Стропильная система двускатной крыши. Стропильная система: виды и монтаж для разных форм скатных крыш Технология устройства стропильной системы скатной кровли
Крыша выполняет ряд важных функций по созданию достойных условий проживания вкупе с обеспечением внешней привлекательности. Вполне резонно ее считают значимой конструктивной составляющей здания. За формирование кровельной конструкции отвечает стропильный каркас. Он обязан стойко держать нагрузки, определять конфигурацию и сочетаться с экстерьером дома.
С решением поставленных задач способна справиться только грамотно подобранная основа крыши. Сделать правильный выбор значительно легче, если хозяину загородного поместья известны все возможные виды и схемы стропильных систем, понятна специфика их возведения и сфера применения.
Список обязанностей крыши не ограничивается лишь защитой от атмосферных воздействий. Хотя противостояние погодным явлениям в конкретной местности, вне сомнений, возглавляет внушительный перечень задач.
Крыша в качестве завершающего архитектурного штриха дополняет облик здания, придает ему стилистическую направленность или начисто лишает ее. Стропильная система как основа кровельной конструкции обязана отвечать всему спектру технических и эстетических требований, предъявляемых непосредственно к крыше.
Факторы выбора «костяка» крыши
Стропильная система – неоспоримая принадлежность скатных крыш, которая:
- задает конфигурацию и крутизну;
- удерживает финишное покрытие и компоненты кровельного пирога;
- создает условия для безупречной работы элементов кровельной системы.
Выбор крыши в итоге сводится к определению идеального варианта стропильной системы, на который кроме личных предпочтений владельца дома влияют еще такие веские факторы как:
- Количество зимних и летних осадков, характерное для местности, в которой запланировано строительство.
- Сила и направление со скоростью ветров, преобладающих в регионе.
- Желание хозяина использовать пространство под крышей для организации хозяйственных или жилых помещений.
- Тип финишного кровельного покрытия.
- Финансовые возможности собственника.
Климатические данные в немалой степени воздействуют на выбор крыши и устройство стропильной системы. В регионах с изобильным выпадением снега нецелесообразно возводить конструкции с незначительной крутизной, способствующей образованию снежных залежей. В районах с порывистыми ветрами наоборот предпочтительны обтекаемые и низко-скатные формы, которые сложно будет сорвать и унести мощному погодному явлению.
Понятно, что пологая конструкция не приспособлена к устройству в ней полезных помещений. Для желающих оборудовать пространство под кровлей есть стропильные системы, предназначенные для строительства в регионах с различной степенью ветровых нагрузок.
Если необходимости в использовании чердака не возникает, крышу сложной либо простой конфигурации можно построить без него. Вариантов масса, включая разнообразные комбинации базовых версий, ознакомление с которыми даст представление о сути строительства стропильной системы любого типа.
Для того чтобы не мучиться в догадках о наиболее рациональной форме и угле наклона скатной крыши, достаточно присмотреться к окружающим малоэтажным домам.
Проверенную на деле конфигурацию можно смело брать в качестве базового варианта, чтобы скорректировать и доработать его в соответствии с требованиями будущего владельца и техническими характеристиками кровельного покрытия. Если нет желания копировать соседей, стоит ознакомиться с конструктивной и эксплуатационной спецификой различных стропильных систем.
Базовые варианты стропильных систем
Скатную крышу упрощенно можно представить как совокупность скатов – плоскостей, по которым «скатывается» атмосферная вода. Скаты формируются ребрами стропильных ног – главных элементов стропильной системы. Классификация скатных крыш и соответствующих им стропильных систем производится в зависимости от количества и конфигурации скатов. Согласно обозначенным признакам в их рядах числятся:
- Односкатные. Крыши с одним скатом устраивают преимущественно над хозяйственными объектами, пристройками, верандами. опираются на две стенки или два ряда стоек. Одна из стенок или один ряд опор должен быть выше другого, чтобы по образованной стропилами плоскости могла без препятствий стекать вода.
- Двускатные. Крыши с двумя прямоугольными скатами чаще всего встречаются на отечественных просторах. Стропильные ноги двускатных систем опираются на две стенки прямоугольной коробки дома. В классическом исполнении площадь обоих скатов равна, как и высота опорных стенок. Правда, нередкими стали проектные решения с различающимися по площади скатами и разными по высоте опорными стенками.
- Вальмовые . Иначе называются четырехскатными, исходя из численности скатных плоскостей. Стропильные ноги вальмовой системы формируют пару трапециевидных и пару треугольных скатов. Стропила трапециевидных составляющих опираются на длинные стенки коробки, а треугольных собратьев – на короткие торцевые. В плане вальмовая крыша похожа на почтовый конверт. Эффектно смотрится, используется повсеместно. К четырехскатной категории относятся крыши с укороченными треугольными скатами, настойчиво рекомендованные для строительства в районах с высокой ветровой нагрузкой.
- Шатровые. Крыша, которая состоит из сходящихся в одной вершине треугольных скатов. Минимальное количество скатов 4, верхний предел не ограничен. Стропила шатровой системы опираются на равные по высоте стенки или опоры. Шатровые конструкции предпочитают водружать над верандами и беседками. Вариации с крутизной шатровой крыши позволяют устраивать их в регионах с любой ветровой нагрузкой.
- Ломаные. Именуются также мансардными, потому что именно ломаная технология позволяет создать максимально просторные помещения под кровлей. Стропильные ноги ломаных конструкций устанавливаются по аналогии с двускатными системами, но сооружаются в два яруса. Нижние стропилины опираются на стены обустраиваемой коробки, верхние на опоры нижнего яруса стропильного каркаса.
У перечисленных типажей крыш и стропильных конструкций есть многочисленные вариации на скатную тему. К примеру, двускатная крыша может иметь обычный фронтон-щипец с одного торца и вальму с противоположной стороны или дополняться односкатной конструкцией над крыльцом посредине основного ската.
При крестообразном объединении двух двускатных систем образуется сложно-составная крыша с четырьмя деревянными щипцами или каменными фронтонами. В обустройстве коробок Т-образной или Г-образной конфигурации зачастую участвует несколько видов стропильных систем одновременно. Верхний ярус ломаной крыши может быть построен по вальмовой технологии.
Стропильную конструкцию любой сложности можно представить как совокупность простых форм. Чтобы легче было разобраться в строительных хитросплетениях, объект лучше условно разбить на отдельные блоки. Они-то и подскажут, как возводить каждую из частей и соединять друг с другом перечисленные выше базовые типы стропильных каркасов.
Обзор скатных стропильных конструкций
Для того чтобы разобраться в изобильном разнообразии конструкций и в возможностях их компоновки, рассмотрим основные типы стропильных систем и соответствующие им схемы.
Вид #1 – односкатный стропильный каркас
Большинство односкатных крыш относится к разряду бесчердачных, потому что независимо от крутизны создаваемое ими пространство под крышей маловато по объему. Однако при желании соорудить строго горизонтальный потолок, перекрытие, отделяющее чердак от основных помещений, все же сооружают.
Схема зависит от величины пролета, который предстоит перекрыть единственным скатом:
- Если расстояние между верхней и нижней опорой стропильной ноги меньше либо равно 4,5м, дополнительные подкосы и стойки не применяются.
- Если величина пролета находится в интервале от 4,5м до 6м, возле высокой стенки укладывается лежень. В него упирают подкос – подстропильную ногу, обеспечивающую жесткость стропилины ближе к верхней части пролета.
- Если предстоит перекрытие пролета от 6м до 9м, лежни укладываются с обеих сторон и в оба лежня упираются подстропильные ноги.
При необходимости перекрыть более значительный пролет, его делят на сектора с указанными выше расстояниями. На границе смежных секторов устанавливают стойки под прогоны, а в пределах сектора устанавливают лежни и подкосы согласно описанным правилам. Для строительства в регионах с высокой ветровой активностью односкатные стропильные конструкции изнутри дополняют диагональными ветровыми связями.
В плане схема односкатного стропильного каркаса напоминает ряд параллельно уложенных балок. Крыша с одним скатом не слишком красива, но весьма экономна. Оптимальный угол наклона от 4º до 12º, не запрещен и больший уклон.
Конструкции с низкими скатами желательно оснащать сплошной обрешеткой и гидроизоляцией, что необязательно для крутых крыш. В качестве финишного покрытия лучше использовать для низких сооружений, профлист или кровельный металл для обустройства конструкций по-круче.
