сказать, что далеко не всех будущих домовладельцев удовлетворяет обычная двухскатная крыша, хотя ее можно назвать самой надежной, так как она имеет всего две скатные плоскости и один стык между ними. Многих привлекают более сложные конструкции, которые добавляют строению особую привлекательность и оригинальность. Другие, более практичные домовладельцы, предпочитают мансардные конструкции, которые одновременно способны выполнять роль кровли и второго этажа.
Основой любой крыши является индивидуальная стропильная система, имеющая свои конструктивные особенности. Сделать выбор нужного каркаса крыши будет значительно проще, если заранее разобраться какие же виды и схемы стропильных систем используются в строительной практике. После получения подобной информации станет более понятно, насколько сложны такие конструкции в монтаже. Особенно это важно знать, если каркас для крыши предполагается возводить самостоятельно.
Основные функциональные задачи стропильных систем
При обустройстве скатных конструкций крыш, стропильная система является каркасом для покрытия и для удержания материалов «кровельного пирога». При грамотном монтаже каркасной конструкции будут создаваться необходимые условия для правильной и неутепленных типов кровель, защищающих стены и внутреннее пространство дома от различных атмосферных воздействий.
Кровельная конструкция также всегда является завершающим архитектурным элементом экстерьерного оформления строения, своим видом поддерживая его стилистическое направление. Тем не менее, конструктивные особенности стропильных систем в первую очередь должны соответствовать требованиям прочности и надежности, которым должна соответствовать крыша, и лишь затем уже – эстетическим критериям.
Каркас стропильной системы формирует конфигурацию и угол наклона крыши. Эти параметры во многом зависят от природных факторов, характерных для конкретного региона, а также от желания и возможностей домовладельца:
- Количество осадков в разные периоды года.
- Направление и средняя скорость ветра в местности, где будет возводиться постройка.
- Планы по применению пространства под крышей – обустройства в нем жилых или нежилых помещений, или же использования его лишь в качестве воздушной прослойки для термоизоляции расположенных ниже помещений.
- Разновидность планируемого материала кровельного покрытия.
- Финансовые возможности домовладельца.
Атмосферные осадки и сила потоков ветра дают весьма чувствительную нагрузку на строение кровли. Например, в регионах с обильными снегопадами не стоит выбирать стропильную систему с небольшим углом наклона скатов, так как снеговые массы будут задерживаться на их поверхности, что может привести к деформации каркаса или кровельного покрытия или к протеканиям.
Если же местность, где будет производиться стройка, славится своими ветрами, то лучше выбирать конструкцию с небольшим уклоном ската, чтобы случающиеся резкие порывы не сорвали отдельных элементов крыши и кровли.
Основные элементы конструкции крыши
Детали и узлы стропильных систем
В зависимости от выбранного вида стропильной системы, используемые элементы конструкции могут значительно разниться, однако, существуют детали, которые присутствуют и в простых, и в сложных системах крыш.
К основным элементам стропильной системы скатной крыши относятся:
- Стропильные ноги, формирующие скаты кровли.
- - деревянный брус, закрепляемый на стенах дома и служащий для фиксации на нем нижней части стропильных ног.
- Конек - это стык каркасов двух скатов. Он обычно является самой высокой горизонтальной линией крыши и служит опорой, на которой закрепляются стропила. Конек может быть сформирован стропилами, скрепленными между собой под определенным углом или же зафиксированными на коньковой доске (прогоне).
- Обрешетка - это рейки или брус, монтируемые на стропила с определенным шагом и служащие основой для настила выбранного кровельного материала.
- Подпорные элементы, куда можно отнеси лежни, прогоны, стойки, подкосы, стяжки и другие детали, служат для повышения жесткости стропильных ног, поддержки конька, связывания отдельных деталей в общую конструкцию.
Кроме упомянутых деталей конструкции, в нее могут быть включены и другие элементы, функции которых направлены на упрочнение системы и оптимальное распределение нагрузок крыши на стены строения.
Стропильная система подразделяется по нескольким категориям в зависимости от разных особенностей своей конструкции.
Чердачное пространство
Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.
Конструкцию скатных крыш можно разделить на бесчердачные и чердачные. Первый вариант называется именно так оттого, что пространство под крышей имеет небольшую высоту и используется только в качестве утепляющей сверху помещения здания воздушной прослойки. К таким системам обычно относится или же имеющая несколько скатов, но расположенных под очень незначительным углом.
Чердачная конструкция, имеющая достаточно большую высоту конька, может использоваться по-разному, быть утепленной и неутепленной. К таким вариантам можно отнести мансардный или же двухскатный вариант. Если выбирается кровля с высоким коньком, то в обязательном порядке необходимо учитывать ветровые нагрузки в регионе, где выстроен дом.
Уклон скатов
Чтобы определить оптимальный наклон скатов крыши будущего жилого строения, в первую очередь нужно присмотреться к уже выстроенным малоэтажным соседским домам. Если они стоят уже не один год и стойко выдерживают ветровые нагрузки, то их конструкцию смело можно брать за основу. В том же случае, когда владельцами поставлена цель создать эксклюзивный оригинальный проект, непохожий на стоящие рядом постройки, необходимо ознакомиться с конструктивными и эксплуатационными особенностями различных стропильных систем и произвести соответствующие расчеты.
