Стропильные конструкции: чтобы крыша не поехала

Для любой скатной крыши необходима система несущих элементов. В противном случае кровля либо не будет держаться вообще, либо рухнет в самом ближайшем будущем.

Тот «корсет», который принимает на себя нагрузку от самого материала покрытия, и воздействующих на него нагрузок, называется стропильные конструкции.  О том, для чего они нужны, и как рассчитываются – далее в статье.

Стропильная система

Можно выбрать для своего дома очень качественный и красивый кровельный материал, но без должного каркаса установить его не получится. Этот каркас называют стропильной системой. и возводится он для любого типа скатной крыши.

Даже если кровля имеет всего один скат – покрытие крепится к несущей конструкции, которая, как правило, в этом случае представлена горизонтальными наслонными стропилами, опирающимися непосредственно на стены фасада.

Важная информация! Стропильная система – это совокупность силовых элементов крыши, воспринимающих вес кровельного материала и атмосферных нагрузок на него, и передающая эти усилия несущим конструкциям здания. Состоит из стропил, соединительных и усиливающих элементов, подстропильных конструкций и обрешеток.

Поскольку стропильная конструкция будет воспринимать на себя не только вес кровельного материала, но и ветровые нагрузки, а в зимнее время – массу лежащего снега, эти воздействия сразу закладываются в расчет необходимой мощности несущих элементов.


Вообще, из факторов, определяющих структуру стропильной системы, можно выделить:

  • Кровельный материал
  • Нормативную снеговую нагрузку для данной местности
  • Соблюдение требований по огнестойкости
  • Угол наклона кровли
  • Длину пролетов
  • Соображения долговечности
  • Особенности архитектурного решения
  • Материал, выбранный для устройства системы
  • Наличие чердака

Материал, используемый для несущих конструкций кровли, очень важен. Ведь каждый материал для крыши имеет свои прочностные характеристики, вес, коррозионную стойкость, что не может не отразиться на расчетных параметрах.

Изготовление стропильной системы производят из:

  • Дерева
  • Металла
  • Железобетона
  • Сочетания дерева и металла

Простейшая стропильная система

Железобетонные конструкции не нашли особого распространения в жилищном строительстве ввиду большого собственного веса, сложностей монтажа и отсутствия гибкости архитектурных решений .

Как правило, конструкции стропильных систем из железобетона используют при возведении производственных и общественных зданий большой площади, и в качестве покрытия используют железобетонные же плиты.

Металлические системы находят все более широкое применение, особенно для кровель со сложной конфигурацией. Им легче придать практически любую форму, они долговечны и обладают большой прочностью.

К их недостаткам можно отнести:

  • Необходимость применения специального оборудования на месте, или изготовления в заводских условиях
  • Большой вес
  • Относительно высокую стоимость

Наиболее распространенным материалом для изготовления несущих конструкций кровли по-прежнему остается дерево. Оно позволяет выполнить все требования к крыше, и проблемы возникают лишь в случае особо ломаной формы, либо чрезмерного веса материала покрытия .

Поскольку стропила изготавливаются из пиломатериалов уже столетия, свойства этой системы хорошо изучены и предсказуемы, а технология изготовления отработана до мелочей.

В частном домостроении стропильные деревянные конструкции применяются в подавляющем большинстве случаев.

Смешанные металлодеревянные конструкции – также редкость в возведении индивидуального жилья в связи со сложностями в изготовлении и монтаже.

Как правило, из дерева выполняют верхнюю часть таких конструкций, работающую на сжатие, а нижняя часть, подверженная растягивающим усилиям, производится из металла.

Как правило, этот тип систем используют при строительстве больших сооружений со значительной длиной пролета (15-20 м) – бассейнов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий.

Термины, обозначающие различные элементы стропильной системы:

  1. Стропильная нога – основной элемент, крыши, воспринимающий нагрузку от кровельного материала, и передающий ее несущим конструкциям здания – стенам или колоннам.
Служит для крепления обрешетки, на которую устанавливается покрытие
  • Мауэрлат (подстропильный брус) – деревянная обвязка, проходящая по верху стен здания, на которую опираются стропила
  • Подкос – распорка между верхним и нижним поясами стропильной системы, работающая на сжатие
  • Стойка (опора) – силовой элемент, через который конструкция стропильная передает давление от стропильных ног на внутренние несущие конструкции (стены или колонны)
  • Прогон – брус, прокладываемый по стойкам, на который опираются стропильные ноги, в том числе – и в тех местах, где стоек нет
  • Лежень – брус, проложенный по несущим внутренним стенам или колоннам, воспринимающий нагрузку от стоек, в том числе – на тех участках, где нет капитальной конструкции (в случае с колоннами)
  • Распорка – элемент, работающий на сжатие, и препятствующий схлопыванию и сдвигу внутрь подкосов и стоек
  • Затяжка (ригель) – элемент, воспринимающий нагрузку стропильных ног в горизонтальной плоскости
  • Сложная стропильная система из металла

    В случае висячих стропил в конструкцию добавляются еще два элемента: стяжка 2, которая препятствует «разбеганию» стропильных ног в стороны под весом кровли, и бабка 4, которая похожа на стойку, но работает по другому принципу.

