Стропила кровли скатных крыш. Стропильные системы наслонного и висячего типа. Влияние формы крыши на тип стропильной системы

В загородном доме чаще всего устраивают скатную крышу, однако это не всегда простая работа. Здесь нужно обладать не только определенными навыками, но и знаниями о том, как должно выполняться устройство стропильной системы крыши. Конечно, существует еще и утепление, отделка и кровля, но стропила являются той основой, без которой остальные элементы о качестве остальных элементов говорить не имеет смысла.

Порядок устройства стропильных конструкций

Главными составляющими в этом случая являюcтся сами стропильные фермы и обрешетка. Кровля – это лишь слой финишного покрытия и материалы, которые необходимы для обеспечения соответствующего микроклимата в чердачном помещении. Вид стропильных конструкций зависит от типа кровли. Для односкатных крыш используется наиболее простая разновидность, которая предполагает отсутствие каких-либо сложных решений, поскольку для создания подобной конструкции на постройке шириной до 5 метров не достаточно лишь уложить стропила, оперев их на противоположные стены.

В этой ситуации под термином стропила подразумевается брус или доски, которые будут выступать в роли «скелета» крыши и удерживать вес кровельного материала и утеплителя. В других же случаях стропила могут быть составными и собираться из отдельных элементов – стропильных ног.

Перед тем, как выбрать тот или иной тип стропильной системы нужно выполнить соответствующий расчет.

Как рассчитать стропильные конструкции

Крыша сможет прослужить долго только в том случае, когда учитываются все нагрузки, действующие на неё. Если их несколько и воздействие производится обособлено, то все они суммируются. В общем случае нужно складывать массу обрешетки, снеговую и ветровую нагрузки, вес кровельного материала, а также слоев утепления и гидроизоляции.

Выполнить расчет элементов стропильной системы можно своими силами, если вы разбираетесь в данном вопросе, или же обратиться к специалисту. Проектировщик сделает все быстро, качественно, но не бесплатно. В пользу второго варианта нужно отметить, что здесь не потребуется корпеть над СНиП, изучая различные приложения и изменения в стандарте, а также осваивать современное ПО, необходимое для проведения расчетов.

Еще одним недостатком выполнения самостоятельных расчетов является то, что в случае какой-либо ошибки, винить можно только себя, а в случае с крышей это может привести к достаточно большому расходу стройматериалов. Рассмотрим каждый из типов нагрузки по отдельности.

Расчет снеговой нагрузки

Одной из самых больших опасностей для крыши является выпадение большого количества снега, поскольку это приведет к созданию настоящего сугроба, если наклон скатов недостаточно большой. Слабыми местами являются ендовы, выходы слуховых окон и т.д. Под ними шаг стропил выбирается минимальным, чтобы повысить прочность конструкции в том случае, когда снег все же начнет скапливаться. Для проведения расчетов вес сугроба рассчитывается с коэффициентом 0.7. Для компенсации давления снежной массы в ендовах и вблизи каких-либо выступающих над поверхностью крыши конструкций используется сплошная обрешетка, а гидроизоляционный слой делается усиленным.

Вторая сложность заключается в том, что снежный мешок постепенно будет перемещаться по скату и доберется до карнизного свеса. Если вы сделаете данный элемент слишком большим, то вполне ожидаемым явлением будет повреждение карниза или его частичное разрушение.

В случае с карнизом лучше всего ориентироваться на те цифры, которые рекомендует использовать производитель кровельного материала.

Рассчитывать снеговую нагрузку нужно с учетом направлений преобладающих ветров и уклона крыши. Здесь используют специальный коэффициент. Например, если угол наклона крыши 20 градусов, а количество скатов – два, то для наветренной стороны выбирают m=0.75, а с подветренной m=1.25. Таблица значений данного параметра приведена в СНиП 2.01.07. Если угол наклона крыши более 60 градусов, то этот коэффициент учитывать не требуется. Таким образом, для обеспечения надежности конструкции крыш, стропильные системы которых создаются своими руками, нужно учесть полную снеговую нагрузку. Она вычисляется по формуле Q1 = Q*m, где Q – это ожидаемая нагрузка от снега, а m – табличное значение. Существует еще такое понятие, как нормативная снеговая нагрузка. Она рассчитывается следующим образом: Q2 = 0.7*Q1. Если снег сносится ветром, то это тоже требуется учитывать.

