Дом. Крыша. Стропильная система — начнём?

Общая информация о стропильных конструкциях

Стропильная система представляет собой каркас крыши, который опирается на несущие элементы здания и служит основанием для утеплителя, гидроизоляции и кровельных материалов. В некоторых случаях она также создает дополнительное пространство (чердак или мансарду).

Далее мы подробно рассмотрим, из каких компонентов она состоит и какие существуют варианты устройства этой конструкции.

Тип и размеры стропильных систем зависят от следующих факторов:

• габариты здания;
• материал стропильной фермы;
• тип кровельного покрытия (в основном его удельный вес);
• снеговые и ветровые нагрузки, характерные для данной местности;
• предпочтения по форме крыши.

Каждый из этих параметров важен при выборе оптимального вида стропильной системы для конкретного случая.

Материалы для изготовления стропильных систем

Наиболее распространенным материалом для стропильных систем является древесина. Обычно используется брус 150×150 мм или доски 50×150 мм из сосны. При необходимости усиления конструкции применяют более толстый брус или соединяют доски между собой. Это относится только к частным домам, для многоэтажных и промышленных зданий используются другие технологии.

Предпочтительно использовать выдержанный брус, который не деформируется после монтажа кровли, что обеспечивает большую устойчивость конструкции.

Перед установкой деревянные стропила обязательно обрабатывают антисептиками и огнезащитными составами. Антисептическая пропитка предотвращает гниение при воздействии влаги (например, конденсата внутри кровли). Огнезащитная обработка снижает горючесть древесины.

Важно! Рекомендуется обрабатывать деревянные стропила кистью. Метод распыления не обеспечивает необходимого результата.

В настоящее время обработка стропил не вызывает затруднений. На рынке представлен широкий ассортимент антипиренов и антисептиков. Также доступны средства комплексной защиты древесины. Лучше наносить защитные составы кистью - распыление не позволяет добиться хорошей пропитки. Независимо от типа используемых стропил, их можно усилить дополнительными металлическими элементами.

Стойки из металлического профиля чаще всего устанавливают под коньковыми прогонами для создания опоры - они наиболее подвержены нагрузкам. Однако стальные стропила требуют более тщательного утепления кровли, так как металл хорошо проводит холод.

Независимо от материала стропил, система собирается таким образом, чтобы обеспечить достаточную жесткость конструкции. По этой причине большинство видов стропильных ферм имеют треугольную форму - такая геометрическая фигура обеспечивает наибольшую жесткость.

Рассмотрим подробнее устройство стропильной системы и ее основные элементы.

Конструктивные элементы крыш

В целом, все эти элементы крыш представляют собой доски, бруски и балки различной длины, формы и сечения. Рассмотрим их последовательно.

Мауэрлат - это хвойный брус квадратного сечения, обычно размером 100 или 150 мм. Его укладывают вдоль каждой несущей стены, крепя к ним резьбовыми стержнями или анкерами. Его назначение - равномерно распределять нагрузку от стропильных ног на несущие стены.

Стропильная нога - это доска сечением 150 мм на 50 или 100 мм. Из этих элементов формируется треугольный контур кровли, несущий всю тяжесть атмосферных воздействий. Для эффективного распределения нагрузок стропильные ноги располагают с шагом от 0,6 до 1,2 метра. Чем тяжелее кровля, тем меньше это расстояние. Кроме того, шаг стропил может зависеть от особенностей используемого кровельного покрытия.

Лежень - квадратный брус такого же сечения, как мауэрлат - 100×100 или 150×150 мм. Его горизонтально укладывают на внутреннюю несущую стену для равномерного распределения нагрузки от кровельных стоек.

Затяжка - этот элемент применяется в висячих стропильных системах. Он замыкает треугольник стропильных ног, предотвращая их расхождение.

Стойки - для них используется квадратный брус такого же сечения, как для предыдущего элемента. Стойки устанавливаются вертикально, принимая на себя нагрузку от конька и передавая ее на внутреннюю несущую стену.

Подкосы - эти элементы выполняют роль передаточного звена между стропильными ногами и несущими элементами. Соединение затяжки и подкосов образует ферму - очень прочный элемент. Даже при большом пролете ферма способна выдержать значительные нагрузки.

Обрешетка - перпендикулярно стропильным ногам укладывают бруски (или доски) обрешетки. Передавая всю тяжесть кровли на стропильные ноги, этот элемент конструкции дополнительно их скрепляет. Для обустройства обрешетки предпочтительнее использовать обрезные бруски или доски. При отсутствии лучшего варианта можно использовать и необрезную доску - но с удаленной корой. В случае мягкого кровельного покрытия (например, битумной черепицы) обрешетку делают сплошной, используя влагостойкие фанерные листы.

Конек крыши - это верхняя часть крыши, соединяющая два ската. Он образуется при соединении стропильных ног в верхней части крыши и расположен горизонтально.

Свес крыши - этот элемент, выступающий от стен примерно на 40 сантиметров, защищает стены от дождевых потоков.

