Стропильная стойка. Стропильная система крыши

Качество крыши зависит вовсе не от выбора кровельного материала. Главное в ней находится под красивой черепицей или практичным профлистом. Это основа основ, скелет крыши и узел проблемы – система стропил и обрешетка. Именно стропильная система крыши служит основой для кровли и определяет срок ее службы. А от качества исполнения стропильной конструкции зависит благополучие хозяев дома. Поэтому при строительстве крыши особое внимание должно уделяться операции возведения стропил. И чтобы эта операция прошла успешно, придется некоторое время уделить изучению принципов «работы» стропильной системы.

Итак, стропилами называют конструктивные элементы, передающие нагрузки от атмосферных воздействий и веса крыши на стены и внутренние подпорки (если таковые имеются).

Стропила бывают:

деревянные;
стальные;
смешанные.

Чаще всего используются деревянные стропила. Соединение стропил выполняют встык или внахлест.

Главное требование, которое предъявляется к стропильным конструкциям, – способность выдерживать определенные нагрузки.

Нагрузки и воздействия на крышу бывают следующими:

атмосферные осадки;
ветер;
колебания температуры;
водяной пар;
насекомые и микроорганизмы.

Что касается атмосферных нагрузок, то дождь и сосульки – проблема не несущих конструкций, а кровли. А вот выдерживать тяжесть снега должна в первую очередь стропильная система. Поэтому в районах, где зимой бывают обильные снегопады, уменьшают расстояние между стропилами и делают крыши с крутыми – более 30 градусов – скатами.

Серьезный враг крыши – ветер. Встречая на своем пути здание, ветер обходит его, образуя тем самым участки положительного и отрицательного давления вблизи стен постройки. Отрывающей силы ветра может хватить для отрыва части кровли, образования вздутий и т.п. Чтобы минимизировать риск повреждения, основание крыши делают герметичным, а кровлю дополнительно крепят к основанию.

Могут повредить крышу и температурные колебания. Как известно, все стройматериалы подвержены растяжению и сжатию. Чтобы избежать деформаций и разрушения крыши, все материалы, входящие в ее конструкцию, должны иметь примерно равные коэффициенты температурного расширения.

Внутри любого здания скапливается водяной пар. Он оказывает крайне отрицательное влияние и на деревянные, и на металлические элементы крыши. Для частичного решения проблемы используют специальную пароизоляционную пленку.

Чтобы защитить деревянные конструкции от насекомых и микроорганизмов, применяют специальные пропитки.

Вывод: стропильная система должна обеспечивать сопротивление определенным механическим нагрузкам. Исходя из этого требования подбирают шаг стропил или расстояние между стропильными ногами. Обычно это расстояние составляет 0,3-1 м.

Виды стропильных систем

Существуют следующие виды стропильных систем:

с висячими стропилами;
с наклонными стропилами.

Два вида стропильных систем

Стропильная система с висячими стропилами

Висячие стропила имеют две точки опоры, расположенные на стенах здания. Стропильные ноги такой конструкции подвергаются сжатию и изгибу, стенам же передается горизонтальное распирающее усилие. Для уменьшения этого усилия выполняют деревянную или металлическую затяжку, соединяющую стропильные ноги. Ее располагают у основания стропил или немного выше. Первый вариант используют в основном при строительстве мансард – затяжкой в данном случае служит балка перекрытия.

Стропильная система с наслонными стропилами

Наслонные стропила используются при строительстве крыш зданий с центральной несущей стеной или столбчатыми опорами. Стропильные ноги такой системы опираются на стены здания, а средняя ее часть – на несущую стену или опоры.

Важно: чем круче наклон крыши, тем меньшим должен быть шаг стропильных ног при устройстве кровли.

Стропильные конструкции скатных крыш

Крыши бывают:

односкатные;
двухскатные;
четырехскатные или вальмовые;
полувальмовые;
шатровые;
многощипцовые.