Для ветреных районов существует поправка, вносимая в формулу: C=0.85. Она действует в том случае, когда скорость ветра превышает 4 м/с при наклоне скатов в диапазоне от 12 до 20 градусов. Стоит сказать, что учитывается поправка только тогда, когда среднемесячная температура зимой ниже -5С.

Расчет ветровой нагрузки

Для того чтобы противостоять снеговой нагрузке потребуется достаточно прочная стропильная система и надежная обрешетка, а также конструкция, которая создается только после проведения тщательных расчетов, но с ветровой нагрузкой ситуация несколько иная. Проблема здесь не в том, чтобы защитить крышу от продавливания, а в надежной ее фиксации. Ветер скорее сорвет крышу, если крепление стропил было недостаточно надежным.

Чем выше крыша и больше углы ее наклона, тем сильнее ветровая нагрузка. Однако следует различать давление ветра и подъемную силу.

Давление ветер оказывает при больших углах наклона конструкции, а при малых углах скатов возникает подъемная сила, которая при сильном ветре может превратить вашу крышу в планер и унести. Вычисляется коэффициент сопротивления ветровой нагрузке по следующей формуле: Wp=C*W*k, где C – аэродинамический коэффициент, используемый при расчетах сил, действующих на наветренные и подветренные скаты, W – давление ветра, а k – поправочный коэффициент. Последние два параметра можно получить из специальных таблиц, которые приведены в СНиП. Параметр C бывает больше или меньше нуля. Положительный он в том случае, когда ветер давит на поверхность ската, а отрицательный – когда воздух плавно стекает при небольшом угле наклона.

Для противодействия усилиям, развиваемым ветром, нужно надежно фиксировать элементы конструкции крыши. Например, используются металлические штыри, вмурованные в стены, к каждому из которых привязывается стропильная нога с использованием вязальной проволоки.

Если в том районе, где возводится дом, нет сильных ветров, то привязывать стропильные ноги можно через одну, поскольку такой способ крепления позволит защитить крышу от случайных сильных порывов.

Вычисление постоянной нагрузки

Собственный вес материала финишного покрытия оказывает не меньшее влияние, чем другие факторы. Более того, масса тяжелого кровельного покрытия действует на стропила постоянно. Стоит отметить, что чем больше вес 1м2 материала для кровли, тем выше нужен угол наклона кровли. Наибольший вес имеет цементная и керамическая черепица, а наименьший – различные рулонные материалы. Соответственно выбирается и уклон крыши для них, однако есть и исключения из этого правила. Например, металлочерепица и фальцевые кровли, наклон которых может составлять 1:5.

Выбор конструкции стропильной системы производится только после подбора подходящего типа кровли и выполнения всех перечисленных выше расчетов. Кроме того, нужно учесть и тип покрытия, поскольку с ростом его удельного веса увеличивается толщина стропильной системы. Как правило, разрабатывается план стропил, учитывающий все подобные нюансы, а также толщину обрешетки.

Специалисты рекомендуют первым делом выбирать наиболее привлекательные в каждом случае варианты кровельных материалов, поскольку под разные покрытия используются разные типы обрешетки, а она вносит немалый вклад в постоянную нагрузку, действующую на стропила.

В процессе расчетов нужно не забывать и про утеплитель, вес которого тоже будет немалый. В том случае, когда планируется создавать мансарду, следует учесть и массу материала, который потребуется для выполнения внутренней обшивки чердачного помещения.

