Что такое стропильная система, назначение и особенности её конструкции

Виды стропильной системы крыши. Типовые узлы стропильной системы кровли. Изготовление стропильной системы своими руками.

Крыша и кровля

Прежде чем начать устройство крыши частного дома, нужно разграничить два понятия. Непрофессионалы часто путают, но строители четко разделяют определения крыша и кровля. Крыша — это вся конструкция, которая отделяет здание от улицы сверху. Конструкция крыши частного дома включает в себя стропила, все другие несущие элементы, теплоизоляционный материал, кровельное покрытие.

Деревянная стропильная системаСтропила – несущие конструкции крыши

Кровля — это верхняя часть крыши. Она же является кровельным покрытием. Устройство кровли требует внимательного подбора материала. Ведь именно от него будет зависеть надежность гидроизоляции и комфортность проживания.

Какие задачи решает стропильная система

Основная функция крыши – защита от осадков, ветра, внешних воздействий. Для большинства районов России характерны скатные крыши, обеспечивающие сток дождевой или талой воды и самостоятельный сход излишков снега. Плоские виды кровли встречаются только в южных регионах, поэтому о них говорить нет смысла.

Состав крыши включает в себя два основных элемента:

  • кровля;
  • стропила.

Кровля выполняет роль герметичного покрытия, уложенного под определённым углом на опорную конструкцию – стропила. В их задачи входят:

  • поддержание кровельного полотна;
  • создание устойчивой и надёжной системы, принимающей на себя снеговые и ветровые нагрузки;
  • вентиляция чердачного помещения;
  • защита верхнего перекрытия от температурных перепадов, солнечных лучей, влаги и прочих воздействий.
Стропильная система, утеплённая жидким пенополиуретаном, позволяет создать жилой чердак

Стропильная система, утеплённая жидким пенополиуретаном, позволяет создать жилой чердак Источник combo-izol.ru

Кроме этого, стропила обеспечивают равномерное распределение нагрузки на стены и фундамент дома. Для регионов со снежными зимами задачей системы становится образование определённого угла наклона скатов, обеспечивающего оптимальный баланс между снеговой и ветровой нагрузками. Все эти функции приходится выполнять одновременно, поэтому расчёт и монтаж системы являются важными и ответственными этапами строительства дома.

Факторы, влияющие на выбор стропильного сооружения

Стропильное сооружение является основой кровли, на которую делается упор от опорных элементов и является основой для всех используемых стройматериалов при монтаже.

Параметры и сооружения стропил обуславливаются рядом факторов:

  • Приобретённый материал
  • Размер конструкции
  • Персональный выбор заказчика
  • Нагрузки на кровлю в различных регионах.

Стропильная ферма состоит из:

  • Обрешётки
  • Стяжек
  • Деревянных стоек
  • Мауэрлата
  • Стропильных ног.

Всё приведённые факторы напрямую влияют на выбор вида стропильной конструкции.

Конструкция, разновидности

Устройство стропильной системы достаточно сложно.

Основные элементы конструкции стропильной системы

Основные элементы конструкции стропильной системы Источник build-effect.ru

Рассмотрим узлы системы внимательнее:

  • Мауэрлат. Это горизонтальный брус, уложенный на верхнюю кромку стен по всему периметру дома. Принимает на себя нагрузку от стропил, распределяет и передаёт её стенам и фундаменту.
  • Лежень. Горизонтальный брус, уложенный по продольной оси крыши. Иногда укладывают два лежня, если этого требует ширина крыши.
  • Стойки. Вертикальные брусья, расположенные на торцах лежня. Высота стоек определяет угол наклона скатов.
  • Коньковый прогон. Горизонтальная доска, установленная на ребро и прикреплённая к верхним концам стоек. На неё опираются стропильные ноги.
  • Стропильные ноги. Наклонные доски, установленные на ребро. В нижней части они опираются на мауэрлат, в верхней крепятся к коньковому прогону, или просто соединяются попарно.
  • Прогон. Горизонтальный брус, закреплённый на концах стоек. Используется на крышах с двумя лежнями, разделяя всю конструкцию на два яруса.
  • Ригель. Горизонтальные планки, уложенные перпендикулярно прогонам и соединяющие стропильные ноги.
Ряд ригелей, установленных на стропильных ногах

Ряд ригелей, установленных на стропильных ногах Источник remontnik.ru

  • Подкосы. Это наклонные планки, скрепляющие элементы конструкции и обеспечивающие их неподвижность.
  • Обрешётка. Это несколько рядов горизонтальных планок, связывающих стропильные ноги между собой и служащих непосредственной опорой для кровли. Может представлять собой сплошной настил из досок. Иногда поверх редкой обрешётки укладывают промежуточный слой листовых материалов (ОСБ, ДСП или фанеру), обеспечивающих герметичность подкровельного пространства.