Виды крыш

Односкатные крыши в строительстве жилых домов применяются крайне редко. Такую форму чаще всего имеют крыши хозпостроек, веранд, террас и т.п. Односкатную кровлю монтируют на стенах различной высоты. При этом скат делают с наветренной стороны. Такая кровля может покрывать все здание целиком, а может входить в состав сложной крыши. Например, с одной из сторон дома расположен гараж, который накрывают односкатной крышей. При устройстве односкатной кровли используют систему с наслонными стропилами.

Самая распространенная форма крыш дачных домов и небольших коттеджей, размеры которых не превышают 6×6 м, – двухскатная. Скаты в этом случае образуют две наклонные плоскости и два фронтона. Такая конструкция стропильной системы позволяет использовать легкие кровельные материалы. Еще одно ее преимущество – простота монтажа. В основе двухскатной кровли может лежать как система с наслонными стропилами, так и с висячими.

Крыши, состоящие из двух трапециевидных и соединенных с ними двух треугольных скатов (вальм), называются четырехскатными или вальмовыми. Такие крыши наряду с шатровыми считаются самыми сложными вариантами. Их целесообразно использовать в местностях, где ветровая нагрузка очень высока.

У полувальмовых крыш (их еще называют датскими) вальмы занимают неполную высоту. Полувальмовая крыша – по сути модифицированная двухскатная.

Если крыша образована из нескольких сходящихся в одной точке треугольников, ее называют шатровой. Такие конструкции крыш стропильные системы имеют весьма замысловатые, но количество используемых материалов в них невелико.

Многощипцовые крыши имеют довольно сложную конфигурацию. Их образуют множество ребер и примыканий. Под кровлей многощипцовых крыш обычно устраивают жилые мансарды. А поскольку любой мансарде требуется дополнительное утепление, данный пункт учитывают в расчетах. Стропила либо закрывают отделочными материалами, либо оставляют на виду. В последнем случае они несут еще и декоративную нагрузку, а потому требуют выбора материала с хорошими интерьерными качествами.

Достоинства многощипцовых конструкций:

красивый внешний вид;
возможность покрыть сразу несколько помещений.

Недостаток: высокая трудоемкость работ.

Узлы стропильной системы

Тип, конструкцию и узлы стропильной системы определяют исходя из следующих факторов:

форма кровли;
площадь, которую требуется перекрыть;
наличие несущих стен и внутренних опор, а также их расположение.

Рассмотрим ряд схем стандартных двухскатных крыш зданий с различным расстоянием между несущими стенами.

Узлы крепления стропил

Если это расстояние не превышает 6 м, рекомендуется выполнить систему с наслонными стропилами. При этом стропильные ноги должны опираться на мауэрлат (опорный брус), расположенный по всему периметру здания. Такие стропильные конструкции скатных крыш позволяют намного снизить расход пиломатериалов.

Если расстояние между несущими стенами составляет от 6 до 8 м, следует связать ригелем противоположные стропила.

Еще один вариант использования системы с наслонными стропилами – применение промежуточных стоек, опирающихся на несущие стены или столбы. Применение такой конструкции позволяет перекрывать до 12 м при установке одной опоры и до 16 м при установке двух опор.

Если внутренние опоры отсутствуют, и расстояние между несущими составляет до 12 метров, следует использовать систему с висячими стропилами.

В стропильную систему входят следующие узлы:

конька;
опоры стропил;
«стойка-подкос-стропило»;
«подкосы-стойка-балка».

После выбора конструктивного решения и расчета основных узлов составляют план стропил – систему обозначений элементов крыши.

Для строительства крыши сегодня используются самые разные варианты стропильных систем. Но, невзирая на все многообразие их видов, в основе каждой лежат одинаковые требования, которые необходимо соблюдать для того, чтобы крыша получилась прочной. При самостоятельном создании кровли не помешает знать особенности конструкции самых популярных систем.

Общие сведения о стропильных системах

Стропильная система является каркасом кровли, опирающимся на несущие конструкции строения и служащим основой для утеплительных, гидроизоляционных и кровельных материалов.

Тип конструкции и размеры стропильных систем зависят от:

размеров здания;
материала стропильной фермы;
кровельного материала (главным образом, от его удельного веса);
нагрузок на кровлю в виде снега и ветра, характерных для региона;
предпочтений, касающихся формы кровли.

