Виды и элементы стропильных систем

Система стропильной поддержки скатных крыш – обязательный элемент при обустройстве кровли с наклоном. Это сложная конструкция, которая изготавливается из дерева или металла. Современные технологии сделали применение разных видов материалов доступным даже при частном строительстве.

Что такое стропильная система крыши

Стропила помогают крыше противостоять снеговым и ветровым нагрузкам, а также ударам дождя. Особенности проектирования и строительства системы зависят от конкретного региона страны.

Какие задачи решает

Правильно оформленная и возведенная система стропил с легкостью выполняет следующие задачи:

• поддерживает корректную вентиляцию чердака;
• предотвращает негативное влияние температурных перепадов на верхнее перекрытие, защищает его от влаги и солнца;
• поддерживает кровлю, не дает ей проседать;
• надежно защищает от снега и ветра, не повреждается под их воздействием;
• улучшает распределение нагрузки на стены и фундамент.

Так как все эти функции выполняются часто в одно и то же время, к расчету системы нужно подходить со всей ответственностью и внимательностью.

Конструкционные элементы

Стропила состоят из множества узлов, каждый из которых отвечает за определенные функции:

• Прогон. Делится на коньковый, расположенный вверху, и боковые, находящиеся по бокам. Прогоны скрепляют ноги стропил.
• Стропильная нога. Отвечает за определение угла наклона кровли, обеспечивает внешний вид и фиксирует более мелкие детали крыши.
• Мауэрлат. На него устанавливается вся система. Фиксирует ноги и отвечает за распределение нагрузки на стены.
• Стойки и подкосы. Применяются для повышения устойчивости, соединяются с лежнем, который проходит вдоль конька.
• Затяжка. Обеспечивает устойчивость стропильных ног внизу системы.
• Обрешетка. Устанавливается перпендикулярно ногам и изготавливается из брусков или досок. В металлической конструкции применяется профиль. Передает нагрузку от кровельного материала на ноги.
• Конек. Место соединения скатов со сплошной обрешеткой для усиления крыши.
• Кобылки. Создают свес, если стропильные ноги слишком коротки.
• Свес. Элемент для защиты стены от осадков.

Иногда выделяют такой элемент кровли, как ригель. Это горизонтальные планки, лежащие перпендикулярно прогонам.

Конструкция кровли может быть простой и легкой, но детали ее всегда будут содержать представленный список. Аналогично и с более сложными, многоскатными крышами.

Материалы изготовления

Для производства стропил в частном строительстве чаще всего применяют деревянные конструкции. Но металл, особенно облегченный стальной профиль, также может использоваться.

Деревянные

Деревянная стропильная конструкция крыши – наиболее распространенная за счет удобства монтажа и некоторых других преимуществ. При ее возведении можно обойтись своими силами без привлечения строительной техники. Дерево идеально подходит для создания стропил с небольшими пролетами.

Хвойные стропила в длину должны быть до 6,5 м, а лиственные – до 4,5 м. При строительстве крыши дома рекомендуется использовать древесину одного типа.

К дереву предъявляют следующие требования:

• перед началом работы оно не должно быть влажным;
• древесные породы, выбранные для ног стропил, должны быть жесткими;
• нельзя использовать дерево с большим количеством сучков или некачественный сорт, бракованный.

Сосновый пиломатериал стоит дешевле всего, однако его качество уступает лиственнице, дубу, ели, буку и осине. Эти породы считаются очень прочными и долговечными.

Стальные

При выборе металлических стропил важно помнить об особенностях метала. Его нужно утеплять и обшивать, а при комбинации с деревом – обязательно обрабатывать последнее и изолировать от влаги специальными материалами.

Главная особенность металла – возможность использования стропил более 30 м в длину. При этом крыши могут быть практически любой формы с наклоном от 1-2 градусов. Сама сталь для стропил выпускается в виде профилей и трубок круглого или прямоугольного сечения.

Делать металлические стропила из профиля можно, если длина ската больше 10 м, а нагрузка превышает 450 кг.

Металлические стропила в частном строительстве используются крайне редко. Чаще всего проектированием таких сооружений занимаются профессионалы.

Виды стропильных систем

Ознакомление со всеми существующими видами и классификациями стропильных систем поможет сделать правильный выбор.

По форме и количеству скатов

Согласно этой классификации, выделяют стропильные системы для следующих типов крыш:

• Односкатные. Обычный скат, положенный на здание под наклоном от 14 до 26 градусов. При небольшом пролете – до 5 м – применяют наслонные стропила. В остальных случаях – висячие.
• Двускатные. Выполнены со сторонами, наклон которых от 14 до 60 градусов. Висячая конструкция предусмотрена только при стенах, которые расположены не дальше чем на 6 м друг от друга.
• Четырехскатные. Изготавливаются под углом от 20 до 60 градусов, а пролет достигает 12 м.
• Шатровые. Могут иметь 4 и более скатов, имеющих форму равнобедренных треугольников, сходящихся в одной точке, как пирамиды. Стропильные системы выбирают в соответствии с наличием или отсутствием внутренних опор.

Валера

Голос строительного гуру

Задать вопрос

Также существуют ломаные крыши, называемые мансардными. Их угол уклона снизу достигает 60 градусов, а вверху она пологая. Такая крыша обеспечивает увеличение площади чердака и чаще всего используется на домах шириной до 10 м. Для ломаной кровли часто используют наслонные стропила, но более простым вариантом все-таки считаются висячие.