Вид #2 – стропильные системы двухскатных крыш
Двускатные стропильные каркасы строят по ж/б перекрытиям и деревянным балкам, преимущественно с чердаками. У самого распространенного типа крыш огромное количество низких и высоких, утепленных и холодных модификаций.
В зависимости от архитектурных и технических условий объекта стропильные ноги, применяемые в устройстве двухскатных крыш, делятся на:
- Наслонные. Это стропилины, имеющие под верхней и нижней пяткой прочную опору. Изготавливаются и устанавливаются они наподобие стропильных ног односкатных крыш. Сооружают наслонные стропильные системы над коробками, обладающими внутренней несущей стеной. Она нужна как опорная конструкция под коньковый прогон. Роль стены может играть ряд опорных стоек или колон. В простейшей наслонной схеме с пролетом до 5м верха стропилин опираются на прогон, который через опорные стойки опирается на лежень. Жесткость обеспечивают подкосы. Схемы для более солидных пролетов оснащаются схватками, бабками и дополнительными прогонами.
- Висячие. Стропила висячего типа имеют только нижнюю опору, верхами они упираются друг в дружку. Элементы висячего стропильного каркаса сразу изготавливают в форме треугольника, благодаря чему можно отказаться от мауэрлата. Функцию мауэрлата в таких случаях доверяют основанию треугольника – затяжке, используемой для компенсации распора на крышу от веса снега, кровли и самой системы. Висячую технологию применяют в обустройстве небольших коробок, не имеющих внутренней опоры для конькового прогона. При необходимости перекрытия большепролетных сооружений висячая схема оснащается бабками-подвесками, подкосами, стяжками и др.
В зависимости от технических характеристик кровли обрешетка устраивается сплошной или разреженной. Низкие скаты до 12º полностью покрываются водозащитным ковром, высокие – только в местах возможных протечек: вдоль карнизов, конька, ендов, вокруг труб и прочих кровельных проходов.
Вид #3 – вальмовая и полувальмовая система
Вальмовые, они же крыши «конвертом» от двухскатных сооружений отличаются тем, что место вертикальных щипцов-фронтонов в их конструкциях занято наклонными треугольными скатами – вальмами. Центральную часть крыши занимает стандартная двухскатная стропильная система, к которой под углом примыкают те самые вальмы.
Разнообразие в семействе вальмовых сооружений достигается путем вариаций с пропорциями. Изменяя соотношение длины конька к длине основания и высоте ската, можно получить конструкцию, отвечающую любым вкусовым и архитектурным запросам.
В строительстве стропильных каркасов для используются:
- Наслонные или висячие стропильные фермы с соответствующими конструктивными элементами: лежнями, коньковыми прогонами, затяжками и т.д.
- Диагональные стропилины, соединяющие вершины крайних стропильных ферм с углами коробки.
- Накосные укороченные стропилины, формирующие наклонные скаты вальм и примыкающие к вальмам части основных скатов.
Вальмовые конструкции бывают чердачными и бесчердачными. Надо признаться, они не слишком подходят для организации помещений под крышей. Четыре наклонных ската серьезно ограничивают пространство. Однако для любителей мансардных домов есть датская разновидность с укороченной вальмой. Приверженцам нестандартной архитектуры наверняка понравится голландский тип, относящийся к категории под названием « » наравне с датским вариантом.
Стропильные системы для крыш вальмовой и разновидности возводят с углом наклона от 10-12º до 60º. В безусловном приоритете классические пропорции крутизной 25-30º.
Кроме проходок, коньков и карнизных свесов в усиленной гидроизоляции нуждаются все выпуклые и вогнутые углы вальмовой конструкции. Непростая конфигурация скатов диктует применение штучных материалов в финишной отделке. При раскрое металлочерепицы и профлиста слишком много будет отходов.
Вид #4 – шатровая крыша
Простая четырехскатная шатровая конструкция представляет собой вальмовую крышу, лишенную коньковой части. Ее схема в плане напоминает квадрат с проходящими из угла в угол диагоналями. Треугольные скаты соединяются в одной вершине, что и делает крышу схожей с шатром. Строят над коробками четкой прямоугольной или многоугольной формы.
В сооружении шатровых стропильных систем используются стандартные наслонные и висячие принципы:
- Над коробкой с центральной опорой или несущей стеной возводится стропильная конструкция наслонной разновидности.
- Над объектом без внутренней стены или опоры возводят каркас по висячему принципу.
Крутизна и количество скатов зависят от личных предпочтений будущего владельца. Идеальным кровельным покрытием для отделки треугольных скатов будет штучный материал, исключительно потому что при раскрое крупных листов остается внушительное количество отходов. Независимо от крутизны шатровые сооружения предпочитают оснащать сплошной обрешеткой и гидроизоляционным ковром.
Вид #5 – ломаная стропильная система
Стропильные каркасы для ломаных, т.е. специально ориентированы на увеличение чердачного пространства с целью создания в нем бытовых или жилых помещений.
Ломаная технология преимущественно используется в строительстве чердачных крыш, которые могут быть холодными в дачных постройках и утепленными в домах постоянного проживания.
Каждый скат классической ломаной крыши условно можно разделить на две прямоугольные части, создающие между собой внешний угол. Необходимую форму получают посредством изменения размеров частей скатов, углов между ними и угла в коньковой зоне.
Стропильная система мансардного типа – один из наиболее сложных видов стропильных систем: схемы и чертежи ломаного каркаса знакомят с непростой структурой конструкции. Состоит она из двух взгромоздившихся друг на дружку ярусов:
- Нижний ярус стропильных ног опирается через мауэрлат на балки деревянного перекрытия, ж/б плиты или потолочный брус деревянного дома. Для опирания верха стропилин устанавливают прогоны, которые также служат опорой для низа стропилин верхнего яруса. Стропилам нижней части ломаной крыши разрешено быть только наслонными.
- Верхний ярус стропилин нижними пятками опирается на прогоны расположенного под ним яруса. Прогоны же служат основанием для укладки потолочных балок мансарды. В сооружении верхней части может использовать и наслонная, и висячая методика. Задача верхушки заключается только в формировании коньковой части, потому что обязанности по распределению кровельного пирога возложены на нижнюю часть мансардной крыши.
Угол наклона нижних и верхних частей скатов хозяин выбирает согласно собственным предпочтениям. Идеальной формой считают, если пять углов пересекает воображаемая окружность. Сплошную или разреженную обрешетку устраивают в зависимости от типа кровельного покрытия, а ограничений по его выбору вообще не существует.
На более пологую верхнюю часть лучше монтировать сплошную обрешетку и гидроизоляцию. На крутой нижней части скатов осадки не задерживаются, зато ей угрожают шквальные ветры.
Чтобы исключить срыв ломаной крыши в местностях с частыми сильными ветрами каждую стропилину прикрепляют проволочной связкой к стене, а не через одну, как принято при фиксации обычных скатных крыш.
Видео-обзор видов и форм крыш
Советы эксперта:
Фото-подборка (слайдшоу):
Представленные схемы разных видов стропильных систем подходят для обустройства деревянного дома, кирпичной и пенобетонной коробки. Разница лишь в креплении мауэрлата по деревянным и каменным стенам. Сведения о базовых разновидностях стропильных поможет грамотно определиться с типом и конфигурацией крыши для загородной собственности.
Стропильная система любого объекта равноценна значению несущих конструктивных элементов дома. Крыша играет роль узла, под которым собраны ребра жесткости здания. Соответственно при монтаже кровли своими руками требуется уделить максимальное значение всем единицам конструкции, даже при использовании простого варианта – двускатного.
Преимущества двускатных крыш
Вариантов скатных стропильных систем масса. Среди них особой популярностью пользуется простая симметричная. Почему? Вот ее достоинства:
- На базе двускатной крыши создаются вариации для отображения особой архитектуры здания.
- Простые расчеты, доступные для понимания.
- Цельная конструкция создает благоприятные условия для сухости внутреннего пространства и беспрепятственного стока воды, схода снега, наледи.
- Ремонтопригодность, прочность и износоустойчивость двускатной крыши намного выше других вариантов.
В зависимости от размера у домовладельцев всегда имеется возможность обустроить подкровельное пространство, сделать из него полноценный этаж или мансарду. Словом, двускатная крыша – правильное и выгодное решение для любого объекта, будь то жилой дом, дача или баня.