Каждый из данных факторов имеет значение для решения того, какие виды стропильной системы лучше всего подходят для конкретной ситуации.

Материалы для стропильных систем

Самым распространенным материалом для создания стропильных систем является дерево. Обычно используют брус 150 на150 миллиметров или доски 50 на150 миллиметров. Но если необходимо усилить конструкцию, используют более толстый брус, а доски соединяют друг с другом. Разумеется, все это относится только к частным домам, при строительстве многоэтажек и промышленных зданий применяют другие технологии.

Стропила 150х150 делают из бруса, обычно соснового. Лучше всего использовать вылежавшийся брус, который не изменяет своей формы после создания кровли, и тогда конструкция получится более устойчивой.

Также применяются стропила 50х150 – их производят из досок. используются только для создания крыш частных зданий, в случае с многоэтажными зданиями и промышленными зданиями используют металлические элементы.

Стропила 50 150 приходится сшивать, чтобы придать им нужную прочность.

Перед установкой стропила из дерева обязательно обрабатывают антибактериальными и противопожарными средствами. Антибактериальная пропитка предотвращает гниение, если элементы будут находиться во влажной среде (к примеру, под влиянием внутри кровельного конденсата). Противопожарная обработка уменьшает горючесть древесины.

Никаких трудностей с обработкой стропил в настоящее время не возникает. На рынке представлен большой выбор антипиретиков и антисептиков. Также можно использовать препараты для комплексной защиты древесины. Дерево лучше обрабатывать кистью – распыление средства не позволяет добиться хорошей степени пропитки. Независимо от того, какие будут использоваться виды стропил, их можно усилить дополнительными металлическими элементами.

Стойки из металлического профиля чаще всего устанавливают под коньковыми прогонами для создания опоры – именно они наиболее подвержены нагрузкам. Однако стальные стропила нуждаются в более серьезном утеплении кровли, поскольку металл хорошо проводит холод.

Независимо от материала, из которого произведены стропила, систему собирают таким образом, чтобы ее конструкция была достаточно жесткой. По этой причине большинство видов имеют треугольную форму – именно такая геометрическая фигура позволяет создавать наибольшую жесткость.

Стропильные системы могут быть наслонными (наклонными) или висячими.

Висячая стропильная система

Выносные стропила (висячие) обладают лишь двумя точками опоры для каждой из пар стропильных ног. Такими точками опоры обычно являются несущие стены дома. В данном случае стропильные ноги работают и на изгиб, и на сжатие. Они должны опираться не непосредственно на стены, а на мауэрлат - это толстый опорный брус из дерева или конструкция из скрепленных между собой досок, крепко закрепленный на торце несущих стен.

Стропильные ноги крепят к мауэрлату при помощи врубки. Стропило также фиксируется дополнительно – кронштейном или скобой. Конструкция системы обеспечивает распирающее усилие, передающееся стеновому ограждению. Самым распространенным способом компенсации распирания является создание затяжки, соединяющей каждую пару стропил в нижней части. Обычно затяжку ставят в самом низу, в этом случае она является еще и перекрытием. Если же затяжка расположена выше, она должна быть более мощной, поскольку нагрузка на нее значительно возрастает. Помимо того, что этот элемент компенсирует распирающее усилие, она еще и не позволяет разъезжаться стропильным ногам.

Процесс крепления стропил на односкатной крыше:

Наслонная стропильная система

Наклонные стропила (наслонные) требуют наличия средней несущей стены в строении.

Наслонные стропила имеют такие характерные признаки:

Опорой для наслонных стропил служат стены строений, а их средняя часть удерживается внутренними столбчатыми опорами или средней несущей стеной.
Элементы наслонной системы могут работать исключительно на изгиб, нагрузке на сжатие они не подвергаются. Благодаря этому для стропил подобного типа можно применять более тонкие детали, и система получается легкой. Таким образом, наслонная система позволяет неплохо сэкономить на пиломатериалах.
Если здание имеет сложную конструкцию, при создании кровли можно чередовать типы стропильных систем. Там, где нет опоры, устанавливают , а там, где имеется опора или средняя несущая стена – наклонные.