Подвижные крепления стропил

Деревянные постройки имеют склонность к усадке, поэтому крышу для них следует монтировать на специальные крепления. Изменение размеров отдельных элементов приводит к возникновению напряжений, которые могут вызвать разрушение конструкции. Для этого место крепления стропильной ноги и мауэрлата или бревна требуется создавать так, чтобы стропило могло двигаться перпендикулярно стене. Использование скользящей опоры для стропил позволяет добиться необходимого результата. Подобные крепления бывают двух типов – открытые и закрытые. В первом случае используется уголок, одна из сторон которого загнута и удерживает второй элемент. Г-образная часть крепления фиксируется к направляющей, а второй элемент соединяется с мауэрлатом.

Если мауэрлат имеет округлую поверхность, то на ней вырезают площадку, позволяющую расположить крепление. Установка выполняется так, чтобы подвижный элемент мог перемещаться по всей длине направляющей.

Когда уклон крыши невелик, используют всего одно крепление на каждую стропильную ногу, а для больших углов стропильные балки в месте контакта с мауэрлатом удерживаются креплениями с двух сторон.

Альтернативой открытому креплению является закрытое, где подвижная часть надежно зафиксирована. Главное отличие подобного крепежа в том, что он монтируется целиком, в то время как открытый может быть смонтирован отдельно, а затем уже собран.

Все подобные крепления изготавливаются методом штамповки из нержавеющей стали. Величина свободного хода зависит от компании-производителя и находится в пределах от 6 до 16 см. Количество отверстий для крепления направляющей тоже различается.

Влияние формы крыши на тип стропильной системы

Мы уже говорили выше о том, как те или иные особенности крыши влияют на особенности внутреннего ее строения, поэтому ниже приведем различные варианты конструкций для двухскатных и вальмовых крыш. Для двускатных вариантов чаще всего используют самый простой, но, тем не менее, действенный вариант, который обеспечивает достаточную надежность крыши. В данном случае речь идет о нежилом чердачном помещении.

Конструкция крыши образуется двумя скатами и двумя фронтонами. Скаты создаются стропильными ногами, опирающимися на 3 точки: конек, подстропильная нога и мауэрлат. Сам коньковый прогон выполняется из бруса и поддерживается с помощью стоек. Стойки опираются на лежень. Для того чтобы снизить нагрузку, передаваемую на стены, устройство стропил производят с использованием затяжек.

Этот элемент выполняется из бруса, причем его толщина зависит от высоты установки. Самая тонкая затяжка может располагаться в нижней части конструкции, а с ростом высоты нужно увеличивать и прочность данного элемента.

Существует как минимум 4 основных типа систем стропил для двухскатных кровель, которые мы рассмотрели в статье «Конструкция крыш: стропильные системы и их строительство», поэтому здесь мы не будем останавливаться на данном вопросе.

Вальмовые крыши пользуются сегодня не меньшим спросом, поэтому отметим основные особенности их устройства. Здесь используется три типа стропил:

• обычные. Это элементы конструкции скатов, которые опираются на коньковый брус и мауэрлат;
• вальмовые. Короткие стропила опираются на диагональные элементы. Их верхние части соединяются с частями стропильных ног, расположенных на соответствующей позиции на главных скатах;
• диагональные. Их всего четыре и они опираются на углы постройки нижними частями, а верхними соединяются с коньковым брусом. В качестве альтернативного варианта часто используется крепление к доске, расположенной на крайних стропилах главных скатов.

Если вы планируете построить новую крышу для дома или отремонтировать старую, то приведенная здесь информация поможет выполнить эту работу с минимумом проблем, а для получения дополнительной информации про узлы стропильной системы вы можете изучить другие статьи, представленные на нашем сайте.

Кровельные конструкции – один из сложнейших в проектировании, монтаже узлов жилого сооружения. Кровля первой принимает на себя «удар», защищая дом от осадков, ветра и холода, поэтому от ее герметичности, долговечности, качества зависит комфорт всех домочадцев. Основа надежной крыши – стропильная система, которая придает конструкции форму, задает оптимальный уклон, а также служит для крепления гидроизоляционного материала. Состав и взаимное расположение элементов каркаса зависят от конфигурации кровли. В этой статье мы расскажем, какие виды стропильных систем бывают, а также чем они отличаются друг от друга.

