Для крыши стропильная система – что-то вроде скелета. В ней тоже есть основные элементы, удерживающие весь каркас, и дополнительные, которые обеспечивают прочность и наличие внутреннего пространства под кровлей. Не зная названий всех этих элементов, довольно сложно разобраться в процессе строительства крыши. А разбираться нужно! Минимум для того, чтобы контролировать качество происходящих работ, когда вы нанимаете бригаду, и вникать в тонкости проектирования. А уверенные в себе мастера и вовсе берутся за устройство крыши самостоятельно, будучи хорошо теоретически подкованными.
Предлагаем вам рассмотреть основные понятия: что такое стропильная система и из каких элементов она состоит. Теперь для вас не останется непонятных терминов!
Формы и виды крыши: сложность устройства
Первым делом давайте разберемся с основными понятиями. Чем больше нагрузка на крышу, чем сложнее ее форма, тем вероятнее в такой стропильной системе окажется много внутренних элементов. Например, самое простое устройство стропильной системы – у крыши с одним скатом, а самое сложное – у многоскатной или необычной крыши.
В зависимости от количества имеющихся скатов стропильную систему крышу называют односкатной, двускатной, четырехскатной или многоскатной. Так, у односкатной крыши есть только плоскость – в виде прямоугольника. А у двухскатной крыши обе плоскости опираются на две наружные стены. При этом с торцевых сторон дома образуются два треугольника, которые называется щипцами (поэтому двухскатную крышу еще нарекают щипцовой).
Обычно такую крышу обустраивают с уклоном от 14 до 60 градусов. Состоит она ряда двух стропильных ног, упирающиеся в горизонтальный брус. В самом простом варианте эти две стропильные ноги соединены бруском, который называется затяжкой, но богата дополнительными элементами. Это лежни, стойки, прогоны, подкосы и многое другое.
А вот уже более сложная четырехскатная крыша. У такой стропильной системы нет фронтонных стен, их заменяют дополнительные скаты. В какой-то степени это экономит строительные материалы, но спроектировать и построить такую крышу уже труднее. Для этого понадобятся стропила наслонного типа либо целостные стропильной фермы:
Кроме того, четырехскатная крыша еще и имеет подвиды. Так, если все скаты представляет собой одинаковые треугольники, такую крышу называют шатровой. При этом вершины треугольников всегда сходятся в одной точке. Если два ската крыши представляют собой трапеции, а другие два – срезанные треугольники, то это уже полувальмовые крыши: датские или голландские.
Еще один вид крыш – это ломаная или мансардная. Обычно такие скаты крутые, до 60 градусов, а возле конька – более пологие. Благодаря такой структуре стропильной системы площадь мансарды позволяет обустраивать там вполне комфортные помещения. Такая крыша особенно хороша для домов, у которых ширина менее 10 метров.
Нередко сегодня встречается также многоскатная крыша со сложной архитектурой, которая становится день ото дня все более модной. Но и ее стропильная система интуитивно понятна, ведь любое сложное можно разделить визуально на несколько простых сегментов. Поэтому, посмотрев на необычную крышу, вы увидите, что в ней эффектно сочетались сразу несколько самых типичных конструкций.
Типы стропильной системы
Устройство кровли при возведении здания имеет существенное значение. А чтобы крыша была достаточно прочной, особое внимание уделяется несущим системам, которые делятся на:
- комбинированные;
- висячие;
- наслонные.
Кровля — это довольно сложная конструкция, состоящая из разнообразных деталей. Основное требование, предъявляемое к крыше, — это способность защищать строение от всевозможных погодных условий и выдерживать разные нагрузки.
Главные нагрузки кровли приходятся именно на стропильную систему, поэтому очень важно подобрать нужные материалы, всё правильно рассчитать и сделать монтаж в соответствии с технологией.
Установка висячих стропил
Висячие стропила предназначены для зданий, внутри которых нет капитальных перегородок, а между общими несущими и боковыми стенами расстояние составляет не более 10 метров. Конструкция кровли в данном варианте ложится на основные стены здания, но из-за этого она подвергается действию высоких нагрузок. Чтобы напряжение было немного слабее, применяют дополнительные детали (затяжки или ригели), которые скрепляют ферму в горизонтальном положении.
В зависимости от длины пролёта в конструкции висячих стропил применяются различные упрочняющие элементы
Нижние затяжки соединяются в основании стропил и могут быть применены как балки для чердачного перекрытия, при этом их необходимо уложить на мауэрлат. Для изготовления висячих стропил обычно берётся доска с сечением 50х200 мм, однако каждое индивидуальное здание нуждается в своих конкретных расчётах.
Последовательность действий по монтажу висячих стропил:
- Вначале на несущие боковые стены устанавливается мауэрлат.
Крепление мауэрлата на боковые несущие стены удобно выполнять при помощи винтовых шпилек, заранее вмурованных в каркас здания - В нижней части кровли висячие стропила врезаются в мауэрлат. Изначально первая стропильная пара делается на земле и используется в качестве шаблона. Остальные пары висячих стропил делаются по нему. Далее все стропильные фермы поднимают на самый верх строения и устанавливают по одной. Чтобы они стояли устойчиво, их нужно закрепить временными подкосами.
