Стропильная система и какие её виды используются при различных типах крыш

Дом – это здание, при постройке которого используют различные конструкции: от простой до сложной. Создавая проект строения, внимание уделяется всем деталям, и немаловажным является крыша. Она выполняет не только функцию защиты помещения от осадков различного вида, но также придаёт красоту и оригинальность будущему зданию.

В данной статье мы попробуем разобраться в устройстве скатной крыши.

Крыши бывают: скатные, щипцовые, вальмовые, ломаные. В крышу входит два главных элемента: стропила и кровельное покрытие.

Стропильная система: материалы и требования

Используются несколько видов материал для стропил при постройке крыши:

• Металлические – прочный материал, сложно их изменить;
• Железобетонные – долгая эксплуатация, но изменить что-либо невозможно;
• Деревянные – более простые в применении, но необходима обработка;
• Деревянные балки, двутавры – ровные балки при длине до 12 метров, по цене будут выше обычной деревянной конструкции;
• Комбинированные или смешанные.

Безусловно, у каждого вида стропил, перечисленных выше, есть свои достоинства и недостатки, такие как стоимость, монтаж, взаимодействие с природой. При строительстве дома каждый руководствуется своими причинами, выбирая тот или иной тип конструкции. Но особо популярным материалом для стропильной системы остаётся древесина.

Правило номер один для кровли — надёжность всех элементов. Система кровли, то же самое, что и фундамент для здания, так как крыша сталкивается с различными «настроениями» непогоды и должна быть крепкой и выдержать как сильный снегопад, так и ливень с ураганным ветром. Поэтому, прочность каждого элемента главное правило.

Треугольник является основой стропильной системы. В виде этой геометрической фигуры создают рамы (фермы), которые потом крепятся параллельно. В итоге должен быть неподвижный и жёсткий каркас, который «стоит во главе» всей конструкции. Прочная фиксация даёт крыше прочность, вследствие которой, она выдержит все природные невзгоды. Если же крыша будет подвижна, то может обвалиться сама и разрушить всё здание.

Вес крыши должен быть небольшой. Такой вес достигается за счёт деревянных элементов. В случае тяжелой кровельной системы, необходимо несущую основу сделать металлической. Либо за основу тогда берётся хвойная древесина с небольшой влажностью, не более 18%.

Качество материала для стропил должно отвечать высоким требованиям:

• Дерево используется 1-3 сорта. Без трещин, сколов или сучков;
• У несущих деревянных элементов толщина от 5 см и площадь до 45 кв.см.
• Деревянный брус может быть длинной до 5-6 м;
• Только твёрдые породы дерева используются для производства мауэрлата и прогонов.

Главные элементы стропильной системы

1. Мауэрлат - главный элемент всей конструкции. При помощи этой детали нагрузка на несущие элементы распределяется равномерно.
2. Стропильная нога задаёт наклон скату, фиксирует элементы системы, а также отвечает за то, как крыша будет выглядеть после окончания стройки.
3. Наверху (коньковый прогон) и сбоку (боковой прогон) ноги стропил фиксируются Прогоном.
4. Затяжка соединяет ноги внизу, тем самым, не позволяя им разъезжаться в разные стороны.
5. Обрешётка кладётся на стропила на равномерном расстоянии, представляя из себя подобие лестницы. Делается из куска дерева или реек.
6. Подкосы и стойки создают стропильным ногам ещё больше крепости.
7. Конёк – место закрепления скатов.
8. Кобылки применяются для производства свеса, в случае если нет необходимой длины у стропил.
9. Свес позволяет защитить стены строения от осадков. Благодаря ему, дождевая вода «бежит» по водостоку на землю.

Теперь изучим ферму – ещё одна составная часть стропильной системы. Форма фермы - плоская. В неё входят растяжка, балки и раскосы. Располагается ферма на несущих стенах, при этом распределение нагрузки идёт вертикально на главные конструкции. Какое расстояние будет между формами, определяется расчётами. И благодаря им решается число ферм. В случае большого пролёта, ферма создаётся из нескольких частей.

Типы стропильных систем и крыш

Существует два фундаментальных вида устройства стропильной системы – висячие и наслонные. Какая стропильная система будет использоваться выбирается заранее, на начальном этапе утверждения конфигурации дома и его размеров.

Висячая стропильная система

Эту систему используют в значительной мере в домах с двускатным типом крыши, где пролёт не более 5 метров и нет перегородок. Для нижней опоры применяется мауэрлат. Для уменьшения распор стропил на стены дома используется затяжка. Внизу стропильных ног расположены балки, выполняющие функцию балок перекрытия. Если верхнее перекрытие конструкции была изготовлена из металла, то оно может осуществлять роль затяжки.

Некоторые важные особенности висячей системы:

• Стропильные ноги желательно не делать главным опорным элементом для крышного свеса. Если ширина свеса не более метра, то лучше использовать кобылку. Нога в таком случае тяжесть распределяет по всей плоскости мауэрлата.
• При использовании древесины с влажностью более 20%, нужно учитывать, что со временем дерево может стать шатким. В таком случае оптимальным решением будет использовать для укрепления соединений болты, а ещё лучше винты. Плюсом такого крепления является, что их всегда можно подкрутить.
• Для создания жёсткой и прочной крыши наверху необходимо установить ветровую доску, от конька до мауэрлата. В то же время угол создаётся от чердака.