Элементы стропильной системы
В зависимости от вида кровли, конструктивные элементы разнятся. Без знания о назначениях каждого, устроить надежное покрытие дома – невозможно. Разберем подробно:
Мауэрлат
Основа стропильной системы. Представляет собой брус сечение не меньше 150 мм, или двутавровый швеллер, если конструкция крыши металлическая. Располагается на несущих стенах объекта. Его назначение – распределять нагрузку системы равномерно по всей конструкции дома.
Нога стропильная
Конструктивная основная единица системы. Вкупе с другими образует систему фермы – усиления прочности всей кровли. Изготавливается из деревянного бруса, не уступающему в сечении мауэрлату или профильных труб.
Стойка стропильная
Вертикальный брус или трубы. В зависимости от варианта двускатной крыши стойки могут располагаться по центру и/или бокам. Принимают часть веса всей стропильной системы, оттого и величина сечения – 150 мм.
Прогоны стропильные
Горизонтальные балки, укладываемые на стойки и под конек для поддержки стропильных ног. Обеспечивают конструкции жесткость и снимают напряжения ферм.
Затяжки и подкосы
Соединительный брус для стропил. Действие аналогично – снятие напряжение бруса или металла и придание конструкции жесткости.
Лежни
Установочная опора для стоек и подкосов. Чтобы надежно соединить эти два элемента, требуется брус большого сечения – 150 мм или толстостенная труба внушительного диаметра.
Обрешеточный брус
Элементы, настилаемые перпендикулярно на стропила. Служат для установки выбранного кровельного покрытия и создания многослойного защитного пирога. Сечение небольшое – 40–50 мм.
Если задуманная конструкция крыши изготавливается из деревянных брусьев, следует внимательно отнестись к качеству древесины при приобретении – брус не должен иметь вкраплений сучков, быть изготовленным из мягких пород дерева.
Также древесина должна иметь естественную влажность, иначе начнет сохнуть прямо в конструкции системы, растрескиваясь, деформируя модель кровли, лишая ее надежности и безопасности.
Расчет стропильной системы
Двускатная крыша – сложная конструкция. Проектом учитываются многие факторы – природные нюансы, ветер, постоянные и переменные нагрузки. Самостоятельно произвести расчеты крайне затруднительно, без специальных знаний о климате местности, особенностях материала для изготовления системы, нюансах распределения давления.
В идеале, расчеты отдают на откуп профессионалам, самостоятельно можно выбрать только материал для покрытия – от его вида зависит следующий параметр:
Угол наклона
Минимальный угол наклона кровли относительно параллели земли – 5 градусов. Однако, его зависимость исходит от выбранного кровельного материала. В этом качестве используют традиционный шифер, профлист, гибкую и металлочерепицу.
Руководствуются следующим правилом: чем круче скат, тем фактурнее может быть кровля.
От 5 градусов для настила рулонной защитной изоляции кровли. Имеет значение количество слоев – до 15 градусов трехслойные покрытия, выше – двух- и однослойные.
- От 6 – ондулин.
- От 11 – шифер.
- От 12 – профнастил.
- От 14 до 20 – металлочерепица.
- От 15 до 45 – мягкая кровля.
Таким образом, образовавшиеся осадки – снег, вода – не будут задерживаться на поверхности, хотя для полной очистки требуются собственные усилия или привлечение специалистов для монтажа системы «Антилед».
Определение параметров стропил – шаг, длина, сечение
Чем реже шаг, тем внушительнее сечение бруса или диаметр труб должно быть. Как правило, для несущих конструкций, этот параметр составляет не менее 150 мм, 100 мм – для дачных домов и сопутствующего строительства – беседки, бани, хозпостройки.
Далее, требуется установить количество стропил на один скат: его длину делят на шаг установки, составляющий от 60 до 100 см + 1 крайняя нога. Умножив полученный результат на 2, получают общее количество. В зависимости от сечения бруса, сумма стропильных ног и шаг установки варьируются.
Длину стропил рассчитывают просто, если школьные знания о прямоугольном треугольнике остались в багаже. Стропильная нога равна гипотенузе образовавшейся фигуры. Расчет таков: А² + В² = С², где – А – высота крыши, В – половина длины фронтона, С – длина стропильной ноги. К получившемуся значению всегда прибавляют от 30 до 70 см на карнизные свесы.
Виды стропильных систем
До того как приниматься за работу важно выбрать вариант стропильной системы для двускатной крыши. Их немного, каждая имеет свои достоинства и недостатки:
Висячие
Годны только для стандартной ширины крыши в 6 м, соответственно такова длина стропильной ноги. Крепление происходит за счет фиксации концов к коньковому прогону и несущей стене. Обязательно устанавливается затяжка, нивелирующая напряжение и давление конструкции.
Кроме того, они будут играть роль несущих балок. Без них конструкция разъедется под тяжестью. Достоинства варианта в абсолютной сухости поверхности кровли в период межсезонья, и в меньшей деформации в момент усадки.
Наслонные
Вариант годен для любой ширины крыши. Надежность и устойчивость обеспечивается фиксацией лежня к мауэрлату. Таким образом, давление нивелируется стойкой, отчего напряжение в стропильных ногах снижается. Достоинство системы в простоте, но конструкция требует больших вложений – требуется дополнительный пиломатериал для обустройства лежней.
Гибридные
Эти системы характерны для многоскатных крыш, где переходы сопровождаются многочисленными усилениями, балками, стойками, лежнями, укосами и прочими элементами для устойчивости всей конструкции. Устройство дорого и сложно, поэтому заниматься проектом и строительством должен только профессионал. По крайней мере, курировать его.
Монтаж двухскатной крыши своими руками
Итак, когда вариант стропильной системы выбран, приобретен пиломатериал, составлен проект крыши, можно приступать к работе. Нельзя отклоняться от последовательности этапов. Это грозит затягиванием монтажа и потерей надежности конструкции.
Крепление мауэрлата
Если длина бруса для установки мауэрлата недостаточна, делают наращивание. Методом врубки вполдерева концы соединяют. Дополнительным крепежом выступают анкерные болты. Нельзя использовать саморезы, нагели или гвозди – они ненадежны. Крепление к стене происходит следующим образом:
- Соблюдается отступ от края не менее 5 см.
- По стене высверливаются отверстия для вставки крепежа. Аналогичные действия проводят с брусом.
- Мауэрлат крепится к краю с помощью стальных шпилек. Шаг крепления чаще в 2 раза, чем расстояние между стропильными ногами. Впоследствии перед установкой основных единиц, ориентируются по металлическим меткам.
Важно – перед укладкой мауэрлата, край стены защищают гидроизоляцией. Расстилают один слой даже в том случае, если дом собран из древесины.
Изготовление и крепление стропил
Стропильные фермы удобны тем, что их можно собрать на земле в готовую конструкцию и переместить на крышу. Это сократит время установки, однако, модель тяжела и потребуется подъемная техника, что, естественно, удорожит проект.
Для бюджетного строительства годен иной способ:
- Внизу и вверху стропильных ног делается запил для присоединения к мауэрлату и коньковому прогону. Делать это нужно отдельно с каждой единицей, предварительно подняв древесину наверх.
- На мауэрлате отмечают места для фиксации и устанавливают коньковый прогон: по фронтонам устанавливают стойки, на которые кладут брус. Если длины не хватает, его наращивают, но по-другому в отличие от мауэрлата – на место стыка привинчивается доска с двух сторон.
- В зависимости от выбранной модели стропильной системы – наслонные, висячие – делают запилы в коньковом брусе, мауэрлате или высверливают отверстия в них для крепежа.
- Далее, начинают установку стропильных ног с противоположных концов крыши, постепенно двигаясь к середине. Между углов крайних фермам недурно натянуть шнур для точного совпадения всей горизонтальной части.
- Между собой стропильные ноги связываются затяжками и подкосами. Под коньковой частью, на угол, образованный стропилами набивают деревянные накладки, а сами концы стягивают болтами.
Совсем недавно профессиональные строители стали использовать скользящий крепеж для установки кровли. Металлические пластины надежно удерживают несущие элементы и вместе с тем движутся, благодаря усадке. Это нивелирует ее последствия.
Работа по креплению стропил тяжелая и долгая. Следует рассчитать время заранее – нельзя оставлять не законченной крышу в период дождей, иначе жесткость конструкции в будущем потеряется из-за впитанной влажности.