Крепление стропильных ног к мауэрлату выполняется стальными пластинами с обеих сторон - Далее устанавливается коньковый прогон с соблюдением правильного расстояния между всеми стропилами.
Коньковый прогон связывает стропильные фермы в верхней части и фиксирует их в вертикальном положении - Каждая стропильная пара укрепляется стягивающими досками. После этого производится окончательная затяжка мест крепления стропил к мауэрлату. При этом могут применяться болтовые соединения.
- Если пролёт между стенами превышает 10 метров, система дополнительно укрепляется откосами и стойками.
Монтаж наслонных стропил
Наслонные стропила в основном устанавливаются в тех зданиях, где присутствуют несущие перегородки. Их монтировать намного легче, чем висячую систему, поскольку надёжной опорой для стропил служат прочные несущие стены, расположенные внутри дома. Кроме того, для этой системы необходимо минимальное количество стройматериалов.
Коньковая доска в этом случае служит опорной точкой. Такая кровельная система устанавливается в одном из трёх вариантов:
- Верхняя сторона кровельной наслонной системы крепится на опоре конька, а нижняя — врубается в мауэрлат. К стене крепится скобами или проволокой.
- Верхняя часть стропил подрезается под нужным углом, а затем соединяется железными пластинами. Нижняя часть стропил монтируется к мауэрлату специальными подвижными креплениями.
- Стропила крепятся досками или брусками сверху. Бруски располагаются горизонтально и параллельно друг другу. С двух сторон стропила монтируются под определённым углом, а между ними устанавливается коньковый прогон.
Конфигурация дополнительных рёбер жёсткости в наслонных стропилах также зависит от длины пролёта здания
Чтобы закрепить стропила в нижней части кровли, необходимо использовать скользящие крепления, которые избавляют несущие перегородки от дополнительного напряжения. В этом случае стропила не фиксируются очень плотно, благодаря чему при усадке здания они могут сдвигаться, не перегружая тем самым конструкцию крыши.
Но в некоторых случаях можно использовать распорную систему, которая плотно крепится к мауэрлату внизу. Подкосы и затяжки монтируют в конструкцию для уменьшения нагрузки на стены. Этот способ носит название комплексный, поскольку объединяет элементы двух систем.
Такая кровельная система применяется в основном для возведения частных строений, поэтому стоит упомянуть о монтажных работах, которые производятся в следующей последовательности:
- На построенные основные стены здания кладётся гидроизоляционный материал, например, рубероид.
- Мауэрлат крепится к каркасу через гидроизоляцию с помощью металлических анкеров.
- Стропила устанавливаются на мауэрлат и закрепляются жёсткими или подвижными скользящими креплениями. Можно стропила зафиксировать проволочной скруткой внутри стены. Для этого надо вбить костыль на расстоянии 30 сантиметров от мауэрлата и прикрутить на него проволоку. Потом зафиксировать костыль на стропилах. Подобный крепёж сохраняет кровлю даже во время порывистых ветров.
Наслонные стропила крепятся к мауэрлату металлическими уголками или специальными подвижными элементами - Свес шириной до 60 см формируется следующим образом — стропильные ноги выводятся за границы несущих стен. Эта конструкция надёжно защитит стены от осадков. Если стропильные ноги по длине доходят только до мауэрлата, их удлиняют при помощи деталей, называемых кобылками.
Для удлинения стропил на них набивают доски определённой длины — кобылки - Стропильная система закрепляется прогонами, стойками, а также подкосами.
На последнем этапе стропильные фермы связываются коньковыми прогонами и дополнительными подкосами, а также устраиваются фронтонные свесы
Монтажные работы по установке наслонной системы должны начинаться с настила досок на балки перекрытия. Такое приспособление поможет провести работы комфортно и безопасно.
Комбинированная кровельная система
Комбинированные стропила имеют в своей конструкции элементы из наслонных и висячих систем. Используются они при изготовлении мансардной кровли. Стены комнат на втором этаже получаются благодаря вертикальным стойкам, которые для стропильных балок являются точкой опоры.
Горизонтальные брусья, которые были установлены поверх стоек, выполняют две функции: для верхних скатов они являются мауэрлатом, а для боковых — коньковым брусом. Некоторая часть стропильной системы, которая соединяется вверху концов стоек, одновременно становится затяжкой для верхних элементов и ригелем для скатов, расположенных по бокам.
В комбинированной кровле используются фрагменты наслонных и висячих стропильных систем
Чтобы увеличить прочность конструкции, надо произвести монтаж подкосов, которые закрепляют стропила и вертикальные стойки крыши. Изготавливать комбинированные стропила немного тяжелее, чем другие системы, зато трудоёмкость работ возмещается увеличением несущих характеристик крыши и наличием полноценного помещения под кровлей.