Стропильная система – совокупность опорных элементов, поддерживающих геометрию крыши, каркас кровельной конструкции, придающий ей жесткость, нужный уклон. Состав, толщину сечения, расположение частей «костяка» кровли определяют с помощью расчетов, учитывающих постоянные и временные нагрузки. Стропильный каркас выполняет следующие функции, определяющие функциональность крыши:

1. Задает геометрию, уклон. Стропильные ноги каркаса придают крыше необходимый угол наклона и форму, способствующие облегченному сходу снега или атмосферных осадков с поверхности. Именно от каркаса зависит, сколько щипцов или скатов будет иметь кровля, а значит именно этот элемент конструкции определяет ее внешний вид.
2. Служит основанием для крепления гидроизоляционного материала. Обрешетка стропильного каркаса используется для фиксации финишного покрытия крыши.
3. Равномерно распределяет вес крыши. Взаимосвязанные элементы стропильной системы равномерно распределяют, а затем перенаправляют нагрузку от финишного покрытия и вес снежной массы между несущими стенами сооружения, не допуская перекоса или деформации конструкции.
4. Обеспечивает функционирование кровли. Строение каркаса, учитывающее особенности устройства крыши и кровельного покрытия, обеспечивает поддержку, аэрацию и защиту от конденсата.

Учтите, что грамотно спроектированная стропильная система – залог долговечности, надежности и механической прочности крыши, поэтому ее проектирование и монтаж доверяют профессиональным архитекторам. Опытные мастера считают, что качественный каркас намного важнее финишного кровельного покрытия, поэтому экономить на нем не стоит.

Критерии выбора

Устройство стропильной системы отличается большим количеством вспомогательных элементов и повышенной сложностью. Оно составляется согласно расчету постоянных и временных нагрузок, действующих на конструкции, проекту, учитывающему выбранный кровельный материал, а также факторы внешней среды. При выборе вида стропильного каркаса принимают во внимание следующие критерии:

• Климатические условия в регионе, где ведется строительства. Чтобы кровля выдержала вес снега и воды во время обильных ливней, определяется среднегодовое количество осадков в зимний и летний период.
• Ветровая нагрузка. Для выбора оптимальной конструкции кровли определяют преобладающую розу ветров в районе строительства, а также учитывают среднюю скорость воздушных порывов.
• Характер использования пространства под кровлей. На этом этапе определяется, будет ли оборудоваться жилая мансарда в подкровельном помещении или неотапливаемый чердак.
• Разновидность финишного покрытия. Для каждого материала рассчитывается оптимальный угол наклона скатов, учитывающий его форму и способ крепления.
• Бюджет застройщика. Стропильная система – одна из самых затратных по материалу и работе часть конструкции крыши, поэтому вид определяют финансовые возможности застройщика.

Опытные мастера считают, что бороться с природой бесполезно, вы все равно останетесь в проигрыше, поэтому во главу угла при выборе типа стропильного каркаса ставят климатические условия в местности, где ведется стройка. Если регион ветреный, то угол наклона скатов делают пологим, а если снежный – более крутым.

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:

1. 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.
2. 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.

Устройство

Устройство стропильной системы крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые поддерживая друг друга, придают конструкции жесткость, необходимую прочность, а также распределяю вес кровельного материала равномерно между несущими опорами. Состав каркаса, величина сечения отдельных элементов и их размещение зависят от типа финишного покрытия, уклона ската и способа использования подкровельного пространства. Обычно каркас состоит из:

• Мауэрлата. Мауэрлатом называют подстропильный брус, который крепится поверх верхнего венца или ряда несущих стен дома. Он изготавливается из прочной, твердой древесины хвойных пород. Крепят мауэрлат с помощью длинных металлических шпилек или анкерных болтов.
• Леженя. Лежнем называют мауэрлатный брус, расположенный не на внешних несущих стенах, а на внутренних перегородках. На лежень устанавливают центральные стойки, поддерживающие конек крыши.
• Стоек. Стойками называют вертикальные опорные элементы, которые поддерживают коньковый прогон или центральную часть стропильных ног каркаса.
• Стропил. Стропильные ноги опираются на мауэрлат и коньковый прогон, располагаясь под углом к основанию кровли.
• Ригеля и затяжки. Эти терминами называют горизонтальные элементы каркаса, стягивающие между собой попарно стропильные ноги. Ригель располагается в верхней части стропил, прямо под коньком, он толще и прочнее затяжки, размещающейся гораздо ниже.
• Подкосов. Подкос устанавливают под углом к стропилам, чтобы предотвратить их прогибание под действием собственного веса. Одним концом они упираются в ногу, а вторым – в стойку или затяжку.

Важно! Самая простая стропильная система состоит только из мауэрлата, стропил и конькового прогона. С увеличением сложности кровли повышается количество дополнительных элементов, упрочивающих конструкцию, а также компенсирующих нагрузки на прогиб и распирание.

Виды

Конфигурация каркаса крыши зависит от архитектурных особенностей перекрываемого сооружения. Кровля должна учитывать количество несущих опор внутри или снаружи дома, чтобы равномерно распределить ложащуюся на них нагрузку. Различают следующие виды стропил:

Учтите, что финальный вид стропильного каркаса из деревянных или металлических элементов зависит от количества скатов и разновидности крыши. Наиболее простыми вариантами считают односкатную и двухскатную кровлю, а сложными – вальмовую, полувальмовую, шатровую.

Видео-инструкция

1. фронтоны (обычно треугольная верхняя передняя часть стены, ограниченная снизу карнизом, а по бокам – двумя скатами крыши),
2. мауэрлат (подстропильный брус – опорная конструкция из брусьев, в которую нижними концами упираются стропила),
3. стропильная система,
4. кровельный пирог.

Если произвести верный расчет и выполнить все эти этапы без ошибки, под данным видом крыши может расположиться как холодный чердак, так и мансарда. В самым сложным является расчет ее стропильной системы, которая может иметь или висячие, или наслонные стропила. Фиксация висячей разновидности производится крепежами (планки или скобы из металла) к мауэрлату и к коньку. Конструкция двускатной крыши, имеющей висячие стропила, создает распирающую нагрузку на наружные несущие стены, снизить ее помогает металлическая или деревянная стяжка. Наслонная стропильная система устанавливается в домах с промежуточной опорой или со средней несущей стеной. Оптимальным вариантом будет тот, в котором чередуются висячие и наслонные стропила, – это поможет снизить затраты и укрепит конструкцию. В некоторых случаях может быть возможна только комбинация двух разновидностей.

При конструировании стропильной системы крыши нельзя опираться лишь на практический опыт, при назначении сечения и шага ноги нужен строгий расчет! Монтаж конструкции должен обязательно производиться из самого качественного материала. Категорически запрещается использовать балки с трещинками и сучками. При строительстве включает в себя только самые основные элементы: стропильные ноги, подкосы и мауэрлат. Стандартный размер стропильной «ноги» – 50*150*6000 мм. Если длина балки больше 6000 мм, ее ширина должна составлять 180 мм, чтобы балка не надломилась под собственным весом. Брусья выбираются в основном с сечением 150*150 мм.

Расчет стропильной системы

Обработка стропил противопожарными средствами очень желательна, хотя и необязательна. Сейчас на рынке существует большой выбор самых разнообразных пропиток. Обработка проводится еще до . Она предотвращает процесс гниения и повышает огнеупорность древесины. Обработку желательно проводить после предварительной сушки в два слоя. производится только после полного впитывания и высыхания обрабатывающих веществ.

Тяжело представить дом без крыши. Без нее нельзя назвать дом полноценным. Крыша, как известно, защищает дом от осадков, ненастной погоды и т.д. Кроме того, при помощи нее завершают архитектурный образ построенного объекта. В этом случае необходимо правильно рассчитать и установить кровельную систему, только тогда крыша прослужит долгие годы, и ее не потребуется ремонтировать каждый год.

