Элементы стропильной системы – из чего состоит конструкция, правила устройства

Для обеспечения надёжности крыши при её обустройстве наибольшее значение имеет прочность несущих систем, функцию которых главным образом выполняют стропильные конструкции. Устройство скатной кровли может быть различным, в зависимости от типа и тяжести кровельного покрытия.

Главные конструкционные элементы стропил

Любой хозяин, планирующий возведение стропильной системы, обязан быть в курсе, из чего она состоит.

Мауэрлат. Основа всей конструкции. С помощью этого элемента устанавливается правильная нагрузка на все несущие элементы дома.
Стропильная нога. Задет наклон скату, придает крыше привлекательный вид, надежно закрепляет конструктивные части системы.
Затяжка. Не позволяет «расходиться» ногам. Крепко удерживает их в нижней части.
Прогон. Крепит стропильные ноги в верхней части системы (коньковый прогон) и по бокам (боковой прогон).
Обрешетка. Монтируется строго перпендикулярно относительно балок. Изготавливается из обрезанного бруса или досок.
Стойки/подкосы. «Добавляют» ногам еще больше стойкости.
Свес. Защищает основные конструкции здания от различных природных осадков.
Конек. Место, в котором закрепляются скаты.
Кобылки. Создают свес. Необходимы в случае, когда стропила не имеют необходимой длины.

Детали стропильных систем на примере двускатной крыши, которые можно использовать для различных конструкций крыши

Давайте разберемся с таким составным элементов стропильной системы, как ферма. Ее делают плоской, и, помимо растяжки, в нее включаются раскосы и сами балки. Закрепляются все эти детали таким образом, чтобы нагрузка на главные конструкции шла вертикально.

В случае, когда пролет довольно большой, то ферма делается из нескольких составляющих. Нижняя часть фермы – потолок чердака. Точное число ферм определяется после серьезных расчетов на каждом конкретном объекте.

Основные части скатной крыши

Конструкция скатной кровли включает в себя два типа основных элементов – несущие и ограждающие (речь идет непосредственно о кровле).

Несущие элементы скатных крыш предназначены, чтобы принимать нагрузки от снежного покрова, ветрового давления, веса самой крыши. С их помощью происходит перераспределение нагрузок на несущие стены и отдельно расположенные опоры. Все это предъявляет к прочности несущих элементов повышенные и довольно жесткие требования.

Мауэрлат крыши

К ним относят такие элементы, как мауэрлат и стропильную систему двускатной крыши.

Кроме них есть необходимость в дополнительных крепежных элементах (стойках, ригелях, распорках, подкосах и т.д.). С их помощью стропильной ферме придается нужная жесткость.

Мауэрлатом называется брус, который служит опорой для наклонных деревянных стропил. С его помощью распределяется нагрузка, создаваемая крышей дома. Его можно отметить, как своеобразный фундамент для всей конструкции крыши. В классическом варианте он имеет сечение 15х15 см, но, как правило, не меньше 10х10 см.

Мауэрлат устраивают таким образом, что он может простираться на всю длину здания или его подкладывают только под стропильные ноги. Когда сечение стропильной ноги по ширине небольшое, то с течением времени она может провиснуть. Во избежание этого пользуются специальной решеткой, в которую включаются подкосы, стойки и ригели. Для изготовления стоек и подкосов используют доску шириной 15 см и толщиной 2,5 сантиметров. Можно также пользоваться деревянными пластинами, сделанными из бревен диаметром не меньше 13 см. Мауэрлат укладывают по верхнему обрезу стены – по ее оси, а также в сторону наружного и внутреннего края (прослеживается зависимость от конструкции крыши и стен).

Читать еще: Кровля для крыши какая лучше?

Лучше не производить укладку мауэрлата ближе, чем 5 см от края наружных плоскостей стен. Он должен надежно крепиться к стене, поскольку крышу можно сравнить с большим парусом, который под порывом ветра может быть, если не сорван, то несколько передвинут, что является крайне нежелательным.

По традиции материалом для мауэрлата служит дерево, но при изготовлении кровельного каркаса из металла можно пользоваться швеллером, двутавром и другими металлопрофилями.