Фотогалерея: варианты стропильных систем
В конструкции вальмовой крыши используются наслонные стропила
Для крыши-конверта возводится стропильная система, аналогичная мансардной
В конструкциях ломаных крыш в местах стыков присутствуют специальные стропила, поддерживающие ендовы
Многощипцовые крыши состоят из нескольких разных стропильных систем, объединённых в одно целое
В стропильной системе мансардной кровли один и тот же элемент может являться одновременно мауэрлатом и коньком
Скелет крыши: стропила, конек и дополнительные элементы
Теперь давайте перейдем к изучению отдельных элементов. Итак, когда вы смотрите на грамотно спроектированную и со вкусом выполненную крышу, то наверняка подозреваете (или знаете наверняка), что у нее внутри есть определенный костяк. И это действительно так: как у живого организма, у крыши есть самый настоящий скелет, а у скелета позвоночник (конек), ребра (стропила) и все остальное:
Начнем с самых важных понятий: что такое стропила или стропильные ноги? Это – металлические или деревянные брусья или балки, на которых держится вся конструкция. В основном стропила соединены между собой шарнирно, т.е. подвижно, или статично, и принимают на себя все динамические и статические нагрузки.
Стропильная нога – главный функциональный элемент стропильной системы. Она определяет угол наклона ската, общую структуру кровли и служит чем-то вроде «ребер», которые крепятся к «позвоночнику» – коньку крыши:
Но если уложить кровельное покрытие прямо на стропила, между которыми достаточно широкий шаг, то оно провиснет или вовсе упадет вниз. Поэтому прямо на стропила, перпендикулярно им кладут обрешетку – доски, бруски или металлические планки.Отдельный элемент обрешетки называется обрешетиной. Минимальное сечение бруска – 30 на 50 мм, а в остальном его параметры зависят от выбранной кровли.
Давайте тут же обозначим такой термин, как контробрешетка. Ее изготавливают сечением 30х50 мм и устанавливают вдоль стропильных ног. Она необходимы, чтобы закрепить гидроизоляционную пленку и создать под кровельным покрытием вентиялционный зазор. Причем контробрешетку устанавливают раньше, чем саму обрешетку.
Идем далее. У здания со стенами из бетона, пенобетона или кирпича еще есть такой дополнительный элемент стропильной системы как мауэрлат. Это деревянная балка, которая принимает на себя всю нагрузку от крыши и аккуратно распределяет ее по всей длине стен. Этот элемент обязательно отделен от стены плотным слоем рулонной гидроизоляции:
Чтобы стропильные ноги не разъезжались, их скрепляют внизу затяжкой, а подкосы и стойки придают стропилам дополнительную устойчивость.
Свес крыши представляет собой выход стропильных ног за стену, чтобы отвести дождевой поток подальше от дома. Если при этом длины стропильных ног недостаточно, применяют кобылки.
Есть еще такой важный элемент как балка, которую заготавливают из деревянного бруса или проката. Это важная часть конструкции, которая рассчитана на изгиб.
А вот более редкий элемент стропильной системы – это бабка. По сути, это деревянный брус, который подпирает стропильные ноги. Его устанавливают перпендикулярно затяжке, чтобы соединить стропила.
Вот как выглядят все эти элементы:
И, наконец, в том месте. где пересекаются два ската во внутреннем изгибе, образуется внутренний угол, который называется ендовой. Там, где скаты пересекаются на внешней стороне, образуются хребты (или ребра), но не стоит путать их с ребрами жесткости — это специальные элементы конструкции в виде борозд и пластинок, который иногда используется в строительстве крыши. Сама наклонная поверхность крыши называется скатом.
А сама стропильная система – это совокупность всех перечисленных элементов, которые входят в нее.
Монтаж стропильной системы кровли
Стропильная система изготавливается из хвойных пород дерева. Можно использовать доски или брус, которые до монтажа обрабатываются антисептическими веществами. Крепёж может быть следующим:
- платки из дерева;
- пластины из металла;
- разнообразные врубки;
- гвозди.
Приступая к установке стропил, выводят уровень перекрытий и несущих стен, после чего настилают гидроизоляцию. Подстропильная конструкция необходима для того, чтобы предотвратить деформацию стропил. В качестве опорных элементов, которые дают стропильной системе устойчивость, могут служить:
- лежаки;
- подкосы;
- прогоны;
- стойки.
Утепление кровли необходимо, но для этого следует выбрать материал для гидро-, тепло- и пароизоляции. Монтаж производится послойно и только в той последовательности, в которой необходимо: изначально паро-, потом тепло- и в завершение влагоизоляционный материал.
Перед укладкой кровельного покрытия монтируются необходимые защитные материалы с соблюдением установленных вентиляционных зазоров
Для обеспечения длительной эксплуатации стропильной системы устраивается необходимая циркуляция воздуха с помощью установки отверстий для вентиляции. Чтобы не было протеканий, возле отверстий делают «воротники», не позволяющие проникать воде под крышу.
Видео: монтаж стропильной системы своими руками
Каким образом крепится мауэрлат
Мауэрлат — это фундамент кровли, поэтому стоит относиться к его закреплению ответственно. В противном случае ремонт крыши в будущем будет неизбежным. Последовательность работ:
- По всему периметру строения производится монтаж гидроизоляционного материала.
