Дом. Крыша. Стропильная система - начнём?

02 июня 2017 г.
Дом. Крыша. Стропильная система - начнём?

Общие сведения о стропильных системах.

Стропильная система является каркасом кровли, опирающимся на несущие конструкции строения и служащим основой для утеплительных, гидроизоляционных и кровельных материалов и, в некоторых случаях, создаёт дополнительное пространство (чердак, мансарду). О том, из каких элементов она состоит, какие бывают разновидности устройства этой конструкции, рассмотрим более детально.
Тип конструкции и размеры стропильных систем зависят от:
  • размеров здания;
  • материала стропильной фермы;
  • кровельного материала (главным образом, от его удельного веса);
  • нагрузок на кровлю в виде снега и ветра, характерных для региона;
  • предпочтений, касающихся формы кровли.
Каждый из данных факторов имеет значение для решения того, какие виды стропильной системы лучше всего подходят для конкретной ситуации.

Материалы для стропильных систем.

Самым распространенным материалом для создания стропильных систем является дерево. Обычно используют брус 150×150 миллиметров или доски 50×150 миллиметров, материал — сосна. Но если необходимо усилить конструкцию, используют более толстый брус, а доски соединяют друг с другом. Разумеется, все это относится только к частным домам, при строительстве многоэтажек и промышленных зданий применяют другие технологии.
Лучше всего использовать вылежавшийся брус, который не изменяет своей формы после создания кровли, и тогда конструкция получится более устойчивой.

Перед установкой стропила из дерева обязательно обрабатывают антибактериальными и противопожарными средствами. Антибактериальная пропитка предотвращает гниение, если элементы будут находиться во влажной среде (к примеру, под влиянием внутри кровельного конденсата). Противопожарная обработка уменьшает горючесть древесины. 

Важно! Обработку деревянных стропил рекомендуется проводить при использовании кисти. Метод распыления не способен обеспечить желаемого результата.
Никаких трудностей с обработкой стропил в настоящее время не возникает. На рынке представлен большой выбор антипиретиков и антисептиков. Также можно использовать препараты для комплексной защиты древесины. Дерево лучше обрабатывать кистью — распыление средства не позволяет добиться хорошей степени пропитки. Независимо от того, какие будут использоваться виды стропил, их можно усилить дополнительными металлическими элементами.
Стойки из металлического профиля чаще всего устанавливают под коньковыми прогонами для создания опоры — именно они наиболее подвержены нагрузкам. Однако стальные стропила нуждаются в более серьезном утеплении кровли, поскольку металл хорошо проводит холод.
Независимо от материала, из которого произведены стропила, систему собирают таким образом, чтобы ее конструкция была достаточно жесткой. По этой причине большинство видов стропильных ферм имеют треугольную форму — именно такая геометрическая фигура позволяет создавать наибольшую жесткость.

Рассмотрим, как устроена стропильная система, из каких элементов она состоит.

Конструктивные элементы крыш. 

В общем-то, все эти элементы крыш представляют собой доски, бруски и балки различной длины, формы и сечения. Рассмотрим их все по порядку.

 Мауэрлат это хвойный брус квадратного сечения, размер которого обычно составляет 100 или 150 мм. Его кладут вдоль каждой из несущих стен, прикрепляя к ним стержнями на резьбе или анкерами. Предназначение данного элемента – равномерная передача нагрузки от ног стропил к несущим стенам.

Стропильная нога - это доска, в разрезе имеющая размеры 150 мм на 50 или 100 мм. Именно из таких элементов собирается наш треугольный контур кровли, который несет всю тяжесть ветра, града, снега и прочих превратностей погоды. Чтобы достойно выдерживать эти нагрузки, стропильные ноги располагают с шагом от 0,6 до 1,2 метра. Чем более увесистой предполагается кровля, тем меньше данное расстояние. Кроме этого, шаг стропил, в некоторых случаях, будет зависеть от конструктивных особенностей используемого кровельного покрыти 

Лежень квадратный брус для этого элемента имеет такое же сечение, как и для мауэрлата – 100 х 100 или 150 х 150 мм. Его горизонтально кладут на внутреннюю несущую стену, дабы равномерно распределить нагрузку от кровельных стоек.

 Затяжка - данный элемент применяется для висячих стропильной системы. Он завершает треугольник стропильных ног, не позволяя ему расползаться.

 Стойки - брус для них берется квадратный, такой же, как для предыдущего элемента. Стойки размещаются вертикально, беря на себя нагрузку от конька и передавая ее несущей стене внутри дома.

 Подкосы - эти элементы выполняют роль передаточного звена между ногами стропил и несущими элементами. Соединив затяжку и подкосы, получают ферму – весьма крепкий элемент. Даже при наличии большого пролета ферма стойко вынесет все нагрузки.