Фронтоны и обрешетка
Боковые части крыши – фронтоны, изготавливают в виде готовых щитов из досок и целиком устанавливают наверху. Сложностей возникнуть не должно – важно лишь аккуратно запилить их под требуемым углом. Крепить обрешетку нужно только после того, как известен окончательный вид кровельного покрытия. Например:
- Под профнастил шаг обрешеточного бруса составит 440 мм.
- Металлочерепица укрепляется на обрешетку с шагом в 350 мм.
- Мягкая кровля нуждается в сплошном фанерном покрытии.
Важно отметить места для прохода дымовой трубы – обрешетка не должна соприкасаться с кирпичной или металлической поверхностью. Расстояние до горячего агрегата не менее 15 см. До установки обрешетки готовую крышу покрывают гидроизоляцией с припусками, заходящими за края стен. Затем монтируют брус.
Если решено делать пирог утепления сверху, то сначала укрепляют пароизоляцию с внутренней стороны, затем вкладывают в короба образованные стропильными ногами выбранный материал. Далее, гидроизоляция и ветрозащита.
Затем требуется вновь обозначить контуры стропильных ног брусом 20*20 и после набить новый слой обрешетки, по которому пройдет укладка кровельного материала – формирование вентиляционных каналов. Такой способ сохранит вместимость подкрышного пространства, если владельцы собираются использовать его по определенному назначению.
Настил кровельного материала
Вне зависимости от типа кровельного сырья, монтаж начинают с краев крыши и ведут его вверх, накладывая одну единицу на другую. Таким образом, дождевая влага не попадет под материал.
Способ крепления зависит от вида материала – мягкие плитки или черепицу, имеющую битумное или полимерное основание – наплавляют. Твердые профлисты – ондулин, металлочерепицу – фиксируют в заранее высверленные отверстия к обрешетке, используя резиновые подкладки для герметизации и сохранения антикоррозионного слоя.
Как итог: описание монтажа стропильной системы и кровли легко только на экране или бумаге. В действительности процесс сложен и многогранен. Поэтому если знаний окажется недостаточно, лучше пригласить для работы профессионалов – на их работу всегда распространяется гарантия.
Каркасный формат выделяется среди ряда видов кровли. Он может быть выполненный довольно различным образом, но в любом случае потребуется рассчитать стропила и установить их по всем правилам. При должном знании проблемы можно решить ее собственными силами без обращения к специалистам.
Особенности и формы кровли
Каркасная крыша может быть установлена только с пролетами не длиннее 1220 см, при этом разрыв от одной фермы до другой составляет максимум 0,6 м. Размеры фрагментов каркаса определяются расстояниями пролетов и расчетной снеговой нагрузкой. Стропила могут быть как свободно устанавливаемые, так и принимающие нагрузку от чердачных элементов. В случае с кровлей ломаной формы удается обеспечить достаточную для жилой мансарды высоту потолка, а смотреться она будет лучше всего на квадратном строении.
Многощипцовая крыша считается наиболее сложной и едва ли доступной вариацией для самодеятельных строителей. Сбалансированная стропильная система эффективно выдерживает даже очень высокие нагрузки, имея при этом отличную «внешность». Поскольку скат крутой, риск задержки снега будет минимален. Но при этом придется очень тщательно рассчитывать все элементы конструкции, а в процессе работы появится немало отходов. Кроме того, ендова должна будет пережить воздействие значительного количества снега.
Назначение и виды систем
В самых разных системах стропил может использоваться мауэрлат. Масса кровли дома различается в зависимости от площади, занимаемой скатами, и от использованных материалов. Но в любом случае создаваемая нагрузка весьма солидна. Когда на конструкциях есть конек, обязательно предусматривают стропильный каркас, ногами упираемый в стены. Сила прилагается сразу по нескольким векторам, а в холодный сезон накопление снега только усугубляет проблему.
Мауэрлат призван устранить этот недостаток и предотвратить разрушение стен. Под этим словом подразумевается брус значительного сечения, который бывает и деревянным, и стальным. В большинстве случаев берут тот же материал, который использовали для формирования стропил, но обязательно добиваются непрерывности обвязки либо создают прочные и особо устойчивые стыки. От использования мауэрлата отказываются только в домах из сруба или в зданиях, построенных по каркасной технологии – да и там есть свои детали, выполняющие аналогичную задачу. Когда не удается сделать неразрывный блок, все фрагменты должны быть строго одинаковой длины.
Для Т-образной крыши характерна врезка двух крыльев под определенным углом. Из-за этого приходится формировать ендову. Наружные стропила будут упираться в опорные доски. Кроме них, будут еще и основные детали, непосредственно закрепляемые на стене. Чтобы в ендове все соответствовало решаемой задаче, используют деревянные элементы толщиной 3,8 см. Обрешетку полагается делать монолитной, покрытие присоединяют к ней кляммерами через каждые 50 см. Типичный мауэрлат по толщине является в три раза меньше, чем несущая стена, а если он сделан из стали, можно немного сократить этот показатель.
Под мауэрлатом часто оборудуется упрочняющий пояс. Это особенно важно, если планируется утеплять крышу и обеспечивать надежную гидроизоляцию. Такой пояс формируется из той же смеси, которая применяется для строительства фундаод ммента. Полностью вся опалубка заливается бетоном с одного приема, недопустимы малейшие отдельные слои. В газобетонной стене вырубают промежуточные перемычки у верхней линии блоков – и сразу появляется практичный желоб. Прикрепление мауэрлата производится либо с помощью вязальной проволоки, либо армирующими болтами (но они без упрочняющего пояса не помогут никак), либо строительными шпильками.
Разобравшись с опорой для стропил, нужно выяснить, какими они могут быть, и что правильнее использовать для подпора кровли. Висячие стропила применяются, если отсутствует капитальная стена внутри здания, их точки опор расположены исключительно на внешних контурах.
Такие подпорки оказались востребованы при сооружении:
- жилых домов с одним пролетом;
- производственных объектов;
- различных павильонов;
- мансард.
Не следует недооценивать такой вариант, благодаря инженерным разработкам, подвесные стропила способны не прогибаться, перекрывая пролеты в 15–17 м. Но важно понимать, что все свои возможности они обретают только в тесном взаимодействии с другими деталями. Придется использовать и затяжки, и бабки, и ригели. Самая простая ферма выполняется из двух балок, соединяемых в верхней позиции, по конфигурации такое устройство близко к треугольнику. Горизонтальная связь деталей каркаса обеспечивается затяжкой (балкой из дерева или металлического профиля).
Благодаря затяжке исключается передача распора на стены, одновременно подавляется сила, приложенная в горизонтальной плоскости. Внешние стены переживают действие лишь тех сил, чей вектор ориентирован по вертикали. Не всегда строители помещают затяжку в самом низу, часто она выставляется у самого конька. Готовясь к строительству мансарды, этот элемент ставят чаще всего выше, чем основание стропильных ножек. Тогда удастся сделать этаж, о потолок которого не придется биться головой при любом неосторожном движении.
Висячие стропила для пролетов длиннее 6 м должны быть укреплены при помощи подвесов и раскосов. В этом случае монолитная затяжка сменяется на собранную из пары связанных балок. В классической схеме (треугольной шарнирной) низовые основания упирают в горизонтальные детали. Для нормального функционирования системы требуется, чтобы высота конька составляла как минимум 15% от пролета ферм. Стропила действуют на изгиб, но затяжка не дает им отодвинуться в стороны. Чтобы балки изгибались меньше, коньковые узлы врубают с расчетом на эксцентриситет (возникновение противоположного по вектору изгибающего усилия).
Мансардные чердаки строят по большей части с помощью треугольных арок на трех шарнирах, а затяжкам отведена функция балок перекрытия. Составные части затяжки связывают болтами путем косого или непосредственного прируба. Приподнятая затяжка также может быть применена в сооружении стропил под мансарду. Чем выше она поднимается, тем больше может быть поднят и потолок. Но важно помнить, что одновременно с этим вырастают и нагрузки на все элементы. Передача усилий производится на мауэрлат при помощи подвижного крепления, гасящего изменения размеров от перепадов влажности и температуры.