Кобылки - эти элементы конструкции стропильной системы двухскатной крыши необходимы для формирования свеса крыши. Они используются, когда стропильные ноги слишком короткие и не хватает длины для создания свеса. В таком случае стропильные ноги удлиняют кобылками - досками несколько меньшего сечения.

Мансардный этаж или мансарда - жилое помещение на чердаке дома, площадь которого меньше нижних этажей. Крыша имеет ломаную форму. Часто при планировании дома рассматривается вариант создания мансардного этажа. Мансарда позволяет значительно увеличить жилое пространство дома и при этом сэкономить на строительных работах. При проектировании мансардного этажа необходимо учитывать, что на кровлю будет влиять не только внешняя среда, но и микроклимат здания. Поэтому необходимо, в первую очередь, выбрать кровельный материал, утеплитель и звукоизоляцию, а также обеспечить надежную паро- и гидроизоляцию.

Также нужно учесть, что мансардный этаж должен быть подключен к инженерным коммуникациям. Особое внимание следует уделить пожарной безопасности.

Преимущества мансардного этажа включают экономию на отоплении, возможность достройки на уже существующем здании, увеличение жилой площади за счет неиспользуемого чердачного пространства. К недостаткам можно отнести: уменьшение высоты стен из-за скошенных потолков, повышенные требования к тепло-, гидро- и пароизоляции. Кроме того, необходимо использовать более дорогие мансардные окна. Тем не менее, мансардный этаж остается очень популярным решением.

Традиционные стропильные системы:

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

Вот переписанный текст с сохранением HTML разметки:

Крыша с одним скатом

Наиболее экономичный вариант. Стропильная конструкция с одним скатом обычно используется для временных и вспомогательных построек - гаражей, сараев, пристроек, веранд, навесов и козырьков. При создании такой системы ряд стропил поднимается 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).

Параметры такой стропильной системы редко позволяют применять её для жилых строений из-за ограниченной площади ската, а следовательно, и всего здания. Несмотря на минимальный расход кровельных материалов, односкатная конструкция наименее эффективно организует пространство под крышей. Для обеспечения достаточной несущей способности применяются массивные балки.

Крыша с двумя скатами

Наиболее популярный тип крыши для жилых домов. Стропильная система двускатной крыши состоит из двух плоскостей, образованных стропилами, которые соединяются в коньке. В большинстве случаев скаты делают одинаковыми по размерам.

Преимущества:

• Отсутствие необходимости в стыковке дополнительных плоскостей.
• Меньше отходов кровельного материала (нет подрезки под угол).
• Минимальный расход материалов.
• Наименьший общий вес всех элементов.
• Мауэрлат не обязателен.
• Широкий выбор вариантов - от бесчердачной кровли высотой 400 мм до полноценного мансардного этажа.
• Диапазон длины скатов - от 1 до 6 м.

Недостатки:

• Нагрузка распределяется только на две несущие стены.
• Вертикальный фронтон испытывает значительную ветровую нагрузку.
• Требуется больше стенового материала для фронтона (обычно он дороже кровельного).
• Типичный внешний вид.
• Двускатная кровля деформируется быстрее, чем четырёхскатная из-за меньшего пространственного укрепления.
• При сильной снеговой нагрузке возможно образование снежных карманов в ендовах.

Четырехскатная крыша

Этот тип крыши также называют шатровым или вальмовым. Он представляет собой усложненную версию двускатной крыши, где к основным скатам добавляются еще два треугольных ската (вальмы) со стороны торцов здания. Такая конструкция обеспечивает лучшую устойчивость к ветровым нагрузкам и более эффективно отводит осадки.

Преимущества:

• Высокая устойчивость к ветровым нагрузкам.
• Эффективный отвод осадков.
• Более эстетичный внешний вид по сравнению с двускатной крышей.
• Возможность создания мансардного этажа.

Недостатки:

• Более сложная и дорогостоящая конструкция по сравнению с двускатной крышей.
• Требует больше материала и трудозатрат при монтаже.
• Сложнее в обслуживании и ремонте.

Выбор типа стропильной системы зависит от многих факторов, включая климатические условия, архитектурные предпочтения, бюджет и планируемое использование подкровельного пространства. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, которые следует тщательно взвесить перед принятием окончательного решения.

Другие виды стропильных систем

Мансардная крыша

Мансардная крыша представляет собой разновидность двускатной или четырехскатной крыши с изломом ската. Это позволяет максимально эффективно использовать подкровельное пространство для жилых помещений.

Преимущества:

• Максимальное использование подкровельного пространства.
• Возможность создания дополнительной жилой площади без увеличения высоты здания.
• Оригинальный внешний вид.

Недостатки:

• Сложность конструкции и монтажа.
• Повышенные требования к теплоизоляции и гидроизоляции.
• Необходимость использования специальных мансардных окон.

Многощипцовая крыша

Многощипцовая крыша состоит из нескольких двускатных крыш, соединенных между собой. Часто используется для домов сложной формы.