Кроме этого, важным элементом системы является карнизный свес. Это продолжение нижней части стропильных ног, выходящее за пределы мауэрлата и нависающие над плоскостью стен. Благодаря свесу, дождевая или талая вода стекает по водостокам на землю, не попадая на стены или фундамент. Это позволяет сохранить несущие конструкции и увеличивает срок службы постройки. При этом, сами стропила опираются на мауэрлат и там же заканчиваются. Продолжением являются отдельные элементы – кобылки, которые прикрепляются встык к стропилам и не испытывают нагрузок, приходящихся на основную часть системы.

Установленные кобылки

Установленные кобылки Источник ytimg.com

Перечислены основные элементы стропильной системы, но порядок их соединения и размещения может быть разным. В зависимости от способа сборки возникают разные виды стропильных систем:

  • Наслонные. Стропила опираются снизу на мауэрлат, а сверху крепятся к коньковому прогону.
  • Висячие. Снизу стропила установлены на мауэрлат. А сверху соединены с противоположными ногами с другого ската. Как правило, такова конструкция кровли скатных крыш небольших одноэтажных домов каркасного типа, или построек из лёгкого пенобетона.
  • Шпренгельные системы. Они состоят из цепочки отдельных ферм, собранных на земле и в готовом виде установленных на крыше. Такой метод позволяет уменьшить опасность от работ на высоте, обеспечивает лучшее качество и точность сборки.

Выбор той или иной конструкции не является капризом владельца дома. Тип крыши закладывается в проекте строительства по результатам расчётов, учёта возможных нагрузок и климатических условий региона.

Наслонные стропила

Наслонные стропила Источник стд-спб.рф

komp.png

Стропильная система односкатной крыши

Стропильная балочная система может поддерживаться стенами здания, конструктивной коньковой балкой или прогонами. Односкатная крыша—самая простая наклонная крыша— имеет стропила, которые простираются от одной стены до другой. Эти стропила должны быть достаточно прочными, чтобы выдержать вес самих балок и последующих конструктивных слоев, а также вес снеговой нагрузки. Стропила также должны быть достаточно высокими, чтобы между ними можно было установить достаточно толстый слой изоляции. Общая нагрузка на крышу переносится на концы стропил, где она опирается на стены. В простом примере на картинке: каждая стена несет часть постоянной и переменной нагрузки на крышу.  

односкатная кровля

Чертеж: стропильная система односкатной кровли

Виды конструкций крыши

Узлы стропильной системы, скомпонованные тем или иным способом, образуют определённую форму кровли. В зависимости от местных климатический условий, а также от конфигурации дома, существуют разные варианты конструкции:

  • Односкатная. Как правило, это вспомогательные или хозяйственные постройки. Вся кровля представляет собой единую плоскость. Наклонённую в противоположную от входа сторону.
  • Двускатная. Кровельное полотно разделено на два ската, представляющие две одинаковые (чаще всего) половины с уклоном в противоположные стороны.
  • Вальмовая. Это разновидность двускатной крыши, у которой продольный (коньковый) участок короче, а с торцов имеются дополнительные наклонные плоскости. Есть полувальмовые крыши, у которых торцовые участки не продолжаются до самого верха, оставляя небольшие вертикальные фронтоны.
  • Ломаная (мансардная). Каждый скат кровли делится на две продольные части с разным углом наклона. Эта конструкция увеличивает объем чердака, позволяя использовать его в качестве жилого помещения (мансарды).
Стропильная система мансардной крыши

Стропильная система мансардной крыши Источник moydomik.net

  • Шатровая. Крыша, не имеющая конька. Все наклонные плоскости сходятся в одну верхнюю точку.
  • Многощипцовая. Это конструкция крыши для дома, составленного из нескольких секций, примыкающих друг к другу под прямым углом.