Стропила могут подвергаться неравномерной нагрузке, поскольку с одной стороны она выше. Это приводит к сдвигу в ту же сторону всей системы. Исключить такой неприятный эффект можно, если вынести стропила за контур стен. Затяжка при подобном решении перестает быть опорой, она переносит либо растягивающие воздействия (если устраивается чердак), либо растянуто-изгибающие (когда сооружают мансарду). Шарнирные арки с включением ригеля отличаются от предыдущего варианта заменой скользящей опоры на идентичную по функциям – жесткую. Благодаря изменению типа опор иным становится и вид образующихся напряжений, стропильная система превращается в распорную.
Затяжка формируется в верхней доле арки. Ее цель состоит в том, чтобы переносить уже не растяжение, а сжимающее воздействие. Дополнительная затяжка, усиливающая ригель, нужна при значительной нагрузке. Арки с подвесами и подкосами дополняют системы арок с «бабками». Такая система нужна при значительных пролетах (от 6 до 14 м). Подкосы, исправляющие возникающий изгиб, нужно упирать в бабку. Независимо от конкретного вида стропильной системы нужно максимально четко выполнять все детали и их связки между собой.
Не всегда навесные стропила могут выполнить поставленную задачу. Тогда на помощь приходят накосные элементы. Такой тип стропил применяют под вальмовыми крышами и под кровлями, оборудованными ендовой. Их длина является больше, чем в обычном случае. Вдобавок они становятся опорами под укороченные стропила скатов. Оттого на накосные стропила приходится нагрузка примерно на 50% больше, чем в других конструкциях.
Благодаря увеличенной длине удается:
- сопротивляться значительным воздействиям;
- формировать балки без разрезов;
- привести детали к единому размеру путем спаривания досок.
Чтобы построить вальмовую кровлю со многими пролетами, диагональные ноги снабжаются опорами. Такие опоры делаются в виде стандартных подкосов либо стоек из бруса, либо пары соединенных досок. Опора через подкладку из дерева и гидроизоляционный слой производится непосредственно на железобетонное перекрытие. Подкосы ставят под углом не меньше 45 и не больше 53 градусов, внизу такая деталь упирается в лежни. Угол монтажа менее важен, чем возможность фиксации частей стропил в точке, переживающей сильнейшую нагрузку.
Накосные стропила, размещенные в проемах до 750 см, должны удерживаться подкосами только в верхней доле. При длине от 750 до 900 см внизу дополнительно монтируют шпренгельную ферму или стойку. А если общая длина пролета превышает 9 м, то для максимальной надежности в середине нужно поставить стойку, никакая другая опора не подойдет. Если избранное перекрытие неспособно выдержать нагрузку, придется усиливать его балкой. Вид опоры в коньке определяется тем, сколько используется промежуточных опор, каковы они, как выполнены ключевые наслонные стропила.
Кроме типа стропил, нужно четко разобраться с их материалом. Как деревянные, так и металлические конструкции могут быть хороши, но только каждая на своем месте. Даже высокая прочность металла не позволяет оттеснить привычную древесину. Дерево в течение тысячелетий уверенно доказало свои преимущества, а сейчас оно даже наращивает популярность ввиду отличных экологических характеристик. Доски и брус можно купить по доступной цене, и если что-то не было учтено, всегда легко прямо на стройплощадке отпилить нужный фрагмент или нарастить деталь.
Иногда возникают проблемы, связанные с эксплуатацией созданных конструкций. Деревянные стропила придется тщательно обрабатывать антисептиками, а также средствами, блокирующими развитие плесневых колоний, поедание насекомыми. Горючесть древесины подавляется за счет регулярной обработки, а кроме того, под скаты длиннее 7 м слишком сложно искать необходимые комплектующие. До монтажа стены прокладываются мауэрлатом, делающимся из бревенчатого каркаса либо на основе блока из бруса. Толщина конструкций составляет минимум 180 мм, это единственное условие однородного распределения нагрузок.
Металлические стропила являются неизбежно тяжелее, чем деревянные при идентичном сечении. Поэтому стены нужно усиливать, работы по их строительству становятся дороже и длиннее. Не получится смонтировать блоки из металла вручную, обязательно потребуются подъемные краны. Невозможно или очень затруднительно корректировать размеры, геометрию стропил, поэтому сразу максимально точно придется сооружать стены и исключать ошибки при их строительстве. Малейший промах может сделать дорогостоящий блок почти бесполезным на деле.
Металлические стропила связывают при помощи сварки, а сварные соединения неизбежно ослабляются, поскольку там ускоренно развивается коррозия. Стоимость работ является весьма высокой, а при выполнении их необходимо выполнять требования огневой и электрической безопасности. Но есть такое неоспоримое преимущество, как возможность подпереть скат кровли от 700 см и длиннее. Если использовать особую антикоррозийную краску, долговечность металлических конструкций обеспечена полностью. Все эти преимущества позволяют быстро и комфортно строить промышленные здания со значительной высотой и протяженностью пролетов.
Как выбрать: что учесть?
Стропильная система должна быть выбрана максимально правильно и четко.
При поиске подходящего решения нужно обращать внимание на следующие моменты:
- прочность;
- возможность подпереть скаты и кровлю в целом определенного размера и геометрии;
- создание позитивного эстетического образа здания в целом.
Технические параметры имеют приоритетное значение. Даже самые красивые конструкции, соответствующие принципам дизайна, не проявят своих позитивных качеств, если они прослужат слишком мало. Опытные строители всегда анализируют среднегодовые и сезонные температуры, финансовые возможности застройщиков, предельно возможный темп ветра и тяжесть вышележащей кровли. Во внимание также принимают будущее использование подкровельного пространства, необходимый для него масштаб. Недооценивать ветер, снег и дождь нельзя, поскольку эти факторы могут оказать очень сильное воздействие на кровлю, а через нее и на стропила.
Если достоверно известно, что конкретная местность отличается мощными снегопадами, минимальный угол ската оказывается непрактичен. Еще актуальнее этот момент при использовании плоских кровель. Под давлением накапливающихся осадков каркас может стремительно деформироваться или же внутрь польется вода. Другое дело, когда определенный регион часто подвергается приходу циклонов и приносимых ими сильных ветров. Тут уже скат стоит сделать поменьше, тогда практически исключена будет ситуация со срывом единичных элементов конструкции.
Избежать ошибок можно, если посмотреть на уже построенные поблизости и длительное время эксплуатируемые дома. Точно воспроизведя конструкцию их кровли и взаимосвязанную с нею стропильную систему, можно наилучшим образом учесть местную специфику. Но не все идут по этому пути, иной раз ставится задача выработать исключительно оригинальный проект. Тогда придется тщательно собирать исходные данные, проводить скрупулезные расчеты. При отсутствии специальных знаний на помощь лучше привлечь квалифицированных исполнителей.
Проанализировав совокупную нагрузку, создаваемую ветром и снегом, можно обнаружить иногда, что те или иные части стропильного комплекса нуждаются в выборочном усилении. При оценке необходимого угла наклона кровли обращают внимание также и на вид используемого покрытия. Тяжелая металлочерепица или профнастил при очень большом уклоне может самопроизвольно сползать вниз, приходится дополнительно их крепить, усложняя себе работу и удорожая монтаж. Кроме того, отдельные материалы имеют склонность задерживать воду или пропитываться ей, бороться с этим можно только делая склон круче. Создание хорошей кровли и стропильной системы, удовлетворяющей столь противоречивым требованиям, не всегда доступно для неспециалистов.
Из чего состоит?
Устройство стропильной системы, как нетрудно заметить, довольно сложное и даже противоречивое. Каждая часть этой конструкции имеет строго определенную роль. Так, мауэрлат представляет собой длинные бруски из хвойной древесины, причем для работы используется строго смолистое дерево. Такие элементы раскладывают вдоль внешних несущих стенок, присоединяя к основанию анкерами либо стержнями особой конструкции (с резьбой). Эта деталь передает нагрузку от кровли на стену.
Следом идет такое приспособление, как стропильная нога. Под этим названием фигурирует деревянный брус, применяемый для возведения контура скатов. Форма конструкции всегда треугольная, потому что она наилучшим образом помогает кровле переносить разрушительное воздействие ветров, снега и других атмосферных процессов. Стропильные ноги ставят на равномерных расстояниях вдоль всей крыши, шаг не может превышать 120 см.