Укладывание мауэрлата осуществляют по прокладке из гидроизоляционного материала (к примеру, рубероида) на высоте не меньшей, чем 40 см от верхней части чердачного перекрытия. Через каждые 3-5 метров прогоны должны опираться на стойки, которые своими нижними концами врублены в лежни. Угол, расположенный между стропильной ногой и подкосом должен быть приближенным к 90°. Когда устройство скатной крыши предусматривает, что стропильная нога имеет большую длину, осуществляют монтаж дополнительных опор, представляющие собой подкосы, опирающиеся на лежни. Поскольку каждое звено мауэрлата связывают с двумя звеньями, находящимися по-соседству и одновременно прикрепляют их к стропилам, то в результате по всему периметру кровельной системы получается устойчивая надежная конструкция. Можно отдельными сегментами подкладывать мауэрлат под стропильные ноги.

Когда говорят о стропильной системе крыши, то речь идет о несущей конструкции скатной кровли, в состав которой входят наклонные стропильные ноги, вертикальные стойки и наклонные подкосы. Стропила могут быть сделаны из дерева, железобетона, металла и смешанных материалов. При помощи таких крепежных элементов, как подкосы, ригели, стойки, распорки и т.п. Стропила соединяют в стропильные фермы (системы).

Стропильная система формируется на такой геометрической фигуре, как треугольник. Причина в том, что благодаря этому, она является наиболее устойчивой и жесткой.

Для стропил используется брус с разным сечением, это определяется длиной стропильных ног, шагом установки стропил и расчетной величиной нагрузок (снеговых, ветровых) для конкретного региона. Для простых конструкций крыш рекомендуемая величина сечения колеблется в пределах 40х150 мм и 100х250 мм.

Стропильные системы могут быть с:

двухскатными фермами;
фермами с верхним поясом сложной формы;
фермами-ножницами;
мансардными фермами.

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Ремонт крыши частного дома — терапия для крыши

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу — мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Читать еще: Размер слухового окна на кровле СНИП

Конструктивные элементы крыши

Крыша дома состоит из двух основных конструктивных блоков: несущие элементы и кровля. Несущие элементы обычно бывают двух видов:

Балки — вытянутые конструктивные элементы крыши, длина которых гораздо больше, чем ширина и высота.
Фермы — решетки, конструируемые из балок. В верхней части фермы находится верхний пояс балок, в нижней части расположены стержни нижнего пояса. Верхний и нижний пояса соединяются вертикальными стержнями — стойками, и наклонными стержнями — раскосами.

Обычно балки и фермы делаются из дерева, но встречаются и стальные конструкции несущих элементов крыши. Часто используют смешанные фермы, в которых их металла делаются только те элементы, которые испытывают максимальные нагрузки, а остальные элементы выполняются из дерева.

Давайте подробнее изучим конструктивные элементы двух видов крыш: скатной и плоской.

Скатная крыша

Скатной называется крыша, которая состоит из скатов — плоских поверхностей, которые пересекаются и образуют углы, называемые ребрами. Ребра бывают двух видов:

конек — это ребро скатной крыши, обращенное углом вверх;
разжелобок или ендова — это ребро скатной крыши, обращенное углом вниз, и образующее своеобразный желоб.

Скаты как правило выступают за пределы стен. Та, часть скатов, которая выступает, называется карнизным свесом.

Основной скатной кровли являются стропила — наклонные балки, которые одним концом опираются на верхнюю часть стены, а другим концом доходят до конька крыши.

В сложных случаях стропила объединяются в стропильные фермы.

Выбор материала, из которого изготовлены стропила, зависит от несущих стен, колонн, пролетов и других параметров строящегося дома, так как именно стропила передают нагрузку от крыши на несущие конструкции здания. Обычно на несущей стене крепится специальный брус или мауэрлат, на который опираются стропила. Этот брус служит для равномерного распределения нагрузки на несущую стену, с целью уменьшения нагрузки на единицу площади верхней кромки несущей стены.

Для стропильных ферм нет необходимости обеспечивать дополнительную поддержку балкой под коньком. Их конструкция и так обеспечивает достаточную прочность при вертикальных нагрузках. А вот для предотвращения опрокидывания всей конструкции, верхние концы стропил поддерживают специальной балкой — прогоном. Для предотвращения выворачивания и опрокидывания стропильной фермы, ее укрепляют вертикально стоящими балками.

Все эти элементы соединяются друг с другом с помощью металлических стяжек, пластин, гвоздей. Реже используется клей.

На выбор конструкции крыши и материала кровли и стропил влияют такие параметры, как конструкция здания, величина пролета, климатические особенности региона, а также требования по пожарной безопасности, долговечности и т. д.

По способу формирования опоры стропил различают два вида стропил:

наслонные стропила;
висячие стропила.