По распределению нагрузки

Выбрать стропила по типу распределения нагрузки можно, ориентируясь на конструкцию строящегося дома и крыши.

Выделяют системы:

• С висячими стропилами. Применяют для двускатных крыш с пролетами до 6 м длиной с отсутствием стен внутри. Ноги крепятся к мауэрлату с затяжкой.
• Наслонные стропила. Применяются для крыш с пролетом 10-16 м. Возможно использование любого уклона и обязательно применение несущих стен или колонн внутри. Вверху крепятся на конек, внизу – на мауэрлат. Прогон поддерживается лежнем или стойками, затяжка не требуется.

Обустройство каждого типа стропил требует соблюдения множества требований и технических указаний.

Критерии выбора

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.

Особенности проектирования

Разрабатывается стропильная система крыши в процессе проектирования дома. Также составление плана возможно во время ремонта кровли. Состоит процесс из нескольких этапов.

Расчет нагрузок

Выделяют несколько видов нагрузки, которая приходится на стропильную систему: снеговая, ветровая, материальная. В первом случае подразумевается нагрузка, зависящая от количества осадков зимой. При большом их количестве рекомендуют строить кровли с углом наклона от 45 градусов. Стандарты снеговой нагрузки представлены в СП 20.13330.2016.

Вычисляется снеговая нагрузка в соответствии с регионом, указанным в документе. Он обозначается римской цифрой в соответствии с нагрузкой кг на м²:

• I –80 кг;
• II – 120 кг;
• III – 180 кг;
• IV – 240 кг;
• V – 320 кг;
• VI – 400 кг;
• VII – 480 кг.

Ветровая нагрузка особенно важна при строительстве в степных и горных областях с сильными порывами ветра. А также в прибрежных регионах. Тогда крыши не должны превышать 30 градусов.

Далее нагрузка (S) вычисляется по формуле (без учёта коэффициентов сноса снега с крыши и термического коэффициента возможного таяния снега): S = Sg * µ . Поправочный коэффициент «мю» (µ) для крыши с углом уклона α равном от 25 до 60 градусов должен быть 0,7, для α = 25 градусов и менее – 1.

Все эти данные актуальны для крыш, угол наклона которых меньше 60 градусов. В остальных случаях осадки просто будут скатываться по склону.

Ветровую нагрузку рассчитывают в соответствии с «ветровой картой» документа, где брали значение для снегового критерия. Там описано значение в кгс/м², которое нужно умножить на 1,4.

Вес самих стропил – третий важнейший фактор при определении нагрузки. Зависит от длины, стропильного шага и толщины материала.

Выбор уклона

Планирование уклона начинают с изучения крыш зданий, расположенных на местности. Если определенный тип превалирует и нет следов постоянного ремонта, можно взять его за основу.

Уклон скатов обычно начинается от 10 градусов и доходит до 60. Но могут встречаться и более покатые варианты. Важно учитывать и материал, который применяется для этих задач. Чем он мельче, тем круче должны быть покаты. Если покрытие тяжелое, угол также должен быть больше, чем при легких материалах.

Сечение стропил

Сечение стропил начинается от 40 х 150 мм. Но может достигать 100 х 250 мм. Выбор сечения зависит от длины стропильной ноги и уклона ската крыши. Чем больше этот угол, тем больше и длина. Пиломатериал при этом должен обладать увеличенным сечением для достаточной прочности.

Составление схемы

Для стропил составляют точный чертеж, исключающий ошибки и недочеты проектирования. Любая неточность в подсчетах может привести к разрушению крыши. При разработке плана обязательно:

• выстраивают модульные оси с показателями толщины несущих стен;
• обозначают вентиляцию и трубопроводы с точным расположением;
• разрабатывают план расположения стропил с учетом типа стены.

Также вносят требования к креплениям к разным частям кровельной системы.

Пренебрегать составлением плана монтажа стропил и расчетами всех шагов нельзя. Крепление «на глаз» может привести к перекосу всей конструкции и, как следствие, проседанию крыши и всего здания.

Правила монтажа

Для монтажа стропильной системы используют металлические гвозди, скобы, а также болты и шпильки. Эти материалы должны быть устойчивыми к действию атмосферных факторов и прочными. В некоторых местах возможно применение саморезов.

Крепление стропил к мауэрлату

Наиболее сложное и массивное место соединения стропильной системы с крышей – крепление к мауэрлату. Выполняют его в определенной последовательности:

1. Делают запилы на ногах по нанесенной разметке.
2. Устанавливают ногу в предназначенное для нее место.
3. Ставят металлические уголки с обеих сторон ноги.
4. По бокам фиксируют гвоздями или болтами.
5. Сверлят насквозь для шпильки 12 мм диаметром и устанавливают гайку.
6. Крепят к шпильке уголки малого размера и соединяют с мауэрлатом.

Точное количество и расположение мест креплений рассчитывается заранее в проекте.

Соединение в области конька

Ноги стропил крепятся встык или прямо к коньку. В первом случае нужно дополнительно подпилить стропила и соединить их друг с другом с разных сторон наклонов. Делать это проще всего по заранее подготовленному шаблону. Для крепления используют любой удобный материал, но его длина должна быть не менее 10-15 см.

Если стропила соединяются внахлест, их торцы не срезают, а прикладывают друг к другу с небольшим отступом. Крепят с помощью строительной шпильки. Еще один распространенный вариант монтажа – прямо на конек. Но он самый сложный и требует точного расчета, так как стропила не должны касаться друг друга.