Преимущества:

• Подходит для зданий сложной конфигурации.
• Оригинальный архитектурный облик.
• Хорошее распределение снеговой нагрузки.

Недостатки:

• Сложность проектирования и монтажа.
• Высокая стоимость материалов и работ.
• Большое количество ендов, требующих особого внимания при гидроизоляции.

Арочная крыша

Арочная крыша имеет форму полукруга или части окружности. Часто используется в промышленных зданиях, но также может применяться в жилом строительстве для создания уникального дизайна.

Преимущества:

• Высокая прочность конструкции.
• Эффективное распределение нагрузок.
• Уникальный внешний вид.

Недостатки:

• Сложность проектирования и монтажа.
• Ограниченный выбор кровельных материалов.
• Высокая стоимость.

При выборе типа стропильной системы важно учитывать не только эстетические предпочтения, но и климатические условия региона, особенности архитектуры здания, бюджет проекта и планируемое использование подкровельного пространства. Каждый тип крыши имеет свои уникальные характеристики, которые могут быть как преимуществами, так и недостатками в зависимости от конкретной ситуации.

Особенности монтажа стропильных систем

Независимо от выбранного типа стропильной системы, существуют общие принципы и правила монтажа, которые необходимо соблюдать для обеспечения надежности и долговечности конструкции.

Подготовительные работы

• Тщательный расчет нагрузок и подбор сечений элементов конструкции.
• Выбор качественных материалов, соответствующих проектным требованиям.
• Обработка деревянных элементов антисептиками и антипиренами.
• Проверка геометрии стен и перекрытий, на которые будет опираться стропильная система.

Основные этапы монтажа

1. Установка мауэрлата (если предусмотрен проектом).
2. Монтаж стропильных ног.
3. Установка коньковой балки (прогона).
4. Монтаж стоек, подкосов и ригелей (для сложных конструкций).
5. Устройство обрешетки.
6. Монтаж кровельного покрытия.

Важные аспекты при монтаже

• Обеспечение надежного крепления всех элементов конструкции.
• Соблюдение проектных углов наклона скатов.
• Создание вентиляционного зазора между кровельным покрытием и утеплителем.
• Правильная укладка гидро- и пароизоляционных материалов.
• Учет температурного расширения материалов.
• Использование саморезов, не гвоздей.

Современные тенденции в проектировании стропильных систем

В последние годы в области проектирования и строительства стропильных систем наблюдаются следующие тенденции:

• Использование современных материалов: применение легких и прочных композитных материалов, металлических конструкций с антикоррозийным покрытием.
• Энергоэффективность: разработка конструкций, позволяющих максимально эффективно утеплить кровлю и снизить теплопотери.
• Экологичность: использование экологически чистых материалов и технологий, минимизирующих негативное воздействие на окружающую среду.
• Автоматизация проектирования: применение специализированного программного обеспечения для расчета и проектирования стропильных систем.
• Интеграция солнечных панелей: разработка конструкций, позволяющих эффективно размещать солнечные панели на кровле.
• Prefab-технологии: изготовление элементов стропильной системы на заводе с последующей быстрой сборкой на месте строительства.

Эти современные подходы позволяют создавать более эффективные, долговечные иэкологичные стропильные системы, отвечающие современным требованиям строительства и эксплуатации зданий.

Обслуживание и ремонт стропильных систем

Правильное обслуживание стропильной системы крайне важно для обеспечения её долговечности и надежности. Вот некоторые ключевые аспекты:

Регулярный осмотр

• Проводить визуальный осмотр стропильной системы не реже двух раз в год (весной и осенью).
• Обращать внимание на признаки протечек, деформации элементов, появление плесени или грибка.
• Проверять состояние креплений и узлов соединения элементов.

Профилактические меры

• Регулярно очищать кровлю от листьев, веток и других загрязнений.
• Обновлять защитные покрытия деревянных элементов каждые 3-5 лет.
• Проверять и при необходимости восстанавливать вентиляцию подкровельного пространства.

Ремонтные работы

• При обнаружении протечек немедленно устранять их причину.
• Заменять поврежденные или деформированные элементы конструкции.
• Усиливать конструкцию при увеличении нагрузок (например, при смене кровельного покрытия на более тяжелое).

Заключение

Стропильная система является ключевым элементом любого здания, обеспечивающим надежность и долговечность кровли. Правильный выбор типа стропильной системы, качественный монтаж и регулярное обслуживание позволяют создать надежную и эффективную конструкцию, которая будет служить долгие годы.

При проектировании и монтаже стропильной системы важно учитывать множество факторов, включая климатические условия, архитектурные особенности здания, планируемые нагрузки и требования к энергоэффективности. Использование современных материалов и технологий позволяет создавать более совершенные конструкции, отвечающие самым высоким стандартам качества и безопасности.

Независимо от выбранного типа стропильной системы, ключевыми факторами её долговечности являются качество используемых материалов, точность расчетов, профессионализм монтажа и регулярное обслуживание. Соблюдение этих принципов позволит обеспечить надежную защиту здания от атмосферных воздействий и создать комфортные условия для проживания или работы.