Определенное значение для опоры кровли имеет и лежень – это деревянный брусок, заменяющий мауэрлат в отдельных случаях. Лежни кладут на внутренние опорные стены. Они превращаются в основу кровельного треугольника. Благодаря им скаты не расползаются под собственной тяжестью. А также стоит сказать и про стойки – это поставленные по вертикали бруски с квадратным сечением. Они воспринимают давление, которое оказывает вниз коньковый узел, и транслируют его механически на внутреннюю несущую плоскость. Иногда стойки оказываются под стропильными ногами.
Подкосы призваны укрепить всю конструкцию крыши, они связывают в одно целое ноги и лежни. Эта деталь по форме напоминает ромб. Общность, образуемая затяжкой и подкосами, получила название фермы. Кроме них, нужна еще и обрешетка, которая представляет собой тонкие доски, набиваемые под прямым углом к ногам стропил. Она помогает удержать стропильные ноги как единую систему. К обрешетке прикрепляется абсолютно любое покрытие крыши.
Под мягкие материалы обрешетка должна делаться неразрывной, причем наилучшим средством считается фанера. На самом верху располагается конек, который логически и физически завершает кровельный треугольник. Соединение пары противопоставленных ног стропил обеспечивается квадратным деревянным брусом, который предотвращает разрушение крыши в целом. А в самом низу скатной кровли располагается свес, который выводится приблизительно на 0,5 м от периметра. Благодаря ему потоки дождя, уходящие с крыши, не заливают наружные несущие плоскости и не вредят им.
Кобылки используют лишь в той ситуации, когда стропильные ноги не удается выполнить по той длине, которая позволила бы организовать свес. Соединение с досками пониженного сечения эффективно решает эту проблему. Для крепления деревянных элементов стропил чаще всего рекомендуется использовать хомуты, скобы. Применять гвозди нежелательно, потому что проколотое ими дерево через несколько лет становится слабым и непрочным. Поэтому профессионалы если и используют соединения, делаемые непосредственно на стройплощадке, то пускают в ход болты.
Но даже болтовая связка ослабляет строительные конструкции, пусть и сравнительно немного. Крепче всего оказываются соединения при помощи хомутов либо скоб из металла. Максимально повысить качество изделий может только их промышленное получение, поскольку лишь в строго стандартизированных и полностью контролируемых условиях исключены отклонения от норм, ухудшение качества. Собрать стропильную конструкцию из полностью готовых ферм можно очень быстро, никакого риска в ее использовании нет. Другое дело, что требуется как можно точнее собрать информацию о необходимых характеристиках и без искажений передать ее производителю.
Кроме названных элементов, стропильная система граничит с ендовой. Так называют особое соединение геометрически сложной крыши в точках, где меняется ее траектория. Отличие от конька состоит в том, что в таких местах кровельные детали образуют отрицательный угол. Техническая суть изделия заключается в том, что желоб помогает отводить в сторону жидкость. Чем сложнее конфигурация, тем больше должно быть количество таких желобов.
Карнизный брус служит для упирания в него распорки, другой конец которой упирается в лобовую доску, при этом капельник не деформируется и его конфигурация не искажается. Ветровые связи – это те элементы стропильной системы, которые переводят нагрузку, создаваемую ветром, с кровли на фундамент. Они не только увеличивают суммарную устойчивость конструкции, но и помогают избежать ее опрокидывания при нестабильности единичных деталей. Крыша сохранит пространственную жесткость даже при весьма сильных ветрах.
Горизонтальными ветровыми связями оказываются такие элементы, как:
- раскосы;
- параболические затяжки;
- комплексы обычных затяжек;
- фермы, дополненные крестовидной решеткой.
По вертикали сохранение характеристик под сильным воздушным давлением обеспечивается за счет ветровых опор и балок. Иногда применяется монолитное упрочняющее ядро. Инженеры придумали немало и других вариантов оформления ветровой связи. Она обеспечивается рамами и полурамами, защемленными подпорками. В малых зданиях применяют жесткие (сопротивляющиеся сжатию) или растянутые диагонали, некоторые охватывают сразу два пролета. Расположение каждого из элементов точно отражается в проектной документации.
Качественные характеристики стропильных систем и их состав понять не так и сложно, если проявить внимательность и усердие. Но не менее важно рассчитать количественные параметры этих систем. Если не сделать этого или провести расчеты неправильно, можно или израсходовать слишком много средств, или столкнуться с протечками даже с разрушением отдельных элементов.
- изгибы кровли;
- среднегодовую массу снега;
- неравномерности в ее распределении по скатам в зависимости от крутизны склона и розы ветров;
- ветровой перенос уже упавшего снега;
- сход снежных и ледяных масс, сток жидкой воды вниз;
- аэродинамическую характеристику и парусность конструкции;
- различия в силе воздействия на отдельные точки.
Просчитать все необходимое, притом смоделировав реалистичные ситуации и заложив в проект обоснованный запас прочности – не так просто. Тем более что нужно обратить внимание и на сложение различных нагрузок, на их совокупное действие. Но все же любому заказчику вполне по силам оценить качество работы проектировщиков. Нагрузки, прилагающиеся к стропильным системам, делятся на три ключевые группы: главную, дополнительную и экстремальную.
В главный разряд попадают:
- стабильные факторы – тяжесть кровли и стропильных конструкций, дополнительных устанавливаемых поверх них элементов;
- долговременные воздействия – снег, температура;
- периодически меняющиеся факторы – полные расчеты снеговых и температурных воздействий с учетом всех тонкостей.
Дополнительная группа – это давление, оказываемое ветром, строителями и ремонтниками, гололедом и дождем. К экстремальной категории относятся все чрезвычайные происшествия природного и техногенного характера, которые могут возникнуть в конкретном месте. Их уровень прогнозируется с запасом, чтобы гарантировать исключение неприятных последствий. При расчете каркасной крыши и находящихся под ней конструкций во внимание принимают предельную нагрузку, в случае приложения которой все сооружение рассыпается. Дополнительно приводится показатель или группа показателей, при достижении которых неизбежно появляются различные деформации.
Коэффициент сноса снега отражает то, насколько больше он будет отлагаться на подветренной стороне и перед предметами (частями), которые задерживают поток воздуха. В проблемных местах придется максимально сблизить стропила и основательно просчитать необходимую толщину лицевого материала. Максимально точную оценку всем параметрам можно дать лишь при умножении любых полученных цифр на коэффициенты надежности. Что касается ветра, то развиваемое им усилие направлено на сбрасывание крутых крыш и на подъем с подветренного участка плоской кровли. Нельзя забывать, что воздушный поток воздействует одновременно на фасады и на скаты крыш.
При ударе о фасад воздух распадается на две волны: одна уходит вниз и более интереса не представляет, а другая по касательной нажимает на кровельный свес, стремясь приподнять его. Действие на скат происходит под прямым углом, этот участок вдавливается вглубь. Одновременно формируется завихрение, которое по касательной воздействует на наветренный сектор ската. Этот вихрь обходит конек и начинает создавать подъемную силу уже в приложении к подветренному сегменту. К сведению: при подсчете массы кровли нужно учитывать тяжесть стропил, утеплителей, гидроизоляции и парового барьера.
Стандартная нагрузка на 1 квадратный метр крыши составляет до 50 кг независимо от ее размеров и других значимых обстоятельств. Меняя расстояние от одних стропильных ног до других, можно задавать фактическое распределение нагрузок на них. По мнению большинства специалистов, приемлемыми значениями будут показатели от 60 до 120 см. Но на утепляемой кровле стоит выбирать такие дистанции, которые равны одному листу или рулону утеплительных материалов. Одновременно стоит учитывать, что среди нескольких подходящих вариантов расстановки стропил предпочтительнее тот, что дает оптимальный эффект при минимальном расходе используемых материалов.
При подсчетах нагрузок, переносимых стропилами, всегда смотрят и на то, чтобы они не превышали предельной выносливости кровельного материала. Ведь никакого смысла в таком превышении нет. Если при запланированном воздействии кровля все равно станет прогибаться, говорить о солидном результате нельзя. При расчетах полезная нагрузка от конструкций, соединенных с фермами стропил, подсчитывается соответственно той площади касания, которая нанесена на чертёж. К таким конструкциям относятся камеры вентиляции, потолки мансард и первых этажей, поставленные на крыши водяные резервуары. Кроме величины давления на стропильную систему, подсчитывают и резкость склона кровли.