- Брус раскладывается на верхний торец стен. При необходимости части бруса сращивают между собой.
Брус необходимого сечения раскладывается по всему периметру здания на слой гидроизоляции - Проверяется правильность геометрической формы — равенство длин диагоналей. Для проверки можно использовать леску или верёвку. Равенство диагоналей означает, что углы, образованные соседними частями мауэрлата, являются прямыми. При необходимости положение бруса корректируется.
- Углы мауэрлата скрепляются между собой.
Крепление мауэрлата в углах производится вполдерева - Мауэрлат плотно закрепляется при помощи шпилек или проволоки. Если вы используете шпильки, то в мауэрлате сверлятся отверстия. Затяжка производится в несколько приёмов.
К каменным, блочным или бетонным стенам мауэрлат крепится при помощи шпилек, укреплённых в них при устройстве верхнего ростверка
Способы крепления кровельного мауэрлата и сращивание стропил
Мауэрлат крепится к стенам здания по всему периметру, при этом крепления должны находиться в непосредственной близости от внутренней части стены. Снаружи дома деревянная деталь защищается незначительным выступом стены. Также изначально определяется место для крепления.
Как закрепить мауэрлат к стене
Мауэрлат к стене можно прикрепить следующими способами:
- С помощью проволоки, которая закладывается между двумя кирпичами. Её длина подбирается так, чтобы в итоге проволокой можно было обвязать полностью брус. Количество проволоки должно соответствовать числу стропильных ног.
Проволока оборачивается вокруг мауэрлата и затягивается в прочный узел - Винтовые шпильки. В кладку внедряют арматуру по высоте минимум за 3 ряда до начала кровли. Размер арматуры — 10 мм. Шпильки, загнутые в Г-образную форму, связывают с арматурным каркасом. Длина шпильки подбирается так, чтобы оставшаяся над поверхностью стенового каркаса часть была на несколько сантиметров больше, чем толщина мауэрлата. Затем конструкцию заливают бетоном. В брусе мауэрлата сверлят ответные отверстия и надевают его на шпильки. Далее мауэрлат фиксируется гайками.
Шпилька свзывается с арматурным каркасом и после заливки бетоном становится его частью - Деревянные пробки. Их закладывают в здание по габаритам в один кирпич и обрабатывают антисептиками. Можно заложить пробки под мауэрлат и закрепить железными скобами.
Как закрепить стропила к мауэрлату
Все варианты крепления кровельной стропильной системы к мауэрлату можно поделить на такие виды:
- Скользящее крепление. Производится за счёт запила и монтажа ноги стропильной системы на мауэрлат. Установка осуществляется при помощи специальной комбинации металлических пластин, которые при зацеплении друг за друга получают возможность перемещения в заданных пределах. За счёт этого обеспечивается возможность небольшого смещения стропил при усадке и сезонных деформациях здания.
Скользящее крепление оставляет стропильной ноге небольшую свободу перемещения при деформациях здания - Жёсткое крепление. Этот вариант используется для устройства наслонных стропил. В стропильной системе осуществляется врубка по специальному шаблону, а затем каждая нога упирается в мауэрлат и фиксируется гвоздями.
Жёсткое крепление стропильных ног используется в системе наслонных стропил
Как крепятся стропила на уровне конька
Наиболее распространённым вариантом крепления стропил к коньку является стыковое соединение:
- каждое стропило нужно обрезать под определённым углом, расположенным в верхнем крае. Этот угол должен быть точно равен углу наклона скатов;
- стропильные ноги в местах среза нужно скрепить несколькими гвоздями длиной в 150 мм;
- вбивать гвозди надо под углом таким образом, чтобы они проникли в другое стропило на достаточную глубину;
Можно использовать разные варианты крепления стропильных ног под коньком - накладки из дерева и металла помогают укрепить стропильную систему. Они закрепляются болтами или гвоздями.
Металлические накладки используются для упрочнения конструкции стропил в области конька
Варианты сращивания стропил
В строительной сфере повсюду используются разнообразные варианты стропильного сращивания, при этом, подбирая определённую технологию, надо обратить внимание на характеристики конструкции стропильной системы, на которые влияют:
- приобретённые материалы;
- технические данные стройплощадки;
- шаг монтажа стропил.
Стропила могут сращиваться следующим образом:
- Встык — наиболее быстрый и надёжный вариант, чтобы удлинить стропила. Для этого сращиваемые детали обрезаются под углом в 90 градусов. Чтобы в месте соединения отсутствовал прогиб, потребуется высокая точность. Стропила закрепляются накладками из металла или дерева, скрепляемых гвоздями в шахматном порядке.
Крепление встык упрочняется металлическими или деревянными накладками - Косой прируб — это места стыков деталей стропил, которые подрезаются под углом в 45°. Крепёжным элементом служит 12 или 14-миллиметровый болт, монтирующийся в середине места стыка.