    Подкосы 5 под действием веса кровли растягивают бабке, а она, в свою очередь, передает это усилие стяжке, одновременно компенсируя растяжение последней.

    Наслонные стропила

    Существуют две общепринятых схемы организации стропильной системы скатной кровли. Первая из них – это наслонная стропильная конструкция.

    Она применяется при организации кровель для сравнительно небольших зданий, с размерами пролета (расстоянием между несущими конструкциями):

    • до 6 м– без установки внутренних опор (стоек)
    • до 12 м– с установкой одной стойки на несущие конструкции (причем стойка не обязательно устанавливается точно по центру стропильной системы – она может быть смещена ассиметрично к одной из стен)
    • до 15 м– с установкой двух опор

    Наслонными этот вид стропил называют, поскольку они накладываются сверху на мауэрлат, а также, если есть коньковый брус (прогон) – продольный элемент, связывающий между собой вершины всех стропильных ферм.

    Ферма – единичный элемент системы, состоящий из пары стропил и опорных/связующих элементов между ними. Эта система монтируется в зданиях малой ширины, либо имеющих несущие конструкции внутри.

    Характерная особенность наслонных стропил – малый вес конструкции и небольшой расход пиломатериалов.

    Также они (особенно при отсутствии стоек) удобны для организации мансардного этажа, так как не имеют элементов, идущих параллельно перекрытию на небольшой высоте.

    Совет!

    Не стоит использовать наслонные стропила (во всяком случае, в «чистом» виде) для устройства кровель из тяжелых материалов покрытия, в частности – минеральных (черепица, асбестоцементный лист, сланец).

    Это вызовет необходимость применения бруса и доски большого сечения, а также – установки мощных откосов, стоек, ригелей.

    Висячие стропила

    Элементы висячих стропил

    Второй тип — висячая конструкция стропил. Она названа так, поскольку концы стропил опираются только на внешние несущие стены, без промежуточных опор внутри здания.

    Поскольку под действием веса крыши на стропильные ноги возникают распирающие нагрузки на стены здания, стропила снабжают стяжкой, которая компенсирует возникающее усилие.

    При необходимости, используются вспомогательные элементы – подкосы, бабки и стойки. С помощью висячих стропил можно создавать пролеты длиной до 20 м и даже более.

    Комбинированные варианты

    В случаях особо сложной формы кровли, или использования тяжелых материалов покрытия, применяют конструкции стропильные комбинированные – специальные  фермы .

    Они могут быть выполнены в виде конструкции одного вида (наслонного или висячего), а могут – включать в себя комбинацию обоих на разных участках фермы.

    Также встречаются кровли, где «чистые» висячие и наслонные фермы чередуются: наслонные используются в тех местах, где под кровлю выходит несущая конструкция, а висячие – в тех точках, где ее нет.

    Это позволяет равномерно распределить нагрузку и создать скаты необходимой величины и длины, при этом не выходя за пределы выбранной формы кровли.

    Важная информация!

    При организации двускатной кровли в обязательном порядке фермы любой конструкции связываются вдоль крыши прогонами по каждому ряду стропил, либо – диагональными перевязками соседних ферм.

    Образцы комбинированных ферм

    Возможно изготовление стропильных конструкций по месту, непосредственно при монтаже стропильной системы, сборка на земле, с последующим подъемом на крышу, либо в условиях заводского производства.

    Два последних варианта привлекательны достижением геометрической точности всех блоков, зато монтаж по месту позволяет учесть все нюансы данной конкретной кровли.

    Существенное значение имеет шаг стропил – расстояние между соседними фермами. Она варьируется в пределах между 0, 8 –2 м, и зависит от типа фермы, сечения стропил и материала кровельного покрытия, определяется расчетным путем.

    Помочь в определении шага может следующая таблица:

    Определение шага стропил

    Дереву нужна защита

    Поскольку пиломатериалы имеют сравнительно низкую биологическую стойкость, гигроскопичны и склонны к загниванию и повреждению вредителями, а также легкогорючи, им необходима защита .

    При соблюдении несложных правил можно быть уверенным, что ремонт стропильной конструкции не потребуется на весь период ее эксплуатации (по нормативу – 50 лет).

    Предохранение крыши от преждевременного старения заключается в следующих мероприятиях:

    • обработка антисептиками, гидро- и огнезащитными пропитками
    • устройство гидроизолирующих прокладок в местах соприкосновения дерева с металлом или стеновыми материалами
    • предупреждение протечек кровли
    • поддержание сохранности гидро- и пароизолирующих слоев крыши
    • обеспечение надлежащей вентиляции подкровельного пространства

    Несущий каркас крыши – важнейший элемент здания. От его надежности зависит в значительной мере и атмосфера внутренних помещений, и срок жизни самого сооружения.

    Поэтому, выбраны ли для дома классические деревянные стропильные конструкции, или более экзотический металл – крыша требует тщательного расчета и не менее качественной установки.

    По материалам сайта: http://krovlyakryshi.ru