Вальмовая стропильная система

Четырехскатная вальмовая кровля требует создания особой системы стропил. Из-за сложной геометрии такой кровли стропила должны выполнять различное предназначение, поэтому они бывают следующих видов.

Диагональные стропила (накосные) формируют ребра крыши, соединяя углы постройки с торцами конькового бруса. Накосные стропила самые длинные, и должны обладать большой прочностью, поскольку они подвергаются основной нагрузке.

Центральные (рядовые) стропила соединяют мауэрлат с коньковым брусом по бокам скатов. Такие стропила устанавливаются параллельно.

Хотя для хорошей крыши важен каждый этап ее создания, стропильную систему можно назвать основой всей кровельной конструкции, поскольку тип крыши зависит именно от конфигурации стропильной системы. Существуют различные виды стропильных систем, правильный выбор которых может существенно повлиять на качество и функциональность всей крыши.

Выбирая тип крыши, владельцы будущего дома фактически выбирают и его стропильную систему. Например, конструкция двухскатной и четырехскатной крыши заметно отличается. Неизменными остаются принципы монтажа таких элементов, как:

мауэрлат (основание крыши к которому крепятся стропила, выполняется из деревянного бруса или армированного бетона);
обрешетка (тонкий настил из досок, поверх которого укладывается кровельный материал);
гидроизоляционный слой (специальная пленка, препятствующая проникновению влаги от осадков под кровлю);
пароизоляционный слой (мембранная пленка, впитывающая образующийся внутри дома паровой конденсат, а затем испаряющая его наружу);
теплоизоляционный слой (утеплитель, который монтируется в пространстве между стропилами).

Тип и вид стропил выбирают в зависимости от того, какую крышу планируется возвести. Неправильно спроектированная или изготовленная стропильная система может привести к повреждениям кровли уже вскоре после начала ее эксплуатации.

Совет : До начала кровельных работ в обязательном порядке составляется проект, в котором учитываются не только особенности стропильной конструкции, но и тип кровельного материала, обвязки, обрешетки, изоляции и т. п. Лучше всего пригласить для этого опытного инженера, который сможет рассчитать проектный вес будущей кровли и сравнит его с допустимой нагрузкой для стен и фундамента здания. В процессе строительства нельзя изменять проект, не согласовав это со специалистом. Увеличение нагрузки, например, замена кровельного материала на более тяжелый, может привести не только к порче самой крыши, но и к обрушению стен дома.

От стропильной системы зависит конфигурация крыши и ее качество

Какими бывают крыши: типы конструкций

Кровельных конструкций придумано за годы человеческой истории впечатляющее количество. Одни больше подходят для промышленных зданий, другие - для изящных произведений архитектурного искусства. В частном строительстве применяют ряд кровельных конструкций, в которых сочетаются такие качества, как:

практичность;
относительно невысокие затраты;
эстетичный внешний вид;
простота изготовления;
функциональные особенности, подходящие для конкретной климатической зоны и т. п.

Совет : Поскольку для изготовления стропильных конструкций чаще всего используется древесина, следует уделить внимание правильному выбору, обработке, а также хранению этого материала. Влажность бруса и досок должна находиться в пределах 20-25%. Хранят древесину в штабелях, уложенных на поддоны. Лучше всего складывать материалы в крытом помещении, надежно защищенном от непогоды и хорошо проветриваемом. Перед началом работ дерево обрабатывают антисептиками и антипиренами, чтобы повысить его устойчивость к огню, плесени, жучкам и т.п.

Наиболее распространенные типы крыш

Наиболее широкое распространение в частном строительстве нашли следующие виды кровельных конструкций:

Кроме того, различают бесчердачные, чердачные и мансардные кровли.