- Внахлёст — это простой вариант, поскольку в нем не нужна особая точность. Нахлест может составлять от 80 до 100 см. Далее стропила фиксируются с помощью гвоздей по всей длине сращиваемых досок. Гвозди вбиваются только в шахматном порядке, чтобы брусья не разомкнулись под большим весом кровельного материала. Можно также использовать шпильки или болты, однако изначально надо проделать для них отверстия. Подобный способ отличается высокой надёжностью сращённых стропил, но он более трудоёмкий.
Стропильные доски можно сращивать любым из трёх описанных способов
Каждая разновидность стропильной системы имеет свои характерные особенности и подходит только для определённого вида конструкции кровли. Именно от правильной установки стропил зависит не только надёжность, но и прочность кровли, поэтому к данному этапу работ необходимо подходить с максимальной ответственностью.
Материал изготовления стропил: какой лучше?
В зависимости от того, какие нагрузки планируются и каковы пожарные требования, каркас крыши изготавливают из самых разных материалов. Вот как, к примеру, выглядит классическая деревянная и металлическая система крыши:
Предлагаем ненадолго остановиться на особенностях используемых материалов для стропильства крыши.
Деревянные стропила: преимущества и недостатки
Возведение крыши для многих представляется как работа с деревянными досками, которые в нужном месте подпиливают и скрепляют. Отчасти так, конечно, и есть:
В качестве древесины используется обычно высушенная хвойная или же клееная, если стропильные элементы должны выдерживать повышенную нагрузку. Но работать с деревом на самом деле не проще, чем с металлом, хотя многие так думают.
Так, при изготовлении деревянных стропил подходит исключительно только древесина высокого качества. Это сухие доски и брусья с влажностью, не превышающую 25%. Также внимательно следят за тем, чтобы в таких досках и брусьях не было больших сучков, обзолов, трещин или ненужного наклона волокон.
В чем суть? Любой серьезный дефект способен привести к тому, что стропильная нога попросту треснет под нагрузкой. Если же возможности купить добротный сухой пиломатериал нет, тогда его сушат прямо на объектив в специальном вентилируемом штабеле. Но на это уходит не один месяц, да и после сушки около 30% досок приходится отбраковывать.
Поэтому рациональнее для изготовления стропильной системы приобретать готовые доски, причем с запасом по ширине. И это еще не все. Обычно пиломатериал выглядит идеально ровным только на глаз, а для стропильной системы геометрия – крайне важный параметр. И как раз имея запас по ширине, мастер получает возможность самостоятельно выправить стропила при помощи строгального оборудования. Только так скаты получается действительно ровными, и на них удачно ложится абсолютно любое кровельное покрытие.
Стальные балки: для особых нагрузок
Сегодня стропильную систему нередко собирают из стальных оцинкованных балок. Вы наверняка встречали их название: двутавры, швеллера или тавры. Такие элементы получаются куда более дорогими, чем деревянные или обычные металлические, но этого стоит.
Да, в монтаже они намного сложнее, но ценят их за одно важное преимущество — это высокая устойчивость к изгибающим нагрузкам. Благодаря этому в строительстве крыши получается обойтись без всяких там вертикальных подпорок и других элементов. Но в жилом домостроении балки сегодня не часто используются, хотя такая практика есть, и сейчас объясним, почему.
Например, сложность стропильной системы и наличие внутренних элементов напрямую влияет на планировочное решение мансарды. Ведь чем больше разных перемычек и ригелей между строительными ногами, тем ниже получится потолок чердака.
Причем все это важно не только для обустройства еще одного жилого помещения под крышей. Дело в том, что сегодня популярны так называемые бесчердачные крыши, под которыми расположены самые обычные комнаты дома. И всякие дополнительные элементы там попросту не поместятся.
Но есть своя ложка дегтя: металлические балки часто служат мостиками холода, а потому для них обязательно монтируют кровельный пирог. В основном начинкой здесь служат ориентированно-стружечные плиты и экструдированный пенополистирол в качестве утеплителя. Это отличная альтернатива традиционным висячим стропилам!
Лучше всего в этом плане на практике показали себя LVL-брус и комбинированные двутавры. Двутавры обходятся сравнительно недорого, но пока еще временем не проверены, а вот LVL-брус в три раза дороже обычных пиломатериалов. Стоит или не стоит отдавать такой стропильной системе предпочтение – вам решать.
Делаем чертежи и предварительные расчеты стропил вальмовой крыши
Нельзя начинать делать такой сложный монтаж без предварительных набросков и расчетов. Если нет опыта – расчет стропильной системы вальмовой крыши поможет сделать архитектор или другой специалист.
Это не только позволит наиболее точно спланировать расходы древесины и кровельных материалов, но и избежать других досадных ошибок.
Внимание: Монтаж классической четырехгранной крыши начинается с выполнения эскиза и чертежей! В них должны быть точно указаны углы наклона каждого ската, отмечены все нюансы, включая шаг между брусом.
При самостоятельном чертеже, если приходится это делать впервые, можно даже соорудить из картона уменьшенную копию будущей вальмовой крыши, чтобы визуально оценить ее достоинства и недостатки.
