Стропильные системы: достоинства и недостатки
Стропильная система крыши является несущей основой для всех элементов кровли, она принимает на себя внешние воздействия и вес кровельного пирога. С помощью стропильной системы нагрузка равномерно распределяется на внутренние опоры и стены, не перегружая отдельные места.
Основные элементы стропильной системы:
• собственно стропила
• опорный брус – мауэрлат
• обрешётка
Дополнительно могут монтироваться ригели, подкосы, стойки и другие элементы. Все элементы собираются в отдельные стропильные фермы, которые, как правило, отличаются треугольной формой.
Как правильно сделать стропильную крышу становится гораздо понятнее, если разобраться с принципом её устройства.
Устройство стропильной системы крыши
Процесс строительства начинается с укладки мауэрлата. Он располагается по всему периметру дома. Если стены выполнены из бревенчатого сруба, мауэрлатом может послужить верхний венец крыши. Если мауэрлат укладывается на кирпичную стену, снаружи его тоже обкладывают кирпичом. Иногда мауэрлат может быть не по всей длине постройки, а только в местах опоры стропильных ног. Так или иначе, между ним и стеной обязательно должна быть гидроизоляционная плёнка, например, рубероид.
Следующим этапом является непосредственно установка стропильной системы. Стропильные ноги располагаются под определённым углом, опираясь нижним концом на стены, а верхним – на коньковый брус или специальные промежуточные прогоны. Шаг, с которыми расположены стропила, зависит от многих показателей и составляет от восьмидесяти сантиметров до двух метров.
Для соединения стропил между собой используется специальный прогон, на который, после того как завершится монтаж стропильной системы, будет устанавливаться конёк кровли.
Перед началом кровельных работ поверх стропил набивается сплошная или разреженная обрешётка.
Виды стропильных систем
Прежде всего, стоит сказать, что стропила можно различать по используемому для них материалу, то есть, они могут быть:
• деревянными
• дерево-металлическими
• металлическими
• железобетонными
По типу конструкции в стандартном проектировании стропильной системы предполагается два основных вида стропил:
• наслонные
• висячие
Рассмотрим подробнее каждый из них.
Наслонный вид стропильной системы подходит для домов с возможностью опоры на внутренние стены или специальные опоры. Средняя часть конструкции опирается именно на них, а края – на наружные стены постройки. По сравнению с висячими, такой тип получается более лёгким и требует меньше затрат.
Висячий тип опирается только на крайние опоры без промежуточных балок. Висячие стропила чаще всего объединяются специальными затяжками из дерева или металла, иначе горизонтальное распирающее воздействие на стены будет слишком сильным. Затяжки помещают у основания стропил в качестве балки перекрытия или выше, просто как сильный крепёж.
Над большими зданиями с несколькими пролётами сочетаются оба типа монтируемые по очереди. Над промежуточными опорами монтируются наслонные фермы, а над пролетами – висячие. Ширина здания, которое можно перекрывать только наслонными стропилами составляет около двенадцати метров при условии наличия одной опоры, с двумя она увеличивается до пятнадцати метров.
Расчёт стропильной системы
Для того чтобы правильно вычислить количество и толщину необходимых стропил, нужно принимать во внимание все нагрузки, с которыми им придётся столкнуться в процессе эксплуатации.
Нагрузка на стропила может быть:
• постоянной (представляет собой вес самой кровли)
• временной (сезонные нагрузки в виде осадков, вес человека, поднявшегося на крышу для её очистки или ремонта и т. п.)
• особой (экстренные ситуации – ураганный ветер, землетрясение)
Первую достаточно просто вычислить, а третью практически невозможно предугадать. Поэтому особенно важно рассчитать нагрузку снега.
Уточните метеорологические сведения по региону строительства. Вам понадобится таблица, в которой указаны средние показатели снега, приходящегося на каждый квадратный метр территории в вашем регионе за зиму. Умножьте данные на коэффициент, определяемый углом кровли и вы получите искомое значение нагрузки.
Для того чтобы выяснить нагрузку на крышу ветра, также необходимо обратиться к метеорологическим данным. С помощью специальной строительной формулы и данных о средней силе ветра, высоте здания и типе местности, можно выяснить всё необходимое.
Если вы не уверены в том, как рассчитать стропильную систему, обратитесь за помощью к специалисту, чтобы исключить вероятность ошибки.
Крепёж для стропильной системы
В качестве крепления в стропильных системах могут применяться как деревянные элементы — бруски, нагели, накладки, так и металлические – шурупы, болты, гвозди, скобы, стальные уголки и разнообразные пластины.