Крыша Судейкина имеет необычную конфигурацию и превосходные функциональные характеристики

Висячие и наслонные стропила – в чем разница

Именно так называют профессиональные кровельщики основные типы стропильных конструкций. Висячая стропильная система дома чаще всего используется при строительстве однопролетных зданий со стенами из кирпича, камня и т. п. В верхней точке висячие стропила опираются друг на друга, а внизу - на верхнюю обвязку (мауэрлат). Чтобы стропильные ноги не разъезжались, их нижние концы на противоположных скатах дополнительно соединяют горизонтальной затяжкой. Затяжки можно использовать как балки перекрытия, однако железобетонное перекрытие, жестко связанное со стенами, также может выполнять роль затяжки. Выше основания стропил иногда располагают дополнительную затяжку - ригель. Таким образом монтируют висячие стропильные системы в зданиях, с шириной пролета менее шести метров.

Совет : Если уклон крыши достаточно крутой, например, 40-60 градусов, целесообразно устроить мансарду. В этом случае в проекте следует соотнести место монтажа ригелей и высоту мансардного помещения.

Висячие стропила имеют очень простую конструкцию и опираются только на наружные стены

Для строений с пролетом более шести метров висячие стропила подпирают специальными стойками и подкосами. Устанавливают эти дополнительные элементы на специальные прогоны, основанием для которых служит перекрытие. В этом случае длина нижней части стропильных ног не должна превышать четыре с половиной метра.

Висячие стропильные системы оптимально подходят, чтобы перекрыть большой пролет, не устанавливая промежуточные опоры. Однако элементы, компенсирующие нагрузку, которая приходится на стропила, существенно увеличивают вес собственно стропильной системы, что может ограничить выбор кровельных материалов.

Навесные стропила подходят практически для всех типов кровельных конструкций, используются при длине пролета в пределах 10-16 метров, для крыш с уклоном ската 20-60 градусов, независимо от материала стен. При большом пролете требуется наличие промежуточных опор (внутренних несущих стен, колонн и т.п.).

Верхняя часть наслонных стропил опирается на коньковый брус, который поддерживается специальными опорами. Нижние части стропильных ног упираются в верхнюю обвязку. В результате основная нагрузка передается по вертикали, что облегчает вес, приходящийся на стены, и избавляет от необходимости монтировать горизонтальную затяжку.

Совет : Для зданий со значительной длиной пролета вместо конькового бруса иногда целесообразно использовать два боковых прогона, дополнительно укрепленных подкосами и ригелями, чтобы уменьшить возможный изгиб стропильных ног.

Наслонные стропила монтируются с опорой на промежуточные элементы

Наслонные стропила широко используют для создания мансардных крыш различного типа. Оптимальная высота аттиковой стены при этом должна составлять примерно метр-полтора. Для устройства крыши с ломаным скатом также используют наслонные стропила. Этот тип стропил считается универсальным, они просты в изготовлении и не требуют высоких трудозатрат, однако обязательное условие их монтажа - наличие дополнительных опор.

Видео-мануал по сращиванию и усилению стропил

Если пролет больше 16 метров, целесообразным может быть использование стропильных ферм. Каждая ферма представляет собой самостоятельную плоскую конструкцию, которая включает стропильные ноги, ригели, затяжки, раскосы, стойки и т. п. Предварительно стропильную ферму тщательно рассчитывают. В результате все элементы стропильной системы располагают в пределах верхнего и нижнего пояса фермы. Такая конструкция не нуждается в дополнительных опорах на колонны или внутренние несущие стены. Давление на наружные стены фермы оказывают только по вертикали.

С помощью стропильных ферм можно создать крышу любой подходящей конфигурации и с любым допустимым уклоном. Стропильные фермы можно изготовить прямо на стройплощадке или заказать готовые конструкции на заводе. Их поднимают на крышу, а затем устанавливают на заданном расстоянии.

Конструкция стропильной фермы, предназначенной для мансардной крыши, будет несколько сложнее, чем для чердачного варианта. Если пролет очень велик, целесообразно собирать стропильные фермы на крыше из нескольких составных частей.