На этом этапе еще не поздно изменить угол наклона основных и боковых скатов, увеличить или уменьшить ее высоту, а также оптимизировать предстоящие расходы. Далее все коррективы вносятся в предварительный чертеж стропильной системы, делается «чистовик», используемый при монтаже.
Совет: Помните, что чем больше уклон, тем выше крыша и больше расход кровельных материалов. Но слишком покатые грани будут удерживать много осадков.
Внимание: Для качественного монтажа вальмовой крыши используют только хорошо просушенный брус и бревна, которое важно предварительно пропитать специальным антисептиком.
Расчет совокупности нагрузок на стропила
Теперь переходим к самому сложному вопросу – проектированию стропильной системы. Давайте сразу поясним: динамические нагрузки — это время от времени падающий снег, подъемная сила ветра и работающие на крыше люди. Статические нагрузки подразумевают давление своим весом кровельного покрытия, установленная на крыше спутниковая антенна и другое подобное оборудование, а также снеговая шапка, которая неподвижно лежит всю зиму.
Главная задача стропильной системы – правильно передать всю эту нагрузку на стены и фундамент дома. А также защитить все то, что находится внизу на земле, от лавинообразно исходящего снега, сплошной стены дождя и других проявлений непогоды.
Сечение и шаг стропил никогда не выбирается на глаз: для этого существуют строгие строительные нормы и правила, коротко обозначаемые как СНиПы. По этим причинам расчет стропильной системы достаточно сложный и по правилам его доверяют только профессионалам.
К слову, сегодня немало организаций занимаются проектированием стропильной системы, для любого типа дома. Обращаться к специалистам, конечно же, есть смысл, ведь крыша официально признана как объект первого значения по обеспечению безопасности дома.
Чтобы самостоятельно произвести точный расчет такой стропильной системы, нужно иметь необходимые навыки и даже образование. Вот некоторые особенности такого расчета:
Так, учитывать необходимо не только желаемый уклон ската, но и снеговые и ветровые нагрузки, вес выбранного кровельного покрытия и еще такие возможные моменты давления, как работающие на крыше люди. Вот почему стропильную систему крыши всегда строят с определенным запасом прочности.
Например, шаг и сечение балок всегда делают не меньше, чем на 25% больше расчетных. При этом сами расходы вырастают незначительно, зато крыша прослужит намного дольше.
Конструктивные особенности классической вальмовой крыши
Выбирая конфигурацию крыши, следует исходить не только из эстетических предпочтений, но и учитывать климатические условия и функциональность конструкции. Как известно, слишком высокая и крутая крыша с разными отсеками и мансардными окнами – довольно затратная затея, хотя и красивая. Но она также встречает большое сопротивление воздушных масс с подветренной стороны.
Пологая крыша экономичнее, но она удерживает много осадков, и тяжелая шапка снега, лежащего многие месяцы, создает своей массой дополнительное давление на все строение.
Оптимальный вариант – вальмовая крыша. Это по 2 трапециевидных ската на широких сторонах периметра дома и по 2 треугольных у торцевых. На верху эти трапеции под конек смыкаются верхними гранями, закрывая конструкцию с противоположных сторон треугольными поскостями – примеры:
Четырехгранная вальмовая крыша на стропильной системе с достаточным для отвода осадков уклоном – оптимальный вариант для любой климатической зоны. Не вызывает сомнения и эстетичность построек с четырехгранным завершением, особенно в современном исполнении кровельными материалами нового поколения.
В основе – классический стропильный каркас, который надежно удерживает такую конструкцию. От правильности обустройства основания и несущей конструкции зависит ее долговечность и функциональность – вальмовая крыша стропильная система: фото.
Вальмовая крыша подходит для:
- типовой застройки коттеджей;индивидуального строительства;отдельно стоящего загородного дома «на семи ветрах».
Трапециевидная форма вальмой крыши получила название от немецкого слова, обозначающего «шатер», хотя шатровая крыша – отдельная разновидность, но близкая по форме.
Такая конструкция подтвердила свою надежность и в местности, где часты обильные снегопады и дожди, и где образуется наледь на крыше. Применима она и в зоне сейсмической активности, а также и там, где, кроме обильных осадков, нередки сильные порывы ветра и смерчевые завихрения. В таких регионах высокие двухскатные крыши срываются под давлением или складываются как карточный домик.
Основные преимущества это конструкции:
- минимум поверхности крыши при оптимальном для отвода осадков уклоне;равномерное распределение нагрузки конструкции на весь периметр стен;отличная сопротивляемость силе ветра и аномальным погодным явлениям;повышенная устойчивость крыши;оптимальный сток воды при обильном ливне и соскальзывание снежной шапки при выпадении сверх нормы; обеспечение защиты от перепадов температур.
Виды стропил по распределению нагрузки
С понятиями разобрались, теперь рассмотрим, как устроена стропильная система изнутри.
Стропила наслонного и висячего типа
Конструкция крыши в зависимости от ее внутреннего устройства может быть распорной или безраспорной. В зависимости от этого сами стропила делятся на два основных вида: наслонные и висячие.
