При строительстве дома большое значение имеет устройство крыши. Чтобы она была надежной и прочной, особого внимания требуют к себе ее несущие системы. Такими в гражданском строительстве являются стропильные конструкции.

Они делятся на несколько типов:

• наслонные;
• висячие;
• комбинированные.

Крыша является достаточно сложной конструкцией, состоящей из различных элементов. Самым главным требованием, предъявляемым к ней, является способность защитить от различных неблагоприятных факторов и выдержать различные нагрузки. Они бывают постоянными, временными и нестандартными.

К постоянным нагрузкам относится весь вес кровли (изоляционные слои, основное покрытие и крепежные элементы). Под временным видом понимают дождь, снег и ветровые нагрузки. В эту категорию также включается вес людей, выполняющих необходимые работы на ее поверхности. Для нестандартных воздействий характерно появление непредвиденных обстоятельств: колебания земной поверхности при землетрясении и др.

Основные нагрузки, главным образом, приходятся на конструкцию , поэтому так важно выбрать необходимые материалы, произвести правильные расчеты для стропил и в соответствии с технологией выполнить монтаж.

Устройство стропильных систем

Висячая стропильная система

Основные элементы несложной конструкции такого типа:

• стропильная нога;
• мауэрлат;
• дополнительные связи.

Основным признаком висячих стропил является возникающий между ними распор. Они имеют только две точки опоры (на стены здания) и работают на изгиб и сжатие. Такая стропильная система создает сильную горизонтальную распирающую нагрузку, часть которой передается стенам. Для уменьшения такого усилия у основания стропильных ног необходим монтаж затяжки, которая одновременно будет служить и балкой перекрытия. Чем выше от внешних стен она находится, тем больше сечение и надежней крепление такая балка должна иметь. Также для таких целей следует использовать укрепленный железобетонным поясом мауэрлат.

В процессе устройства получается стропильная ферма виде треугольника. В случае образования слишком большого пролета она может иметь дополнительные связи. Вверху висячие стропильные ноги можно соединить встык или вполдерева. В большинстве случаев применяются такие деревянные стропильные конструкции при наличии пролетов до 9 м. Уклоны для крыш под такой вид стропильной конструкции рекомендуется назначать в пределах 25º…45º.

Преимущества использования висячих стропил:

• высокая жесткость конструкции;
• несложный монтаж для пролетов до 9 м;
• простая схема расчета конструкции;
• отсутствие сложных узловых соединений в системе.

Висячие стропила в большинстве случаев применяются для жилых домов с двускатной крышей, нежилых зданий (1-3 этажа), имеющих свободную планировку верхнего этажа либо с отсутствием каркаса или внутренних несущих продольных стен.

Наслонные несущие системы

Наслонная стропильная конструкция устанавливается в домах, имеющих среднюю несущую стеновую перегородку или столбчатые промежуточные опоры. Стропила в данном случае будут представлять собой наклонные балки, которые пятками упираются в наружные несущие стены, а опорой для верхушки служит коньковый прогон. В свою очередь коньковый прогон поддерживается вертикальными стойками, упирающимися на внутреннюю несущую стену.

Именно такое устройство позволяет этим элементам работать только на изгиб. Если при монтаже образовался слишком большой пролет, тогда дополняют подкосы, горизонтальные затяжки и дополнительные ветровые связи.

Основным преимуществом данного вида стропильной системы является ее облегченная конструкция, независимо от ширины дома, так как требуется гораздо меньше пиломатериалов. Кроме того, она считается и наиболее долговечной, так как находится в условиях постоянного сквозного проветривания. Такой фактор препятствует возможному ее загниванию. Монтаж наслонной системы может быть выполнен с лежнем, с подкладками и со шпренгелями под стойку.

Деревянные стропильные системы включают следующие элементы:

• стропильные ноги;
• мауэрлат;
• коньковый прогон;
• лежни (подкладки либо шпренгели);
• стойки;
• подкосы;
• распорки.

Рассмотрим подробнее значение каждого элемента для стропильной конструкции.