  Обрешетка - перпендикулярно ногам стропил кладут бруски (или доски) обрешетки. Передавая всю тяжесть кровли стропильным ногам, данный элемент конструкции дополнительно их скрепляет. Предпочтительнее для обустройства обрешетки брать обрезные бруски или доски. Но за неимением лучшего сгодится и доска необрезная – но со снятой корой. Ну, а в случае мягкого кровельного покрытия (к примеру, черепица на битумной основе) обрешетку делают сплошной. Для этого берут влагостойкие фанерные листы.

 Конек крыши - это верхнее место крыши, соединяющее два ската крыши. Образуется он путем соединения стропильных ног в верхней части крыши. Он расположен горизонтально.

Свес крыши - данный элемент, выступающий от стен на расстояние примерно 40 сантиметров, не дает 

дождевым потокам намочить эти стены.

 Кобылки - эти элементы конструкции стропильной системы двухскатной крыши нужны для организации свеса крыши. Необходимость в них появляется лишь тогда, когда стропильные ноги слишком короткие, и для свеса их не хватает. Тогда эти ноги удлиняют кобылками, которые представляют собой доски несколько меньшего сечения.

 Мансардный этаж или мансарда — жилое помещение на  чердаке дома, площадью меньше нижних этажей. Крыша имеет ломаную форму. Очень часто при планировке дома люди задумываются о том, чтобы сделать мансардный этаж. Ведь мансарда позволяет значительно увеличить жилое пространство дома и 

 при этом сэкономить на строительных работах. Когда проектируется мансардный этаж, нужно учитывать, что на кровлю будет оказывать влияние не только внешняя среда, но и микроклимат здания. Поэтому необходимо, в первую очередь, выбрать кровельный материал и позаботиться об утеплении, а также надежной паро- и гидроизоляции. Также нужно учесть, что мансардный этаж должен быть соединен с коммуникациями. И нужно обратить внимание на такой аспект, как пожаробезопасность. В достоинства мансардного этажа входит то, что он позволяет экономить на отоплении, его можно достроить на уже существующем здании, можно увеличить жилую площадь за счет неиспользуемого чердачного помещения. Недостатки мансардный этаж имеет такие: снижается высота стен, вследствие скошенных потолков, предъявляются особые требования к тепло-, гидро- и пароизоляции. А также необходимо использовать мансардные окна, которые значительно дороже. Но, несмотря на это, мансардный этаж остается очень популярным. 

 Традиционные стропильные системы:

Это наиболее простые и проверенные конструкции, для создания которых достаточно минимального уровня знаний и навыков. Конструкция традиционных систем сложилась исторически в течение многих веков, поэтому их можно назвать оптимальным решением для большинства случаев. При создании традиционной системы для здания размерами не больше средних (до 80 кв. м), используется только необходимый минимум деталей, смонтированных интуитивно понятным способом.                                                    

Односкатная крыша.

Самая бюджетная система. Стропильная система кровли, состоящая из одного ската, применяется только на временных и подсобных зданиях — гараж, сарай или пристройка, терраса, навес, козырёк. Для создания такой системы ряд стропил приподнимается с одной стороны (по опорной стене) на высоту от 1/10 (уклон 10%) до 1/3 (уклон 33%) от длины проекции стропил (расстояния между опорными стенами).

Свойства такой стропильной системы редко позволяют использовать её для жилых зданий из-за ограниченной площади ската, а значит и всего здания. Несмотря на самый малый расход кровельного материала, односкатная планировка наименее эффективно организовывает подкрышное пространство. Для того чтобы обеспечить достаточную несущую способность, используют мощные балки.

Двускатная крыша.

Самый простой вид крыши для жилого дома. Стропильная система двускатной крыши представляет собой две плоскости, созданные стропилами, которые сходятся в коньке. В большинстве случаев скаты делают равными по размерам. 

Достоинства:

  1. Не требуется состыковка дополнительных плоскостей.
  2. Меньший отход кровельного материала (отсутствует подрезка под угол).
  3. Самый малый расход материала.
  4. Самый малый суммарный вес всех элементов.
  5. Мауэрлат устраивать необязательно.
  6. Большое разнообразие вариантов — от бесчердачной кровли высотой 400 мм до полноценного мансардного этажа.
  7. Разброс длины скатов — от 1 до 6 м.

Недостатки:

  1. Распределение нагрузки на две несущие стены.
  2. Вертикальный фронтон воспринимает значительную ветровую нагрузку.
  3. Расход стенового материала для фронтона (как правило, он дороже кровельного).
  4. Обычный внешний вид.
  5. Двускатная кровля деформируется быстрее, чем четырёхскатная из-за меньшего пространственного раскрепления.
  6. При большой снеговой нагрузке необходимы дополнительные опоры и уменьшение угла конька (сделать его более острым)*.

* — уменьшение угла конька возможно только путём увеличения высоты подчердачного пространства, т. к. несущие стены неподвижны.

Скаты чаще всего имеют равные размеры, но встречаются и неравноскатные крыши. Оптимальный угол конька — 90°. Двускатная стропильная система подходит для любых зданий, с облегчённым кровельным материалом (все современные материалы — металлочерепица, профиль, шифер и т. д.).