Наслонные более просты в изготовлении, а вот с висячими придется повозиться. Их довольно сложно проектировать, ремонтировать или изменять, но именно к такой конструкции придется прибегнуть, если вся стропильная система будет опираться только лишь на наружное ограждение:
Главное преимущество висячих стропил в том, что они отлично работают на сжатие и изгиб. Но такая стропильная система создает немалые горизонтальные распирающие усилия, которые действуют на стены.
Для того чтобы уменьшить это физическое явление, устанавливается промежуточная металлическая или деревянная затяжка, которая будет соединять стропильные ноги. Чаще всего это ригель – специальный элемент, который используется при строительстве мансардных крыш. И чем выше он расположен, тем выше будет потолок в мансарде, и тем больше должно быть сечение такого элемента.
Наслонные стропильные системы более экономичны и просты в своем устройстве, но их применяют только тогда, когда у здания уже есть два или даже несколько рядов вертикальных опор, между которыми пролет не превышает 8 м.
Крыша на прогонах: для бревенчатых построек
Выбор между наслонными и висячими стропилами имеет значение, когда мы говорим об обычной крыше жилого дома, но вот баня или дача из оцилиндрованного бревна строится по-другому, по своим законам. Например, основой такой крыши часто служат слеги, или прогоны.
Это специальные длинные доски, которые расположены параллельно коньку и опираются на бревенчатые фронтоны. В этом есть свой смысл!
Дело в том, что бревнам свойственно давать усадку, и обычная стропильная система на них просто перекашивается. Исправить это будет почти невозможно, а в приведенном методе с усадкой фронтонов будет изменяться угол наклона стропил. Вот почему здесь ко всему на стропилах используется подвижный крепеж, а укладывать кровельное покрытие разрешается только через полтора-два года.
Конечно, на устройство такой крыши понадобится и время, и затраты, но сама технология достаточно надежна и проверена временем:
Хотя, стоит отметить, что еще довольно часто кровельщики применяют другую технологию для таких построек. Они берут заранее сухие бревна и стягивают их подпружинными глухарями (так называются специальные элементы). От классических прогонов при этом отказываются, а фермы устанавливают с вертикальными подпорками или подкосами.
В итоге все усадка фронтонов уже не сказывается на геометрии крыши, а те зазоры, которые появятся со временем, закрывают декоративными планками. Так получаются красивые русские бани и дачные дома в соответствующем стиле.
Общие сведения
Разновидности стропил и применение
Подбор стропильной системы является крайне ответственным шагом, который требует знания конструкции каждого типа крыши. Стропила могут быть разных видов:
- Наслоенные типы стропил, которые опираются на коньковый прогон и мауэрлат. Используются при построении односкатной, обычной двускатной крыши, а еще в качестве одного из элементов ломаной и вальмовой мансардной кровли.
- Скользящие стропила – один из видов наслонных стропил, которые применяют для деревянных построек, которые дают большую усадку. Их главным отличием является крепление скользящего типа стропил к мауэрлату, что дает возможность компенсировать стеновую усадку без кровельной деформации.
- Висячие типы стропил – системы стропильного типа, которая стянута ригелями или даже затяжками, и как правило, применяется при возведении стандартной двускатной крыши, а еще в роли верхних стропил мансардной крыши. В стропильной висячей системе коньковый прогон в полной мере отсутствует, и в верхней части стропильные симметричные прогоны опираются прямо друг на друга.
- Накосные типы стропил, или как из иначе называют угловыми/диагональными. Используются для того, чтобы сделать четырехскатную или трехскатную крышу, а еще для крыши со сложной геометрией.
Рассмотрим, какие есть элементы системы.
Элементы системы стропильного типа
Любые типы стропил предназначены для того, чтобы распределять и передачи кровельной нагрузки на домовые стенки. Главными элементами, на которые будут опираться стропила, и они являются:
Мауэрлат – брус, который закреплен на верхней стеновой плоскости по общему периметру дома.- Лежни – брусья для опоры, которые уложены на внутренние несущие типы перегородок или колонны.
- Балки перекрытия на верхнем этаже.
- Опоры и стойки.
- Прогоны – опорные горизонтальные элементы, которые уложены вдоль кровельной оси на стойки.
Стропильная ферма сделана из таких элементов:
- Кобылки – доски, которые прикреплены на нижнем конце стропил и создают кровельные навесы.
- Подкосы – опоры, которые поставлены под углом и поддерживают ноги стропил.
- Ригели или затяжки – горизонтальные типы элементов, которые стягивают парные ноги (стропильные) между собой.
- Стропильные ноги – брус или доски, которые образуют контур кровли, и они уложены с определенным шагом.
Нарожники являются короткими стропилами, которые опираются на диагональные стропила в крыше вальмового типа. Все такие элементы в строительстве частного типа обычно выполняют из древесины – доски или бруса хвойных пород, просушенного естественным методом.
Древесину пропитывают посредством антисептика, что дает возможность увеличивать его эксплуатационный срок. Сечение и толщина элементов должны быть определены расчетом.