Наслонная стропильная система

Эти системы используются в домах с крышами, где пролёт 9-15м. Здесь стропила фиксируются на коньковой доске сверху, а снизу на мауэрлат.

В случае, когда пролёт более 15 метров, то коньковая доска может быть заменена боковыми, которые упираются на стойки. При создании чердака для опоры наслонных стропил используют стену.

У наслонной системы тоже есть свои отличительные черты, которые нужно принимать во внимание:

• Все элементы этой системы должны быть до 5см толщиной;
• Поверхность всех частей должна быть старательно обработана и быть гладкой;
• Точный расчёт нагрузки на каждую часть системы залог успеха. Подход «на глазок» тут неприменим;
• Горизонтальное положение мауэрлата по отношению к вертикальным опорам обязательное условие;
• Симметричное расположение подкосов и стоек при монтаже также нужно учитывать;
• Хорошая и продуманная вентиляция – гарантия того, что стропила не сгниют при эксплуатации дома;
• Обязательно нужна гидроизоляция в местах соприкосновения камня и стропил. Иначе дерево будет разрушено конденсатом.

В начале статьи мы уже указывали какие бывают формы крыш. Предлагаем их сейчас рассмотреть более подробно, так как от формы крыши зависит и каркас.

Односкатные крыши

Плоскость у этой крыши единая и делается под углом от 13 до 25 градусов. Такая кровля достаточна легка в изготовлении и монтаже, так как стропила в ней наиболее простые. Обычно эту крышу используют при постройке небольших вспомогательных построек. Если у строения пролёты до 5 метров используется наслонная стропильная система. При пролётах более 5 метров – применяются фермы.

Двускатные крыши

Ещё один несложный вариант крыши. В такой кровле полотно выглядит как две половины, расположенные в противоположных сторонах. Оба ската чаще всего с одинаковой длиной и находятся под наклоном 15 – 63 градуса. При расположении несущих перегородок до 6 метров друг от друга, монтируется висячая стропильная система. При других размерах дома лучше прибегать к наслонной системе.

Вальмовые крыши

Такой тип крыши ещё называется четырёхскатными. Угол наклона от 20 до 60 градусов, а пролёты не больше 13м. Также в этой кровле коньковая доска короче и существуют дополнительные плоскости с торцов. При установке этого типа крыши устанавливают наслонные стропила или фермы.

Ломаные крыши

Такого рода крыши имеют скаты с переменным уклоном. Геометрия наклонов располагается таким образом, что в нижней части эта крыша может достигать уклона до 60 градусов. Такое строение крыши позволяет увеличивать площадь мансарды. Здесь, как и в вальмовой кровле, применяются наслонные стропила, но больше рекомендуется использовать фермы.

Факторы, которые нужно принимать во внимание

Крыша является не только верхушкой здания, но также должна отвечать всем требованиям и быть прочной. Для этого необходимо её крепко скрепить со всеми элементами дома и каркасом, в том числе. При строительстве крыши важно учитывать климатические особенности региона, сильный ветер и другие возможные механические нагрузки.

Качество дерево также является важным фактором и необходимо учитывать, что со временем оно может рассохнуться. Поэтому в общей конструкции все элементы должны «поддерживать» друг друга и «работать» как единый организм.

В прошлом, для закрепления всех частей стропил использовались врубки. Это было дорого и невыгодно, потому что приходилось использовать дерево с большим сечением. Сегодня же применяются нагели и специальные болты, а не врубки.

Есть ещё один вариант крепежа – металлическая накладка с антикоррозийным покрытием. На элементы такие накладки устанавливаются при помощи гвоздей или зубчатых пластин. Есть определённые преимущества таких крепежей:

• Лёгкость монтажа;
• Быстрота закрепления;
• Малый расход на штуку древесины.

Отличительные черты монтажа мауэрлатов и стропильной системы

Узкие стропильные ноги – неэффективный метод использования в стропильной системе, который может привести к прогибу всей конструкции. Чтобы этого избежать, необходимо использовать укрепление в виде решётки. В неё входят стойки, подкосы и ригеля. Для создания такой решётки используется дерево шириной 15см и толщиной 2,2 либо деревянные пластины диаметром не менее 13см.

Главная конструкция скатов – это стропила крыши. Сама система состоит из частей, которые соединяются между собой стойками, ригелями и т.п. Для опорных ног может использоваться как распространённая древесина, так и металл, смешанный или железобетонный.

Сечение деревянного бруса должно быть от 40 на 150 до 100 на 250 мм. Эти цифры рассчитываются отдельно и зависят от расстояния между ног и осадочных нагрузок для определённой области.

Поперечное сечение бруса должно быть до 5см. А ширина пропорциональна длине. Например: если длина доски 5м, то ширина, соответственно, не меньше 13см. Также важно посвятить внимание выбору материала обрешётки крыши. При отсутствии ровных брусьев допускается длина сучка не более 1\3 толщины дерева.

Конечный этап монтажа стропил –крепкая фиксация каждой части. Чаще всего используются для этого металлические углы и скобы, но также сегодня распространение получили болты.