Что такое стропильная система кровли. Обустройство стропильных систем в деревянных домах

• Элементы стропильной системы
• Назначение элементов стропильной системы
• Стропильная система двускатной крыши

Качество и надежность коттеджа зависят от стропильной системы деревянных домов, особенности которой состоят в способности дерева давать значительную усадку. На время усадки в конструкции не должно быть жестко закрепленных соединений, которые станут причиной необратимой деформации.

Как делать такие стропильные системы, знают опытные мастера, которые специализируются и умеют строить именно деревянный дом из бруса или бревна. Необходимо отметить, что существуют специальные элементы, обеспечивающие необходимую степень свободы в проблемных местах.

Элементы стропильной системы

Основные элементы стропильной системы двускатной крыши деревянного дома показаны на рис. 1. Более сложной и для расчета, и для строительства является вальмовая кровля, состоящая из 4-х скатов. У такой крыши одна пара противоположных вальм имеют форму треугольника, вторая пара – форму трапеции. Этот вариант показан на рис. 2. Иногда все четыре ската имеют форму треугольника, и такая крыша называется шатровой. Рассмотрим более подробно элементы кровли. К элементам, показанным на рис. 1, необходимо добавить еще два: подкосы и обрешетку.

Рисунок 1. Схема соединения стропил.

Мауэрлат является основанием кровли и предназначен для равномерного распределения, передачи нагрузки на стены дома и далее на его фундамент. Мауэрлатом для крыши дома, сооружаемого из бруса или бревен, служит последний венец сруба, который закрепляют особым способом.

Для компенсации усадки стропильные системы деревянных домов должны иметь элементы (скользящие опоры), которые обеспечивают сохранность кровли в процессе усадки дома. Вариант крепления стропил к мауэрлату с помощью скользящей опоры показан на рис. 3.

Стропильные ноги кровли домов изготавливают из досок, рассчитывая их сечения в зависимости от нагрузок, которые предположительно могут воздействовать на мауэрлат. Для скатов, размеры которых от конька до мауэрлата превышают длину доски, система в деревянном доме может иметь сборные стропила. При этом соединять элементы следует такими же досками с помощью металлических болтов.

Прогон, лежень и две стойки между ними служат опорой для стропильных ног и исключают их запредельный прогиб. Прогон необходим и в двускатных кровлях типа “Массандра”, где их устанавливают в места изменения угла наклона ската.

Затяжка объединяет прогоны противоположных скатов и соответствующих стропильных ног (см. рис. 1).

Подкосы закрепляют между стойками и стропилами, иногда с обеих сторон стойки.

Рисунок 2. Схема расчета деревянных стропил.

Обрешетка не относится к стропильной системе, но крыш без обрешетки не бывает. Эти элементы непосредственно связаны с кровлей, обеспечивают ее вентиляцию и утепление.

Эта, на первый взгляд, простая операция, на самом деле требует весьма серьезного отношения: фактическая толщина, например, досок, толщиной 30 мм, может отклоняться от нормируемого размера на ±5 мм. Поэтому придется либо калибровать доски, либо подбирать контробрешетку. Под металлочерепицу не рекомендуют использовать полуобрезную доску.

К элементам кровли следует присовокупить утеплители, влагозащитные и парозащитные пленки для защиты утеплителей от влаги, элементы их крепления.

Вернуться к оглавлению

Назначение элементов стропильной системы

Последний венец дома из бруса или бревен называют мауэрлатом. Он, обеспечивая равномерное распределение веса крыши, должен удерживать ее от опрокидывания под воздействием ветровой нагрузки. Площадь кровли имеет большую парусность, если скаты расположены под большим углом наклона. Обычно этот угол находится в пределах от 15 до 45 градусов. Поэтому в тех районах, где возможен сильный ветер, угол наклона скатов необходимо делать меньше, однако таким, чтобы при сильном дожде вода не попадала, например, под черепицу. Закрепляют последний венец металлическими скобами или шпильками либо проволокой.

Рисунок 3. Схема висячих вариантов стропил.

Стропильные ноги должны выдерживать все нагрузки, возникающие на крыше в процессе эксплуатации. Учитывают постоянные и временные нагрузки. К постоянным относят общий вес всего, что будет входить в кровлю: внешнее покрытие, утеплитель, парозащитные и влагозащитные пленки, собственный вес стропил и др.

К чисто переменной следует отнести ветровую нагрузку, которая, действуя в небольшие промежутки времени, может изменяться в широком диапазоне. Снежную нагрузку также считают переменной, но в зимних условиях она, если и изменяется, то только в сторону увеличения и не так быстро.

В двускатной крыше самый верхний прогон, общий для обоих скатов, называют коньком. Конек имеется и в вальмовой крыше (см. рис 2). Он является общим прогоном между трапецеидальными скатами.

Рисунок 4. Схема стропильной системы мансардной крыши.

Самые большие стойки располагают под коньком на его концах. Конек значительной длины могут подпирать стойками и в средней его части. В шатровой кровле он отсутствует, что существенно усложняет монтаж стропильной системы.