Методика выбора формы крыши показана в видеоролике:

Для каждого типа крыши требуется своё устройство стропил. Меньше всего отличаются мауэрлаты, лежни или прогоны – в любой конструкции они являются опорными узлами и выполняют свои задачи одинаковым способом. Основные изменения приходятся на стропильные ноги и элементы, обеспечивающие их жёсткость – подкосы, ригели и т.п. Изменить конструкцию крыши на используемом доме можно, но это сложная и трудоёмкая процедура, требующая практически полного демонтажа старой системы и сборки новой.

Защита системы

Для защиты от патогенных грибов, жуков, паразитов стропила обрабатываются специальными антисептическими растворами. К ним относятся: сенаж, медный купорос, невымываемый неомид. Некоторые из перечисленных антисептиков имеют в своем составе пожароустойчивые вещества. После пропитки нужно дать дереву высохнуть в течение 1-2 дней в сухом и хорошо проветриваемом помещении. Следует ограничить доступ в комнату маленьким детям, так как отравление химикатами будет неизбежно.

Критерии выбора

Выбор зависит от размера постройки и наличия внутренних стен, а также наличия мансарды

Висячая конструкция обойдется дороже, так как при ее строительстве нужен толстый брус с затяжками аналогичного сечения. Однако использовать такую систему придется в любом случае при строительстве небольших домов. Наслонные стропила стоят дешевле за счет использования досок и брусьев меньшего сечения. Но применяют их преимущественно для больших домов.

В отношении материалов для частного строительства выбор почти всегда сводится к дереву из-за его преимуществ и особенностей монтажа.

При выборе также можно учесть следующие рекомендации:

  • заранее нужно определить, будет ли использоваться чердак, если да, то используют ломаную или двускатную крышу;
  • если в доме нет перегородок несущего типа, можно использовать только висячую систему;
  • нужно заранее определиться с кровельным материалом;
  • учесть и рассчитать ветровую и снеговую нагрузку.

Важно подсчитать примерный расход материалов и их стоимость, чтобы не остановить строительство в разгар сезона ввиду недостатка средств.

Материал

Стропильные конструкции изготавливаются из древесины. Существуют достаточно жёсткие стандарты на качество и размеры материала. Основные требования к древесине:

  • для сборки используются обрезные доски хвойных или лиственных пород;
  • влажность материала не должна превышать 18%;
  • на каждом погонном метре доски допускается наличие 3 сучков (не больше), максимальный диаметр которых не превышает 3 см;
  • сквозные трещины не допускаются;
  • длина несквозных трещин не должна превышать половины длины доски.
Качественный пиломатериал

Качественный пиломатериал Источник specdispetcher.ru

raznovidnosti-metallicheskikh-stropilnykh-konstruktsiy-70269.jpg

Специалисты советуют отдавать предпочтение хвойным породам. Они пропитаны смолой, увеличивающей устойчивость материала против гниения, грибка или плесени. Толщина досок для сборки стропильной системы жилого дома не должна быть меньше 50 мм. При этом, для хозяйственных построек допускается использование 40-мм досок. Ширина также нормируется – для стропил жилого дома минимальная величина составляет 150 мм. Если длина ската больше 6 м, минимальная ширина составит 180 мм. Поскольку стандартная длина пиломатериала составляет 4 или 6 м, доски придётся удлинять. Участок стыка составляет не менее 50 мм и делается ближе к коньку крыши. Иногда используют двойную доску, соединённую так, чтобы участки стыка обоих слоёв находились в разных местах.

Для изготовления мауэрлатов, лежней и стоек используют брус. Требования по качеству древесины (влажность, наличие дефектов и гнили) те же, что и к обрезной доске. Оптимальным размером считается 100×150 мм, что позволяет при необходимости соединять две доски 50×150 мм.

Профилированный брус

Профилированный брус Источник sense-life.com

Материал необходимо обработать антисептическими и антипереновыми составами. Они исключают опасность поражения древесины насекомыми или микроорганизмами, увеличат устойчивость к возгоранию. Пропитывать древесину следует по требованиям технологии для используемых составов. Как правило, проводится двойная обработка с промежуточной сушкой.