Устройство стропил может быть самым разным. Предлагаем рассмотреть их самые распространенные виды и типы, способы их крепления.

Как известно, крыша может быть плоской или скатной. Что касается загородного строительства, то в этом случае особенно популярно устройство стропильной системы двухскатной крыши. Если дом очень большой, то и крыша будет в этом случае соответствующих размеров, например, четырехскатной (подробнее: " "). Таким образом, застройщик должен представлять себе устройство стропильной системы четырехскатной крыши. Самым простым вариантом считается устройство стропильной системы односкатной крыши, поскольку весьма трудоёмко и требует достаточных знаний.

Все же стоит отметить, что устройство стропильной системы двускатной крыши сегодня считается самым распространенным вариантом. Конструкция представляет собой две плоскости, которые находятся на одном уровне. Они же являются несущей частью, которая опирается на стены дома. Обычно под скатами кровли находится чердак. Если он отапливаемый, то его можно использовать в качестве мансардного этажа, где можно обустроить функциональную комнату.

Стоит отметить, что от кровельного материала будет зависеть угол наклона будущей крыши. Обычно он измеряется в градусах.

Определение надежности стропильной системы

При устройстве крыши застройщики особое внимание уделяют стропильной системе. Ее необходимо сделать надежной, ведь только от этой системы зависит срок службы кровельной конструкции.

На надежность стропильной системы обычно влияют следующие моменты:

Устройство стропильной крыши: конструктивные узлы

Можно сделать вывод, что при неправильном и непрофессиональном расчете стропильной системы она может в будущем просто-напросто не выдержать нагрузку. В этом случае страшных последствий не избежать.

При расчете конструкции стропильной системы нужно учитывать следующие моменты:

• форму крыши;
• расположение внутренних опор;
• величина пролета перекрытий;
• предполагаемые эксплуатационные нагрузки.

В конструкции стропильной системы треугольник – главная фигура. Стропильные ноги также важны в подобной конструкции, их устройство необходимо уделить максимум внимания. Обычно их укладывают вдоль ската крыши. Обрешетка поддерживается как раз при помощи стропильных ног.

Какие бывают стропила

Сегодня стропила могут быть:

• висячие;
• наслонные.

Сами оптимальными сечениями будут следующие варианты:

• для досок – 16-18х4-5 см;
• для брусьев – 16-18х12-14 см;
• для леса-кругляка – 12-16 см.

Расстояния оси между брусьями и бревнами должны составлять 150-200 сантиметров. Расстояние стропил между брусьями из досок обычно составляет 100-150 сантиметров.

На конце каждой стропильной ноги должны быть прибиты так называемые кобылки. Для их выполнения подойдет обычная доска. По всему карнизу вдоль ската кобылки нужно прибить опалубку, которая будет служить в качестве основания для дощатого настила. Именно на этот настил крепится материал крыши.

Устройство стропильной системы двухскатной крыши или любой другой может столкнуться с такой трудностью как распор (прочитайте: " "). Чтобы избежать распора стропильной системы, стропила нужно прикрепить к коньку очень крепко.

При неправильном устройстве может также произойти смещение ската. Если стропильные ноги врезать в пол дерева, то этого не произойдет. Прочность стыка также можно достичь накладкой, либо надежными креплениями, которые делаются при помощи болтов, нагелей.

В этом случае нужно отнести особенно серьезно к расчету максимальной нагрузки крыши, причем нельзя забывать о снеговой шапке. Стоимость кровельных работ в этом случае возрастет в разы, так как потребуется больше пиломатериалов, да и сама черепица стоит недешево.

Из-за таких больших затрат многие выбирают мягкое кровельное покрытие. В этом случае необходимо помнить об обрешетке, которая выполняется всплошную из досок или фанер. Такая кровля также нуждается в подкладочных коврах. Следовательно, застройщику при покупке строительных материалов также придется заплатить не маленькую сумму.