Следует учитывать, что от того, насколько велик уклон скатов крыши, зависит изменение касательных и нормальных значений силы ветра — чем круче угол наклона, тем большее значение имеют нормальные силы и меньше касательные. Если крыша пологая, то на конструкцию больше влияет касательная нагрузка ветра, так как увеличивается подъемная сила с подветренной стороны и уменьшается с наветренной.
Зимняя снеговая нагрузка тоже должна быть учтена при проектировании кровли. Обычно этот фактор рассматривается в комплексе с ветровой нагрузкой, так как с наветренной стороны снеговая нагрузка будет гораздо ниже, чем с подветренного ската. Кроме этого, на скатах существуют места, где обязательно будет собираться снег, давая большую нагрузку на эту область, поэтому ее следует укрепить дополнительными стропилами.
Уклон скатов крыш может варьироваться от 10 до 60 градусов, и он должен быть выбран не только с учетом консолидированной внешней нагрузки, но и в зависимости от кровельного покрытия, которое планируется использовать. Этот фактор учитывается потому, что кровельные материалы различаются по своей массе, для их закрепления требуется различное количество элементов стропильной системы, а значит, будет разниться и нагрузка на стены дома, и насколько она будет большой, тоже зависит от угла уклона крыши. Немаловажное значение имеют и особенности каждого покрытия по сопротивляемости проникновению влаги – многим кровельным материалам в любом случае необходимо тот или иной уклон для обеспечения свободного схода ливневой воды или тающего снега. Кроме этого, выбирая уклон крыши, нужно заранее продумать то, как будет осуществляться процесс очистки и ремонтных работ на кровле.
Планируя тот или иной угол скатов крыши нужно знать, чем меньше стыков между листами покрытия, и чем они герметичнее, тем меньше можно делать уклон ската, конечно, если не предполагается устроить в чердачном пространстве жилое или хозяйственное помещение.
Если же для покрытия кровли используется материал, состоящий из небольших элементов, например, керамическая черепица, то уклон скатов нужно делать достаточно крутым, чтобы вода никогда не задерживалась на поверхности.
Учитывая вес кровельного материала, нужно знать – чем тяжелее покрытие, тем угол скатов должен быть больше, так как в этом случае нагрузка правильно распределится на стропильную систему и несущие стены.
Для покрытия крыши могут быть использованы следующие материалы: или профильный лист, оцинкованная сталь, волнистые асбестобетонные и битумно-волокнистые листы, цементная и керамическая черепица, рубероид, мягкая кровля и другие кровельные материалы. Ниже на иллюстрации показаны допустимые углы крутизны скатов для различных типов кровельных покрытий.
Базовые конструкции стропильных систем
В первую очередь стоит рассмотреть базовые виды стропильных систем относительно расположения стен дома, которые применяются во всех конструкциях крыш. Базовые варианты разделяют на наслонную, висячую, а также комбинированную, то есть включающую в свою конструкцию элементы и первого, и второго типа систем.
крепления для стропил
Наслонная система
В постройках, где предусмотрены внутренние несущие стены, чаще устанавливается наслонная стропильная система. Монтировать ее гораздо проще, чем висячую, так как внутренние несущие стены обеспечивают для ее элементов надежную опору, а кроме того, для этой конструкции потребуется меньшее количество материалов.
Для стропил в этой системе определяющей опорной точкой является коньковая доска, на которой они и закрепляются. Безраспорный вид наслонной системы может быть обустроен в трех вариантах:
- В первом варианте верхняя сторона стропил фиксируется на коньковой опоре, называемой скользящей, а нижняя их сторона закрепляется путем врубки к мауэрлату. Дополнительно стропила в нижней части фиксируется к стене с помощью проволоки или скоб.
- Во втором случае стропила в верхней части подрезаются под определенным углом и соединяются между собой при помощи специальных металлических пластин.
Нижний же край стропильных ног крепится к мауэрлату подвижными креплениями.
- В третьем варианте стропила жестко скрепляются в верхней части брусками или обработанными досками, расположенными горизонтально, параллельно друг другу с обеих сторон соединенных под углом стропил, а между ними защемляется коньковый прогон.
В нижней части для закрепления стропил, так же, как и в предыдущем случае, применяются скользящие крепления.
Необходимо пояснить, почему для фиксации стропил на мауэрлате часто используются именно скользящие крепления. Дело в том, что они способны избавить несущие стены от излишнего напряжения, так как стропила не зафиксированы жестко, и при усадке строения они имеют возможность сдвигаться, не деформируя при этом общей конструкции кровельной системы.
Этот вид крепления применяется только в наслонных системах, что также отличает их от висячего варианта.
Однако в некоторых случаях для наслонных стропил применяют распорную систему, в которой нижний конец стропил жестко фиксируется к мауэрлату, а чтобы снять нагрузку со стен в конструкцию встраиваются затяжки и подкосы. Этот вариант и называется комплексным, так как включает в себя элементы наслонной и висячей системы.