Четырёхскатная крыша.

«Производная» от двускатной крыши. Стропильная система четырёхскатной крыши сложилась исторически. Из-за применения в качестве кровельного материала глиняной черепицы, которая имеет большой вес, возникла необходимость распределения нагрузки по всем стенам и углам здания. При опоре концов стропил на мауэрлат к ним наращивают кобылки для увеличения вылета крыши и водоотвода.

В этой вариации двускатная стропильная система получает два дополнительных ската. Иными словами, фронтон заменяют скатом крыши, который имеет треугольную форму и называется «вальма». Именно поэтому четырёхскатные крыши чаще всего являются вальмовыми.

 Достоинства (в сравнении с двускатными):

  1.  Значительно большая несущая способность.
  2.  Пространственная жёсткость стропильной системы.
  3.  Нагрузка распределяется на четыре несущие стены.
  4.  Замена стенового материала кровельным — меньше нагрузки на фундамент.
  5.  Гашение ветровой нагрузки на фронтон наклонным скатом (вальмой).
  6.  Способность выдержать кровельный материал и снеговую нагрузку значительного веса.

 Недостатки:

  1. Требуется развитый навык плотника.
  2. Обязательное устройство мауэрлата.
  3. Больший расход материала стропильной системы.
  4. Больший расход кровельного материала (угловая подрезка).
  5. Больший суммарный вес всех материалов.
  6. Часть чердака недоступна из-за вальмы.

Стропильные системы, которые имеют более 4-х скатов, называют многоскатными. Они принципиально повторяют систему четырёхскатной крыши, но проектируются индивидуально, исходя из особенностей здания.

Индивидуальные стропильные системы.

В случае, когда здание имеет сложную форму в плане или сложную планировку подчердачного пространства, стропильная система превращается в сложный конструктивный элемент с комбинированными функциями. Возведение таких систем требует высокого мастерства плотника и понимания распределения нагрузки в процессе эксплуатации. Мы рассмотрим наиболее распространённые случаи комбинированной кровли.

Мансардная стропильная система.

Самая простая из индивидуальных. В основном применяется при реконструкции здания — надстройке дополнительного этажа. В этом случае между несущих стен перекидываются балки, которые служат основой перекрытия и затяжкой одновременно. По балкам устанавливается ряд вертикальных стоек высотой от 1,5 до 2,5 м. По верху балок устраиваются скаты крыши и конёк.

Преимущество такой организации чердака:

  • комбинация функций помещения;
  • уменьшение площади кровли, несущей снеговую нагрузку;
  • расширение жилой площади дома. 

Вальмовая стропильная система.

Как было сказано, вальма — треугольный скат вместо фронтона двускатной кровли. Поэтому вальмовой она называется по принципу устройства. Например, в случае, когда такой скат устраивается только с одной стороны, такая кровля называется вальмовой трёхскатной. Принцип её устройства описан в разделе о четырёхскатной кровле.

Частный случай вальмы — полувальма. Фронтон и вальма пересекаются выше уровня перекрытия. Практического смысла в таком решении нет (кроме незначительного снижения ветровой нагрузки), но здание приобретает интересный внешний вид. Комбинация вальм, козырьков и мансардных окон создаёт эффектный внешний вид.

Ещё одни частный случай вальмовой кровли — шатровая. Крыша имеет четыре ската-вальмы, которые сходятся в одной точке. Такая крыша не имеет конька и подходит только для домов квадратной формы в плане.

Купольная и сводчатая кровли.

Применяются при исторической отделке, в зданиях, представляющих художественную ценность. Стропильная система в виде купола или ангара, колпака башни или волнообразная — сама по себе произведение искусства. Здесь потребуется не просто понимание нагрузки, но и кропотливые вычисления с учётом климатических условий, особенно ветровой и снеговой нагрузок.

  Материал для крыши.

С кровельным материалом определиться довольно просто — исходя из внешнего вида. Но к выбору материала для стропильной системы следует подойти более тщательно. Традиционно её принято создавать из дерева. Это вполне объяснимо, учитывая свойства этого материала — малый вес, лёгкость обработки, относительно невысокая стоимость.

  Однако дерево имеет существенные недостатки, которые отрицательно сказываются на всей конструкции:

   - усушка. Со временем любой деревянный материал рассыхается, при этом увеличиваются размеры посадочных мест метизов. В результате крепления  ослабевают. Именно поэтому при возведении стропильной системы рекомендуют использовать не гвозди, а шурупы (саморезы).

  1.   - подверженность гниению и поражению насекомыми. Увы, это судьба всех натуральных материалов. К тому же владельцы домов редко вспоминают  о профилактической обработке дерева.

  - относительно малая несущая способность. Дерево хвойных пород не держит существенных нагрузок на срез, смятие и излом.

Что вы ищете?