Выбор материала – сложная и ответственная задача. Избежать ошибок поможет видеоролик:

Расстояние между стропил

Расстояние между стропил

Шаг стропил — это расстояние между стропильных ног. Среднее значение данного параметра при частном строительство, обычно составляет один метр, однако точная цифра выбирается исходя из полного расчета несущих способностей выбранной системы кровли.

Чтобы самостоятельно вычислить расстояния между стропил, необходимо следовать следующему алгоритму:

  • Нужно определиться будет ли утеплено междустропильное пространство. Если да, то шаг стропил будет равен ширине утеплителя за вычетом 2 см. Если нет, то шаг принимается произвольный в пределах 1 метра.
  • Исходя из конструктивной схемы стропильной системы, определяем длину стропилы.
  • Далее воспользуемся программой «Расчет деревянных балок» и подставим в нее данные: суммарную нагрузку, шаг и размер поперечного сечения (исходное значение 150х50 мм). Смотрим на результаты, если в программе указано, что данного сечения недостаточно, то изменяем высоту балки (ширина незначительно влияет на результат), например до 200х50 мм. Также можно изменять расстояние между стропил, если нет утеплителя или используется рулонный материал.

На первый взгляд расчет стропил крыши кажется сложным и не понятным, но потратив всего несколько часов можно во всем разобраться, тем самым точно подобрать нужный размер стропильных ног.

Стропильная система с прогонами

Прогоны — это горизонтальные элементы, которые поддерживают несколько стропил, обычно в середине пролета. Прогоныиспользуются для поддержки большепролетных конструкций или, когда нет возможности применять стропила большого сечения. Смысл прогонов в уменьшении пролета стропил и ,как следствие, увеличении несущей способности всей системы. Сами прогоны должны опираться на столбы или на несущие стены как показано на рисунке ниже. 

прогоны стропил

Чертеж: стропильная система с прогонами

Методы крепления стропил в каркасе крыши

Теперь давайте обратим внимание на узлы стропильной системы. Чтобы крыша получилось надежной, она должна хорошо выдерживать все нагрузки. Даже свои внутренние! Например, если сропила изготовлены из дерева, они могут менять свои геометрические параметры в разную пору года, а подвижные узлы системы позволяют добиться свести такие деформации на нет.

С давних времен на Руси все детали стропильной системы соединяли между собой при помощи врубок, и это было вполне надежный метод. Правда, не слишком экономный, ведь для этого все деревянные конструкции стропильной системы должны были иметь большие сечения.

В более тонких изделиях врубку уже делать было небезопасно, ослабляется само стропило. Хотя до сегодняшнего дня этот прием монтажа стропил все еще практикуется. Так, кто-то привержен традициям и считает врубку наиболее надежной, а кто-то доверяет современным технологиям. Нельзя сказать, что тот или иной метод лучше или хуже. Отметим только, что специализированный крепеж все-таки облегчает и ускоряет монтаж, а традиционные врубки и их качество намного зависит от навыков плотника.

Сегодня стропила чаще скрепляют болтами и шпильками, и намного реже – сварными швами. Но что касается последнего, то такие швы требуют особого строгого контроля качества, защиты от коррозии и периодического наблюдения. Также сам шов делает узел статичным, без какой-либо возможности принять на себя динамическую нагрузку.

Также стропильную сегодня систему соединяют при помощи стальных перфорированных накладок. Они надежно защищены от коррозии и держатся за счет пластин с зубьями, которые утапливается в дерево. Благодаря всему этому расход дерева на изготовление стропильной системы уменьшается примерно на 20%, чем со врубками.

Давайте подведем итог. Изначально неправильно спроектированная стропильная система в последствии практически не поддаются ремонту, а неисправности обнаруживаются только после завершения строительства крыши. Вот почему так важно разбираться в элементах строительной системы, знать значение каждого бруска и стоит ли отказываться от важных конструктивных элементов ради экономии. Зная все эти нюансы, вы легко заметите, что изначальный проект отличается от реализации вот в таком-то и таком-то месте, в какой части лучше укрепить скат и почему лучше пожертвовать высотой мансарды ради будущей долговечности крыши.

Остались ли у вас еще вопросы после прочтения статьи? Задавайте!

Видео описание

Для наглядного представления о монтаже стропильной системы, рекомендуется посмотреть видео:

🟢Монтаж стропил🟢Монтаж стропил

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...