Наслонные стропила скатной крыши

Главная функция стропил — обеспечить жесткость и прочность крыши. Поэтому особое внимание необходимо уделять основному элементу наслонных стропил — стропильным ногам, которые предназначения для удерживания на себе обрешетки и формирования скелета крыши. Стропильные ноги опираются на стойки, мауэрлат и коньковый прогон. Расстояние между стойками зависит от величины пролета, и может варьироваться в пределах 3-5 м. Кроме этого, для улучшения требований по жесткости для каждой стойки можно поставить продольные подкосы.

Наслонные стропила имеют существенное ограничение — их можно использовать при строительстве только тех зданий, где величина пролета составляет не больше 16 м. Пролет — это расстояние между несущими стенами или колоннами. Так вот, если пролет больше 16 м, то наслонные стропила могут выгнуться и сломаться, так как велик риск не выдержать нагрузки.

Если пролет от 6 до 16 м, то при использовании стропил, их надо усиливать. В качестве усиления для стропил может использоваться металлический каркас, либо стропила должны быть обработаны специальным составом для усиления гибкости дерева. Но лучше для строительства домов с пролетами больше 6 м использовать стропильные фермы.

Висячие стропила скатной крыши

Висячие стропила проще в конструкции и дешевле, но имеют существенно ограничение: их можно применять только в тех домах, где величина пролета меньше 12 м. Висячие стропила в основе своей имеют стропильные ноги, которые крепятся на затяжках и болтах.

Кроме наслонных и висячих стропил, существуют еще наносные стропильные ноги. Они образуют угловое ребро в многоскатной крыше.

Стропила — это брусья или доски, сечение которых обычно составляет от 180 до 200 мм. Если это брусья, то их устанавливают с шагом от 1,5 до 2 м. Если это менее прочные доски, то шаг составляет от 1 до 1,5 м.

Железобетонные стропила

Стропильная конструкция может быть не только деревянной, но и железобетонной, при этом принципе ее построения примерно такой же, но отличие в том, что опираться такие стропила могут только на такой же твердый железобетонный или кирпичный остов, то есть несущие стены должны быть более жесткими. Шаг опорных столбов — 4-6 м.

На основу из стропил укладывают обрешетку из балок меньшего сечения. На обрешетку укладывают кровельное покрытие. Для большей прочности, в целях предотвращения сминаемости гибких кровельных материалов, а также во избежание попадания крошек от кровельного покрытия внутрь помещения, между обрешеткой и кровельным покрытием можно еще дополнительно выложить настил, состоящий из двух слоев: рабочий слой выкладывают перпендикулярно обрешетке, защитный слой выкладывают параллельно коньку. Между рабочим и защитный слоем должен быть проложен слой рубероида. Если вы используете мягкий рулонный кровельный материал или асбестоцементную плиту, то такой настил обязателен.

Уклон кровли скатной крыши зависит от количества осадкой в той климатической зоне, где производится строительство. В целом, необходимо придерживаться следующих правил:

если осадков мало и климат сухой, то угол уклона кровли должен быть не более 30 градусов;
если количество осадков среднее, то угол уклона кровли должен быть 30-45 градусов;
если количество осадков большое и климат влажный, то угол уклона кровли должен быть не менее 45 градусов.

Читать еще: Каким материалом лучше покрыть крышу дома

При этом есть еще дополнительное условие, что если для покрытия кровли используются наборные материалы типа черепицы, то уклон должен быть не менее 25 градусов. И следует учитывать, что чем больше угол уклона кровли, тем больше расход кровельного материала.

Плоская крыша

Плоская крыша гораздо проще, чем скатная, так как в ней принципиально отсутствуют стропила и прочие сложные конструктивные элементы. Плоская крыша состоит из нескольких слоев, вот перечень основных слоев снизу вверх:

Железобетонные плиты или дощатый слой, образующие перекрытие верхнего этажа или чердака. Нижняя сторона этого слоя может быть отделана потолочным покрытием в случае, если это жилой этаж.
Слой для защиты кровли от паров влаги, проникающих изнутри дома. Как правило, пароизоляция — это 1-2 слоя рубероида.
Слой утеплителя. Это один из самых толстых слоев кровли, поэтому за счет разницы толщины на разных сторонах он уже может формировать небольшой уклон для того, чтобы кровля имела отвод воды. Утеплитель может быть сделан из плит ячеистого бетона или каких-либо сыпучих теплоизоляционных материалов, например керамзита.
Цементная стяжка для отвода воды, тоже должна иметь небольшой уклон — до 2,5 процентов.
Гидроизоляционный слой — собственно само основное кровельное покрытие. Плоские крыши обычно кроют рулонным материалом — рубероидом, толем и т. д.
Необязательный защитный слой, укрепляет гидроизоляционный слой и предохраняет его от разрушительных атмосферных воздействий: град, дождь, а также от падения веток, птичьего кала и т. д. Защитный слой делается следующим образом: на гидроизоляционный слой наносится битум или мастика, и в нее вдавливается слой песка либо гравийной крошки.