Основную сложность для монтажа стропильная система создает из-за размеров дома. Например, двускатную крышу монтировать значительно проще, если можно использовать стандартные доски длиной 6 м. Выбирая размер строения (ширину), необходимо учесть, что для деревянного дома свес крыши должен быть не менее 55 см.

Вернуться к оглавлению

Стропильная система двускатной крыши

Двускатная крыша – это самый простой вариант накрытия дома, стропильная система которой может быть выполнена самостоятельно. Поскольку в настоящее время крыши делают утепленными, то и расстояние между стропилами будет зависеть от размеров утеплительных пакетов. В таблице 1 указаны размеры сечений досок или бруса в зависимости от расстояния между стропилами.

Таблица 1

Примечание. Использовать доски и брусья меньшего сечения можно только с применением стоек и подкосов.

Минимальная ширина дома при использовании для стропила одной доски длиной 6 м под двускатной крышей, имеющей угол наклона в 45 градусов, составит 7 м, а с углом наклона, равным 30 градусов – 9 м.

Эта стропильная система хороша тем, что стропила противоположных скатов можно соединить между собой на земле. Для этого вначале изготавливают шаблон, соединив доски внахлест. С внутренней стороны образовавшегося угла делают вырезы для размещения конькового прогона. Соответствующие вырезы необходимо делать на стропилах, чтобы после установки они свободно размещались на мауэрлате. Это показано на рис. 4.

Внахлест доски соединяют с помощью болтов и широких шайб, встык соединяют посредством двух металлических планок, располагая их с обеих сторон досок. Однако встык соединять не рекомендуют, так как соединение получается жестким, что отрицательно скажется на креплении при усадке дома.

По этому шаблону необходимо заготовить требуемое количество стропильных пар. По нему же необходимо и завершить торцы чердака, используя тот же материал, что и для всего сруба.

Устанавливать пары стропил на мауэрлате следует строго вертикально через ранее рассчитанный шаг. Для этого стропила к мауэрлату закрепляют с помощью временных раскосов. После этого в заготовленные пазы стропильных пар заводят верхний прогон-конек, торцы которого закрепляют на стойках. Торцевые стойки и стойки, подпирающие конек в других местах, должны опираться на лежни. После этого к коньку с помощью металлических уголков закрепляют стропила.

Не сложно создать стропильную систему для двускатной крыши с переменным углом наклона скатов. В этом случае объем чердака можно сделать намного больше, что позволит создать в нем жилое помещение. При этом можно значительно увеличить общую ширину дома, создав таким образом комфортные условия для проживания.

Строительство каждого частного дома заканчивается обустройством кровли, которой свойственны некоторые особенности конструкции. Перед тем как приступать к монтажу крыши, обязательно потребуется соорудить опорные элементы, предназначенные для ее надежного удерживания. Стропильная система деревянных домов должна обустраиваться таким образом, чтобы нагрузка равномерно распределялась на стены и основание постройки.

Такая система включает в себя несколько конструкционных деталей:

• мауэрлат;
• наслонные и висячие стропила;
• коньковый прогон;
• подкосные, ригельные, стоечные и распорочные элементы, предназначенные для укрепления кровли и распределения нагрузки на другие части строения.

Опорная кровельная система в деревянном доме потребует применения свежесрубленных хвойных деревьев. При этом крайне важно, чтобы они не были поражены плесенью или насекомыми. Перед обработкой бревна необходимо хорошо просушить. Они считаются пригодными только тогда, когда степень внутренней влажности упадет до 20%. Основание опорок делается из срезных досок сечением 5×15 см, а каркас создается из небольших брусков сечением 5×5 см или небольших дощечек толщиной 2-3 мм.

Стропильная система и все ее части, состоящие из древесины, перед монтажом должны быть обработаны специальными смесями, которые предотвращают образование плесени и поражение насекомыми.

Из каких элементов состоит стропильная система кровли?

Сооружение опорной кровельной конструкции нужно начинать с устройства мауэрлата (брусья из древесины размером 10×10 или 15×15 см). Они могут размещаться как на самой стене, так и на защитном слое, которым покрывается их верхняя часть.

Брусья закрепляются при помощи штырей, предусматриваемых во время сооружения стен или их защитного слоя. Также мауэрлат можно крепить при помощи проволочных стяжек, которые тоже необходимо вмонтировать в стену при ее постройке.

Система скользящих опорок

Постройки, возводимые на древесной основе, в любом случае оседают по прохождении времени из-за высыхания бревен. Поэтому существует специальная система скользящих опорок, которая призвана справиться с самой распространенной проблемой деревянных домов. Ее монтаж подразумевает упор только на коньковый прогон. Скользящие опорки размещаются в крайних точках скрепления конька и стропил. В пунктах состыковки мауэрлата с опорной основой создается крепление по следующим методам:

• в зуб;
• в зуб и в шип;
• стыковка на конце балки.

Системы, повышающие надежность конструкции

Прежде чем приступать к возведению опорных элементов для вальмовой и прочих сложноустроенных кровельных систем, потребуется спроектировать конфигурацию несущих элементов, призванных повысить надежность опорок. Для этого прибегают к использованию дополнительных стропильных деталей, среди которых часто применяется шпренгель.