Несмотря на сложность конструкции, стропильные фермы позволяют ускорить монтаж кровли

Помимо потрясающей универсальности и отсутствия требования к наличию дополнительных опор, применение стропильных ферм существенно увеличивает сроки монтажа и положительно сказывается на его качестве. При этом точный расчет конструкции позволяет сократить расходы на древесину почти на треть по сравнению с кустарным изготовлением стропил. Еще один плюс использования готовых ферм в том, что они предоставляют большую свободу в планировке обширных пространств. Однако следует учесть, что на точные расчеты и конструирование этих элементов понадобятся некоторые дополнительные затраты.

От правильности изготовления стропильной конструкции зависит надежность и правильное функционирование всей крыши, а в конечном счете - комфорт всех жильцов дома. Без профессиональной помощи в этом непростом деле не обойтись.

В процессе проектирования и строительства жилого дома обязательно возникает вопрос о конфигурации и конструкции крыши. От конструкции крыши зависит не только набор материалов для ее монтажа, но и конструкция несущих стен, на которые эта крыша опирается. Поэтому расчет конструкции крыши является одним из самых важных при проектировании дома. Стропильные конструкции, несущие крыши совместно с обрешеткой, служат основным предметом расчета.

Можно отметить, исторически сложилось так, что конструкция стропил крыш была деревянной, вся терминология современных конструкций заимствована с того времени. В настоящее время, помимо деревянных, применяются металлические и железобетонные стропила, используемые, в большей степени, в строительстве промышленных зданий. В жилищном малоэтажном строительстве основным материалом остаются пиломатериалы.

Но и им присущ недостаток, заключающийся в ослаблении элементов конструкции в результате их сверления. В последнее время стала известной американская технология соединения элементов стропильных конструкций с помощью фасонных крепежных элементов и саморезов, выбор которых в магазинах, предлагающих строительные материалы, существенно расширился.

Обычно при строительстве жилого дома стропильные системы собираются на месте. В этом случае, несмотря на кажущуюся легкость работы с деревом, проведение этих работ сопряжено со многими трудностями. Поэтому к сборке и установке стропильных конструкций желательно привлечь бригаду опытных кровельщиков, имеющих большой опыт этой работы.

Железобетонные конструкции в жилищном строительстве широкого применения не имели в силу большого веса, сложности монтажа из-за необходимости применения грузоподъемной техники и отсутствия возможности применения индивидуальных строительных решений.

Появление новых технологий строительства повлекло за собой и изменения в подходе к изготовлению стропильных конструкций. В последнее время широко распространилась технология монтажа стропил из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), благодаря которой значительно снижаются затраты и сроки монтажа. Эта технология применима практически при всех видах строительства зданий любого назначения.

Преимущества стропильных систем

Несущими элементами в этом случае выступают конструкции из Z и С-образных стальных оцинкованных балок с перфорационными просечками, позволяющими уменьшить теплопроводность элемента почти вдвое. Стропильная конструкция изготавливается по разработанному проекту в заводских условиях и поставляется потребителю. К преимуществам подобных конструкций можно отнести такие качества, как:

небольшой вес конструкции, что позволяет использовать в конструкции здания несущие стены с меньшей расчетной нагрузкой и меньшей материалоемкостью;
сокращенные сроки возведения конструкций;
точность изготовления и, соответственно, геометрических размеров стропильной конструкции;
возможность монтажа в зимних условиях;
отсутствие отходов и необходимости их утилизации;
надежность и долговечность конструкции из ЛСТК;
экологичность материала;
низкие эксплуатационные расходы на содержание стропильных конструкций;
эффективное теплосбережение благодаря применению в стропильной конструкции современных тепло- и гидроизоляционных материалов.

Крыша, а особенно ее каркас, во многом определяют как внешний вид самого дома, так и его жизненный срок, и состояние атмосферы внутренних помещений. Никому не доставит удовлетворения смотреть на крышу дома, прогнувшуюся в результате неправильного расчета нагрузок или покрытые грибком стены из-за постоянных протечек.

Поэтому, независимо от материала стропильной конструкции, деревянной или металлической, схема несущих конструкций требует тщательного подхода в их проектировании и не менее тщательного в монтаже.