Плоская кровля имеет эксплуатируемую поверхность, то есть на ней возможно присутствие людей, поэтому во избежание несчастных случаев обязательно надо ставить ограждение плоской кровли. Существует несколько способов создания такого ограждения:

можно делать его в виде стальной решетки, которую крепят на заглушках;
можно использовать кирпич как более тонкое продолжение несущих стен — это называется парапетом, в этом случае необходимо предусмотреть разрыв в том месте, где осадки из приемных желобов должны уходить в водосточную трубу;
можно сделать гибридный вариант — основа из кирпича и закрепленная на ней решетка.

Наслонные стропила — это стропильные системы, в которых стропильные ноги опираются (имеют подпорки) в нескольких местах. Так, нижние концы стропил опираются на мауэрлаты, а в верхней части — на стойки, прогоны или подкосы. Как правило, это скаты с длиной стропильных ног от 4,5 м.

Наличие дополнительных опор (прогонов) позволяет равномерно распределить весовые нагрузки на несущие стены, а также значительно увеличить длину стропильных ног . К примеру, при наличии в стропильной конструкции двух прогонов (конькового и прогона по центру ската) можно увеличить длину стропильных ног до 12-15 метров.

Рисунок — Наслонная стропильная система:

Использование башмака колонны

Тип башмаков колонны:
а — регулируемый B;
б — регулируемый DB;
в — регулируемый IB;
г — регулируемый I.

Использование башмака колонны:
а — модель П-образного крепления;
б
— модель Т-образного крепления;
1 — оцинкованные болты (вместо болтов могут применяться шурупы с шестигранными головками); 2 — диапазон регулировки высоты.

Башмак (рис. 8, а, г) закрепляют (заанкеривают) в бетон или крепят болтами к основанию. Высоту установки при необходимости можно регулировать. Допуск регулирования в вертикальном направлении +25 мм. Тип башмака колонны подбирают с учетом нагрузки на нее.

Как монтируется скатная крыша

Установка стропил производится под наклоном с упором в мауэрлат с одной стороны и в среднюю стойку – с другой. Все элементы каркаса соединяются между собой с помощью монтажных пластин. После монтажа стропильной системы выполняется обрешетка (решетчатая или сплошная – зависит от проекта и веса кровельного материала). Для сплошной обрешетки применяются листы фанеры, уложенные вплотную друг другу параллельно коньку. Для решетчатой обрешетки используются доски, набиваемые параллельно стропилам по горизонтали и вертикали. На готовую обрешетку укладывается выбранная кровля – металлочерепица, медная черепица, профнастил, мягкие рулонные материалы, сталь с оцинковкой или другой вид материала.

Виды скатных крыш

Скатная кровля не обязана быть типовой – существует несколько вариантов ее исполнения, каждый из которых можно обыграть по-своему, придавая крыше дома необычный и интересный вид:

Односкатная крыша

Для жилья такие конструкции применяются достаточно редко, в основном же их назначение – установка над хозяйственными постройками. Скат крыши опирается несущей конструкцией на наружные стены постройки, расположенные на разных уровнях.

Двускатная крыша

Наиболее распространенный вариант за счет простоты и скорости установки. Скаты представляют собой две наклонные поверхности с фронтонами в торцах. Уклон и длина скатов могут быть любыми в зависимости от требований безопасности и особенностей проекта.

Четырехскатная крыша

Их также называют вальмовыми. Крыши с четырьмя скатами состоят из двух треугольных и двух трапециевидных поверхностей, сочетая в себе характеристики двускатной крыши и преимущества вальм.

Производство и установка скатных крыш – это сложная и ответственная задача, которую следует доверять исключительно профессионалам, иначе жить под такой крышей будет небезопасно для жизни. Если вам нужна надежная, долговечная кровля, созданная специалистами – добро пожаловать в компанию «Белхаус»! Наша организация профессионально занимается обустройством кровли под ключ, а также может предложить надстройку мансардного этажа по каркасной технологии!

Наши телефоны: +7 (495) 926-12-19; +7 (985) 211-00-24

Элементы стропильной системы – из чего состоит конструкция, правила устройства