Шпренгелем называют брусок, который призван удерживать подпорку под диагональное стропило. Его размещают в углу между внешними стенами или непосредственно на мауэрлате, который размещен в этой области. При необходимости повысить надежность диагональных стропил, находящихся вдали от торцевых частей дома, потребуется создать шпренгельную ферму, состоящую из шпренгеля, стойки и двух подкосов.

Повышение надежности стропильной системы деревянного дома также можно сделать на основе спаривания опорных оснований. В этом случае они состоят не из одной, а из двух досок. Если разместить перекрытие из других стройматериалов на затяжку, стропильная система сможет оптимально распределить нагрузку на опорные элементы дома.

Существует множество факторов, оказывающих влияние на выбор материала для изготовления несущей конструкции кровли.

В частном строительстве наибольшее распространение получили стропила из дерева, однако применяются и другие материалы, в частности:

• металл . Стропильная система может быть сконструирована из черного металла либо из специального холодногнутого металлического профиля с защитным оцинкованным слоем. Конкретный выбор зависит от величины предполагаемых нагрузок. Металлические конструкции имеют высокую пожаробезопасность, надежность и долговечность, однако при этом стоят значительно дороже, чем деревянные стропила для крыши;
• железобетон . Сборные конструкции из этого материала используются преимущественно при строительстве промышленных объектов, предполагающих высокие нагрузки. Их характерными чертами являются высокая прочность, длительный срок эксплуатации и возможность сочетания с различными видами кровельных покрытий. Однако, наряду с выдающимися техническими характеристиками, им присущ и один существенный недостаток – необходимость применения мощной строительной техники для монтажа.

Таким образом, для частного домостроения все-таки целесообразнее использовать деревянные стропильные системы. Их и рассмотрим более детально.

Виды стропил из дерева

В зависимости от типа конструкции используемые сегодня стропильные системы из дерева принято подразделять на два вида:

• висячие, опорой для которых служат исключительно наружные стены. Используются они в тех зданиях, внутри которых отсутствуют несущие перегородки и опоры. Необходимо помнить, что они создают высокие распорные усилия на наружные стены, в связи с чем необходимо обязательное усиление деревянных стропил за счет применения затяжки и ригелей, в качестве которых могут применяться и балки перекрытия (см. статью: " ");
• наслонные, которые позволяют распределить нагрузку между всеми несущими стенами. Благодаря использованию подкосов и стоек для опоры на внутренние перегородки и колонны обеспечивается разгрузка наружных стен. Для создания наслонных стропильных систем необходимо большее количество материалов, однако это компенсируется большей надежностью и прочностью конструкции.

Ключевые особенности деревянных стропильных систем

Необходимо понимать, что деревянные стропила, как и любые другие строительные конструкции, обладают как преимуществами, так и недостатками, которые нужно учитывать и соотносить с имеющимися условиями.

Итак, среди преимуществ деревянных стропил в первую очередь следует выделить:

• повсеместную доступность материала;
• относительно невысокую стоимость;
• простоту монтажа, не требующего использования специальной техники;
• возможность применения на различных типах зданий, независимо от того, какую несущую способность имеют их стены и фундамент.

К недостаткам деревянных стропильных конструкций можно отнести:

Тем не менее, положительных моментов все-таки больше, особенно это касается использования в небольших строениях, поэтому монтаж деревянных стропил в частном домостроении получил столь широкое распространение.

Монтаж стропильных систем из дерева

Для сооружения стропильных конструкций чаще всего применяют древесину хвойных пород, обращая при этом особое внимание на ее качество, отсутствие каких-либо дефектов. Материал должен быть хорошо просушен и иметь достаточное содержание смолистых веществ, которые способствуют увеличению срока службы всей конструкции.

Крепление стропильных ног к стенам может осуществляться несколькими способами, в зависимости от того, из какого материала эти стены изготовлены:

• если монтируется стропильная система в деревянном доме с рублеными стенами, то крепление производится непосредственно к верхнему венцу. При этом целесообразно использовать скользящие крепления, которые предотвратят разрушение конструкции при усадке сруба (читайте: " ");
• если монтаж производится в зданиях каркасного типа, то стропильную систему устанавливают непосредственно на верхнюю обвязку. Крепеж осуществляется посредством специальных накладок или зарубов, с использованием скоб, гвоздей или саморезов (прочтите: " ");
• если деревянная стропильная крыша монтируется на кирпичные стены, то предварительно осуществляется укладка мауэрлата (деревянного бруса), который крепится к стене за счет предварительно замурованных в нее металлических шпилек. Это позволяет избежать возникновения сосредоточенной нагрузки, и способствует ее равномерному распределению по стенам. Размер бруса в сечении, как правило, составляет 150х150 мм. Монтировать к мауэрлату стропила деревянные гост рекомендует по тому же принципу, что и к каркасным сооружениям.

При использовании стропил наслонного типа предварительно должен быть осуществлен монтаж опорных стоек. После этого производится укладка стропильных ног по отдельности. Именно в возможности установки отдельных элементов системы, а не целых , и заключается основное отличие монтажа наслонных стропильных систем от висячих.