Угол наклона: значение
На форумах при консультациях специалистов и в профессиональной литературе можно встретить упоминания сразу трех единиц измерения наклона. Кроме привычных и ожидаемых градусов, тут будут и проценты, и соотношения между сторонами. Нередко они уживаются вместе даже в рамках одной публикации или инструкции от производителя кровельных материалов. Но на самом деле ничего загадочного в этом нет, понять суть может любой потребитель. Под углом наклона крыши специалисты понимают тот угол, который возникает на пересечении горизонтали со скатом кровли.
Тупых углов в этом случае быть не может в принципе. Более того, встретить скат круче 50 градусов можно лишь в декоративных элементах, всевозможных башенках. Исключением из общего правила становятся лишь скаты на нижних рядах стропил мансардной кровли. Во всех остальных случаях углы колеблются от 0 до 45 градусов. Относительные пропорции сторон высчитываются как соотношение между высотой ската и его проекцией на горизонталь. Этот показатель равняется для равномерно сконструированной крыши с парой скатов половине пролета.
На односкатной крыше пропорция равна единице, а в более сложных конфигурациях все же придется проводить все расчеты и прикидки самостоятельно, не отталкиваясь от готовых значений. Угол уклона обычно выражают в виде дроби, числитель и знаменатель разделяются двоеточием. Но когда получаемые цифры невозможно округлить до целых чисел, рекомендуется использовать проценты: просто делят одно на другое и увеличивают в сто раз. Плоскими кровлями считаются те, что имеют уклон не более 5 градусов; малым признается уклон 6–30 градусов, а все остальные крыши принято считать крутыми. Плоская конструкция радикально увеличивает полезную площадь и довольно устойчива к ветру, но потребуется чистить ее от снега вручную и усиливать гидроизоляцию до предела. Уклон обязательно сообразуется с конкретным материалом, причем необходимые значения можно найти в инструкциях от производителя. Чтобы рассчитать даже самые сложные и причудливые конфигурации крыш, их разбивают мысленно на треугольники и в каждом подсчитывают угол особо.
Шаг, длина и сечение стропил
Когда стало понятно, какая длина скатов, какие углы, образуемые этими скатами с горизонтальной плоскостью, настало время заняться собственно просчетом стропил. Если каркас крыши сделан из бруса 5х15 см под металлочерепицу, монтажный шаг колыхается от 0,6 до 0,8 м. По мере роста крутизны уклона, промежуток тоже увеличивается. Если крыша наклонена под 45 градусами, требуется ставить стропила через каждые 800 мм, а для скатов по 75 градусов можно добавить еще 200 мм.
Следующий важный параметр – это длина стропил. Она тесно связана с шагом: если блоки делаются длинными, их максимально сближают, а при укорочении единичной детали - раздвигают. При подсчете шага обрешетки исходят из вида положенной сверху черепицы и из того, что на каждом скате следует раскладывать целое число рядов. Если получается дробь, лучше округлить, уменьшить или увеличить немного показатель. Стропильные ножки под металлочерепицей, сечение которой составляет 15х5 см, колеблются от 65 до 95 см. Нельзя увеличивать шаг при сечении обрешетки 3х5 см.
Чтобы утеплитель лучше проветривался, в районе верхней кромки стропил готовятся ряды отверстий диаметром 1–1,2 см. Рядовые стропила под профнастилом идут через каждые 0,6–0,9 м. Когда расстояние превышает поневоле этот показатель, придется ставить поперек хода монтажа обрешетку со значительным сечением. Обрешетка под профнастилом собирается из досок габаритами 3х10 см, которые ставятся с интервалом от 0,5 м. Подсчитывать интервал нужно сообразно высоте и толщине материалов.
При всех выявившихся недостатках шифера, он остается широко востребованным. Под шиферной кровлей монтируются стропила сечением 5х10–15 см, отдаленные друг от друга на 60–80 см. Чаще всего рекомендуется среднее расстояние, которое составляет 0,7 м. Паузы между частями обрешетки вычисляют сообразно крутизне материала. На сравнительно пологих участках опора на 4 куска дерева оправдывает себя. Если кровля делается круче, ставят 3 бруска, отделяемые 63–65 см.
Нельзя забывать, что из-за ответственности стропильной системы лучше оставить резерв прочности, нежели сделать неоправданно слабый тип стропил. Для их изготовления применяют брус, высушенный максимум до 15%. Заменой брусу может послужить не обрезная доска той же сухости. Под керамическую черепицу используют обрешетку из бруса 5х5 см. В намеченных согласно рассчитанному расстоянию местах применяют гвозди для шифера или простые саморезы.
Монтаж: технология
Строительство крыши подразумевает использование стандартного круга плотницких инструментов и электрической дрели. Если используются металлические конструкции, потребуется болгарка для точной нарезки. Помните, что обрабатывать ею металлочерепицу или профнастил нельзя, это может привести к повреждению материала. Шатровая крыша без стоек делается при помощи затяжек, которые усиливают сооружение.
В вальмовом варианте приходится укреплять прогоны, идущие по диагонали. На них отводят спаренные доски и особо крепкий брус. Точки соединений всегда имеют подпорку (стойку), а главная опора ставится примерно в четверти длины, отделяющей крупные стропила от конька. Под фронтонами на двускатной кровле всегда делают стропила меньшей длины. А вот под основной частью четырехскатной конструкции могут ставиться крайне длинные детали, даже больше 7 м. Чтобы они держались надежно, применяют либо стойку, переводящую напряжение на перекрытие, либо шпренгель.
Первым шагом при создании стропил под ломаной кровлей оказывается формирование опорного комплекса в виде буквы П. Он опирается на балки перекрытий и удерживается стропильными ножками. Далее, ставят три или более прогона, два из них выводят на углы каркаса, а остальные располагают в середине перекрытия. Завершающим шагом при стропиловке оказывается закрепление ножек. Стропильные системы желательно делать по шаблону – соединить две доски, которые по длине совпадают со стропилами, и приколотить друг к другу гвоздем. Шаблон ставят краями в точки присоединения стропильных ножек и фиксируют его при помощи поперечины.
Дополнительный шаблон (на этот раз фанерный) поможет сделать монтажная пила. Фермы присоединяют к мауэрлату, начиная с крайних. Чтобы не напутать с точкой крепления конька, верхушки этих ферм связывают прямой веревкой. Массивность затяжек по мере приближения к коньку возрастает. Если стропильные элементы крепятся болтами, стоит применять шайбы или пластины. Это не даст гайкам углубляться в дерево.
Как установить стропилы своими руками, смотрите в видео ниже.
Проектируя любое жилое строение, архитекторы особое внимание уделяют крыше, так как она выполняет не одну, а сразу несколько функций, в зависимости от ее конструктивных особенностей. Нужно сказать, что далеко не всех будущих домовладельцев удовлетворяет обычная двухскатная крыша, хотя ее можно назвать самой надежной, так как она имеет всего две скатные плоскости и один стык между ними. Многих привлекают более сложные конструкции, которые добавляют строению особую привлекательность и оригинальность. Другие, более практичные домовладельцы, предпочитают мансардные конструкции, которые одновременно способны выполнять роль кровли и второго этажа.
Основой любой крыши является индивидуальная стропильная система, имеющая свои конструктивные особенности. Сделать выбор нужного каркаса крыши будет значительно проще, если заранее разобраться какие же виды и схемы стропильных систем используются в строительной практике. После получения подобной информации станет более понятно, насколько сложны такие конструкции в монтаже. Особенно это важно знать, если каркас для крыши предполагается возводить самостоятельно.
Основные функциональные задачи стропильных систем
При обустройстве скатных конструкций крыш, стропильная система является каркасом для покрытия и для удержания материалов «кровельного пирога». При грамотном монтаже каркасной конструкции будут создаваться необходимые условия для правильной и неутепленных типов кровель, защищающих стены и внутреннее пространство дома от различных атмосферных воздействий.
Кровельная конструкция также всегда является завершающим архитектурным элементом экстерьерного оформления строения, своим видом поддерживая его стилистическое направление. Тем не менее, конструктивные особенности стропильных систем в первую очередь должны соответствовать требованиям прочности и надежности, которым должна соответствовать крыша, и лишь затем уже – эстетическим критериям.
Каркас стропильной системы формирует конфигурацию и угол наклона крыши. Эти параметры во многом зависят от природных факторов, характерных для конкретного региона, а также от желания и возможностей домовладельца:
- Количество осадков в разные периоды года.
- Направление и средняя скорость ветра в местности, где будет возводиться постройка.