Представить, как важно верно выполнять крепления, нетрудно. Достаточно взять обычную книгу в твёрдой обложке и, раскрыв её посередине, поставить на стол листами вниз. Небольшое нажатие сверху или на бока и книга сразу же стремится разъехаться. Примерно то же может произойти и с незакреплённой крышей – она просто «поедет». Поэтому строители используют не только крепёжные инструменты, но и некоторые особые техники.
Например, в нижних частях стропил делают так называемый зарез. Благодаря ему стропильная нога надевается на мауэрлат, а не просто упирается в него. Если материал мауэрлата позволяет (например, это древесина лиственных пород), в нём делается особая прорезь, с помощью которой получается соединение замком.
Опорные балки врезаются в стропила способом под названием «зуб». В ноге вырезается шип, а в балке – гнездо для его входа. Существуют разные варианты таких врезок. Важно учитывать, что зуб должен располагаться на достаточном расстоянии от края балки, иначе она может ослабнуть и расколоться.
Для максимального укрепления врубок, конструкцию усиливают болтами, проволочными петлями или металлическими полосами.
При соединении стропил с коньком может использоваться три разных способа:
• Встык: верхняя часть стропила обрезается под тем же углом, что и наклон крыши, противоположная стропильная нога обрезается зеркально первой, после чего они соединяются друг с другом так, чтобы плоскости среза полностью совпадали.
Соединение фиксируется гвоздями и специальными накладками.
• С коньком: главное отличие от предыдущего метода заключается в установке коньковой балки.
Конструкция получается надёжнее, но наличие конькового бруса требует опорных балок под ним, что может быть не слишком удобно с точки зрения использования чердачного пространства.
• Внахлёст на конёк: верхний стык стропил делается внахлёст на коньковый брус.
В верхней части соприкасаются не торцы, а боковые стороны стропильных ног, а для крепления подходят болты или шпильки.
Стропильные системы для разных видов крыш
Несмотря на то что у стропильных систем есть некоторые общие элементы и особенности, которые не меняются ни при каких условиях, для отдельных видов крыш требуется особый подход.
Поэтому стоит поподробнее рассмотреть усложняющиеся от конструкции крыш стропильные системы для мансард и вальмовых кровель.
В первую очередь, непростой задачей для строителя является стропильная система мансардной крыши. Для мансард используется сочетание двух типов стропил.
В нижних скатах устанавливаются наслонные стропила с фермой в виде прямоугольного треугольника.
Верхний скат оборудуется висячими стропилами, а на их затяжку крепится потолок. Для большей надёжности конструкции на обоих типах стропил устанавливаются схватки.
Как правило, мансардные стропила делаются с большим сечением. Чтобы затяжка не прогибалась от веса внутренней обшивки, используется бабка.
Если расчёты указывают на высокий уровень нагрузки, крепление дополняется подкосами и ригелями.
Для стоек укладываются лежни.
Если крыша планируется с широким карнизом, мауэрлат мансарде не требуется – основой будут служить балки перекрытий.
Такую стропильную систему укрепляют анкерами и проволокой, а также схватками на наслонных стропилах и затяжками на висячих.
Не меньшего внимания заслуживает и стропильная система вальмовой крыши. В таком случае устройство стропильной системы отличается необходимостью создания отдельных частей – двускатной крыши в основе и двух открытых участков на фронтонах.
Для этих двух дополнительных скатов нужны вальмовые стропила, которые будут соединяться с коньком.
За основу берётся стропильная система двускатной крыши, по бокам используются диагональные балки.
Важно внимательно рассчитать пропорции соотношения частей крыши, иначе результат получится косым и непрочным.
Это достаточно трудная задача для выполнения своими силами. Чтобы избежать проблем, лучше поручить расчёт стропильной системы вальмовой крыши специалистам и следовать их рекомендациям.
Резюмируем информацию.
Стропильная система своими руками – непростой этап для частного строителя. Перед проведением работ обязательно следует ознакомиться со всеми составляющими системы и её дополнительными элементами, чтобы понять важность каждой отдельной части и их гармоничного соединения.
Иногда бывают особенно сложные случаи, например, стропильная система мансарды или вальмовая стропильная система.
Тем не менее, сделать их вполне реально. Кроме того, за планом и расчётами можно обратиться к специалисту или на специализированные форумы, где более опытные строители готовы дать советы и исправить недостатки предлагаемой конструкции.