Целостные стропильные фермы: для особой прочности
Стропильную систему, как обычный конструктор, можно собрать прямо на месте, в процессе строительства дома, или же заказать в виде готовых стропил на заводе, и только потом устанавливать на крыше. Одним словом, наверх поднимаются цельные элементы, которые остается только закрепить. Это удобнее в плане стропильных работ, ведь на высоте многие манипуляции с инструментами не удобно производить.
Сегодня немало фирм занимается подобным производством. Они адаптируют проект клиента под нужную технологию, точно рассчитывают, какая должна быть структура стропильной системы, до миллиметра высчитывают все поперечные сечения элементов под выбранный тип кровли, уклон и покрытие. Также время уделяется расчету планируемых нагрузок на крышу, коих немало. Но при определенных знаниях и навыках все это реально сделать самостоятельно.
Давайте внимательно рассмотрим устройство таких стропильных рам. Они представляют собой треугольник, который достаточно жесткий по своей структуре и не деформируется при давлении или усилии распора:
Благодаря таким фермам крыша обеспечена необходимой устойчивостью, а для многих современных проектов это – главный критерий надежности.
Как рассчитать угол наклона вальмовой крыши?
В современной практике строительства вальмовых крыш угол уклона граней сильно колеблется, в зависимости от:
- климатических условий местности;функциональности чердачного (мансардного) помещения;общего дизайна или архитектурного проекта;личных предпочтений.
В каждой местности своя мода на форму крыши. В Карпатах, например, всегда делали высокие острые крыши, сбрасывающие шапки снега, а в Альпах их делаю более пологими, в Дании делают дополнительные ломаные срезы и т.
п. Но, каким бы ни был выбор, важно помнить о пропорциональности дома и общей нагрузке конструкции. Если дом старый невысокий, то непропорционально большая крыша способна визуально вдавить его в землю и добавить массы на фундамент.
На выбор оптимального уклона влияют:
- погодные факторы местности;выбор кровельных материалов;дизайнерское решение;расход стройматериалов.
В регионах с сильными ветрами большая крыша создает «парусность», поэтому уклон вальмовой стропильной системы будет минимальным.
Тут может понадобиться усиление несущей конструкции а выбор кровельных материалов может быть ограничен. Обильные снегопады и затяжные зимы «поднимают» уклон, чтобы шапка снега сползала по сколькой кровле без излишней нагрузки на дом. В местности, где большую часть года – тепло и солнечно, можно ограничиться довольно покатой или симметричной крышей с минимальным нагревом материалов.
Совет: Имеет смысл установить туда солнечные панели для резервного источника энергии, но это дополнительный вес, что обязательно учитывается в проекте крыши.
Выбор угла уклона в зависимости от кровельных материалов:
- штучные материалы (черепица, шифер, сланец) – уклон минимум 22° градуса;рулонные материалы на покатой стороне крыши – 5°, и на двускатной и вальмовой крыше – от 15°;профнастил и металлочерепица – от 15°;ондулин и мягкая кровля – от 11°;мембранные покрытия от 2 до 5°.
Оптимальные пределы уклона колеблются в пределах 10 – 60°, иногда до 75°.
На сегодня считается, что монтаж вальмовой стропильной системы наиболее трудоемкий, относительно других типов крыш. Но зато он надежнее и эстетичнее, чем простая двухскатная форма кровли.
Совет: На покатой вальмовой крыше большой площади крыши установите аварийный слив для чрезмерной ливневой нагрузке воды.
Материалы
Стропильная система – обязательный элемент скатных кровель любой формы и конфигурации, состоящий из вертикальных опор, горизонтальных затяжек и стропильных ног, обеспечивающих поддержку и надежное крепление кровельному материалу. Материал, используемый для изготовления каркаса, должен обладать легким весом, высокой прочностью, несущей способностью, а также устойчивостью к воздействию влаги. Наиболее подходящими вариантами считают:
- Древесина. Дерево – природный, экологически безопасный материал, который отличается легким весом и прочностью. Для изготовления каркаса применяют бруски квадратного сечения 100х100 мм или 150х150 мм, доски сечением 50х150 мм твердых пород. Существенным недостатком деревянных элементов каркаса является то, что они прогибаются под собственным весом при большой длине, а также обладают слабой устойчивостью к воздействию влаги.
- Металл. Металлические стропильные системы дороже деревянных, они используются в основном при большой площади скатов и большом весе кровельного материала. Высокая несущая способность металлического профиля или уголка позволяет увеличивать шаг между элементами каркаса без потери прочности конструкции. Чтобы снизить вероятность распространения ржавчины, применяются коррозионностойкие виды металла.
Обратите внимание! Дерево считается наиболее подходящим материалом для изготовления стропильного каркаса крыши жилых построек, так как оно обладает 3 важными качествами: легким весом, прочностью, воздухопроницаемостью. Чтобы увеличить устойчивость древесины к воздействию влаги, нужно провести обработку элементов стропильной системы глубоко проникающим антисептиком.