- Планы по применению пространства под крышей – обустройства в нем жилых или нежилых помещений, или же использования его лишь в качестве воздушной прослойки для термоизоляции расположенных ниже помещений.
- Разновидность планируемого материала кровельного покрытия.
- Финансовые возможности домовладельца.
Атмосферные осадки и сила потоков ветра дают весьма чувствительную нагрузку на строение кровли. Например, в регионах с обильными снегопадами не стоит выбирать стропильную систему с небольшим углом наклона скатов, так как снеговые массы будут задерживаться на их поверхности, что может привести к деформации каркаса или кровельного покрытия или к протеканиям.
Если же местность, где будет производиться стройка, славится своими ветрами, то лучше выбирать конструкцию с небольшим уклоном ската, чтобы случающиеся резкие порывы не сорвали отдельных элементов крыши и кровли.
Основные элементы конструкции крыши
Детали и узлы стропильных систем
В зависимости от выбранного вида стропильной системы, используемые элементы конструкции могут значительно разниться, однако, существуют детали, которые присутствуют и в простых, и в сложных системах крыш.
К основным элементам стропильной системы скатной крыши относятся:
- Стропильные ноги, формирующие скаты кровли.
- - деревянный брус, закрепляемый на стенах дома и служащий для фиксации на нем нижней части стропильных ног.
- Конек - это стык каркасов двух скатов. Он обычно является самой высокой горизонтальной линией крыши и служит опорой, на которой закрепляются стропила. Конек может быть сформирован стропилами, скрепленными между собой под определенным углом или же зафиксированными на коньковой доске (прогоне).
- Обрешетка - это рейки или брус, монтируемые на стропила с определенным шагом и служащие основой для настила выбранного кровельного материала.
- Подпорные элементы, куда можно отнеси лежни, прогоны, стойки, подкосы, стяжки и другие детали, служат для повышения жесткости стропильных ног, поддержки конька, связывания отдельных деталей в общую конструкцию.
Кроме упомянутых деталей конструкции, в нее могут быть включены и другие элементы, функции которых направлены на упрочнение системы и оптимальное распределение нагрузок крыши на стены строения.
Стропильная система подразделяется по нескольким категориям в зависимости от разных особенностей своей конструкции.
Чердачное пространство
Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.
Конструкцию скатных крыш можно разделить на бесчердачные и чердачные. Первый вариант называется именно так оттого, что пространство под крышей имеет небольшую высоту и используется только в качестве утепляющей сверху помещения здания воздушной прослойки. К таким системам обычно относится или же имеющая несколько скатов, но расположенных под очень незначительным углом.
Чердачная конструкция, имеющая достаточно большую высоту конька, может использоваться по-разному, быть утепленной и неутепленной. К таким вариантам можно отнести мансардный или же двухскатный вариант. Если выбирается кровля с высоким коньком, то в обязательном порядке необходимо учитывать ветровые нагрузки в регионе, где выстроен дом.
Уклон скатов
Чтобы определить оптимальный наклон скатов крыши будущего жилого строения, в первую очередь нужно присмотреться к уже выстроенным малоэтажным соседским домам. Если они стоят уже не один год и стойко выдерживают ветровые нагрузки, то их конструкцию смело можно брать за основу. В том же случае, когда владельцами поставлена цель создать эксклюзивный оригинальный проект, непохожий на стоящие рядом постройки, необходимо ознакомиться с конструктивными и эксплуатационными особенностями различных стропильных систем и произвести соответствующие расчеты.
Следует учитывать, что от того, насколько велик уклон скатов крыши, зависит изменение касательных и нормальных значений силы ветра — чем круче угол наклона, тем большее значение имеют нормальные силы и меньше касательные. Если крыша пологая, то на конструкцию больше влияет касательная нагрузка ветра, так как увеличивается подъемная сила с подветренной стороны и уменьшается с наветренной.
Зимняя снеговая нагрузка тоже должна быть учтена при проектировании кровли. Обычно этот фактор рассматривается в комплексе с ветровой нагрузкой, так как с наветренной стороны снеговая нагрузка будет гораздо ниже, чем с подветренного ската. Кроме этого, на скатах существуют места, где обязательно будет собираться снег, давая большую нагрузку на эту область, поэтому ее следует укрепить дополнительными стропилами.
Уклон скатов крыш может варьироваться от 10 до 60 градусов, и он должен быть выбран не только с учетом консолидированной внешней нагрузки, но и в зависимости от кровельного покрытия, которое планируется использовать. Этот фактор учитывается потому, что кровельные материалы различаются по своей массе, для их закрепления требуется различное количество элементов стропильной системы, а значит, будет разниться и нагрузка на стены дома, и насколько она будет большой, тоже зависит от угла уклона крыши. Немаловажное значение имеют и особенности каждого покрытия по сопротивляемости проникновению влаги – многим кровельным материалам в любом случае необходимо тот или иной уклон для обеспечения свободного схода ливневой воды или тающего снега. Кроме этого, выбирая уклон крыши, нужно заранее продумать то, как будет осуществляться процесс очистки и ремонтных работ на кровле.
Планируя тот или иной угол скатов крыши нужно знать, чем меньше стыков между листами покрытия, и чем они герметичнее, тем меньше можно делать уклон ската, конечно, если не предполагается устроить в чердачном пространстве жилое или хозяйственное помещение.
Если же для покрытия кровли используется материал, состоящий из небольших элементов, например, керамическая черепица, то уклон скатов нужно делать достаточно крутым, чтобы вода никогда не задерживалась на поверхности.
Учитывая вес кровельного материала, нужно знать – чем тяжелее покрытие, тем угол скатов должен быть больше, так как в этом случае нагрузка правильно распределится на стропильную систему и несущие стены.
Для покрытия крыши могут быть использованы следующие материалы: или профильный лист, оцинкованная сталь, волнистые асбестобетонные и битумно-волокнистые листы, цементная и керамическая черепица, рубероид, мягкая кровля и другие кровельные материалы. Ниже на иллюстрации показаны допустимые углы крутизны скатов для различных типов кровельных покрытий.
Базовые конструкции стропильных систем
В первую очередь стоит рассмотреть базовые виды стропильных систем относительно расположения стен дома, которые применяются во всех конструкциях крыш. Базовые варианты разделяют на наслонную, висячую, а также комбинированную, то есть включающую в свою конструкцию элементы и первого, и второго типа систем.
крепления для стропил
Наслонная система
В постройках, где предусмотрены внутренние несущие стены, чаще устанавливается наслонная стропильная система. Монтировать ее гораздо проще, чем висячую, так как внутренние несущие стены обеспечивают для ее элементов надежную опору, а кроме того, для этой конструкции потребуется меньшее количество материалов.
Для стропил в этой системе определяющей опорной точкой является коньковая доска, на которой они и закрепляются. Безраспорный вид наслонной системы может быть обустроен в трех вариантах:
- В первом варианте верхняя сторона стропил фиксируется на коньковой опоре, называемой скользящей, а нижняя их сторона закрепляется путем врубки к мауэрлату. Дополнительно стропила в нижней части фиксируется к стене с помощью проволоки или скоб.
- Во втором случае стропила в верхней части подрезаются под определенным углом и соединяются между собой при помощи специальных металлических пластин.
Нижний же край стропильных ног крепится к мауэрлату подвижными креплениями.
- В третьем варианте стропила жестко скрепляются в верхней части брусками или обработанными досками, расположенными горизонтально, параллельно друг другу с обеих сторон соединенных под углом стропил, а между ними защемляется коньковый прогон.
В нижней части для закрепления стропил, так же, как и в предыдущем случае, применяются скользящие крепления.
Необходимо пояснить, почему для фиксации стропил на мауэрлате часто используются именно скользящие крепления. Дело в том, что они способны избавить несущие стены от излишнего напряжения, так как стропила не зафиксированы жестко, и при усадке строения они имеют возможность сдвигаться, не деформируя при этом общей конструкции кровельной системы.
Этот вид крепления применяется только в наслонных системах, что также отличает их от висячего варианта.
Однако в некоторых случаях для наслонных стропил применяют распорную систему, в которой нижний конец стропил жестко фиксируется к мауэрлату, а чтобы снять нагрузку со стен в конструкцию встраиваются затяжки и подкосы. Этот вариант и называется комплексным, так как включает в себя элементы наслонной и висячей системы.