Элементы стропильной системы

Мауэрлат. Монтаж нижней части стропил осуществляется путем прочной установки на мауэрлатный брус, который укладывается на верхнюю плоскость несущих стен. Между мауэрлатом и стеной обязательно должна находиться гидроизоляция. Чтобы мауэрлат прочно был прикреплен к стене, необходимо в ней установить резьбовые шпильки. Далее на выступающие концы насаживается брус, который затягивают гайками с широкой шайбой.

Альтернативным вариантом установки может быть использование длинных анкерных болтов (250…300 мм). Если же стены здания выполнены не из кирпича, а из менее прочного материала, тогда будет необходим монтаж по всему периметру железобетонного пояса со шпильками, на которые впоследствии и будет крепиться мауэрлат. Шпильки устанавливаются в процессе закладки.

В большинстве случаев под мауэрлат используют брус с d18…20 см. Если же стропильные ноги устанавливаются с шагом 1,5…2 метра, тогда для места опоры можно использовать отдельные коротыши, длина которых составляет 60…80 см.

Коньковый прогон. Любая несущая в своей вершине имеет коньковый прогон, который соединяет между собой вершины стропильных ног. Именно на него в дальнейшем и будет осуществлен . Своими концами прогоны могут упираться в торцевые стены здания, на стены лестничных площадок либо на брандмауэрные стены, возведенные на всю высоту чердачного помещения в целях пожарной безопасности.

Если же по проекту имеются интервалы в поперечных стенах, возникает необходимость создать дополнительные опоры в виде стоек, подкосов и шпренгелей. Опорами в данном случае служат внутренние стены или кирпичный (железобетонный) столб, доходящий до верха чердака.

Коньковый прогон является одним из самых сильных , поскольку наличие длинных пролетов увеличивает нагрузку, исходящую от всех стропильных ног. Чтобы создать прочную конструкцию, необходимо произвести точные расчеты и монтаж прогона в строгом соответствии с технологическим процессом.

Обычно для таких целей подбирается:

• бревно d 20…26 см;
• брусья, сечение которых не менее 18…26 см.

Фронтоны кровли могут иметь большую парусность. Уменьшить на них ветровую нагрузку могут диагональные связи. Для этого в каждом скате кровли устанавливается необходимое количество таких элементов. Ими могут быть 30…40 мм доски, монтаж которых выполнен к основанию стропильной ноги.

Особого внимания требует изготовление стропильных конструкций для сырых деревянных срубов, где материалу необходима усадка. Конечно, можно на некоторое время отложить строительство и дать дереву подсохнуть, однако такой подход не всегда разумен. Выходом из положения будет монтаж скользящих опор либо компенсаторов усадки (винтовых домкратов). Что касается последнего способа, возникает необходимость в проведении высокоточных ручных работ квалифицированными специалистами. Поэтому на практике использование скользящих опор под стропильные конструкции считается самым приемлемым вариантом.

Дерево относится к дышащему материалу, которое даже после усадки может изменять свои свойства. Спровоцировать такие колебания может погодный фактор. Поэтому компенсирует такие последствия. Но не стоит забывать, что монтаж шарнирных устройств требуется не только для нижней части стропильных ног. Необходимо предусмотреть такие соединения и в месте опоры с коньковой балкой.

Строительство крыши со сложными ломаными формами требует особого мастерства. В данном случае выполняется чередование наслонных и висячих стропильных ферм. Для повышения жесткости таких систем под коньковый прогон устанавливают стойку с подкосами, что позволяет увеличить расстояние между боковыми опорами на 12 метров.

Стропильная система может быть выполнена не только из дерева. В зависимости от назначения здания, она изготавливается из металла, железобетона или полимерного материала. Наиболее популярным материалом для стропильной конструкции крыши остается дерево. Поскольку изготовление стропил, последующий их монтаж и необходимая подгонка на месте особого труда не составляет. А экологические свойства материала являются последним фактором в пользу их применения.

Стропила, изготовленные из металла или железобетона, отличаются своим большим весом и сложностью крепления. Кроме того, в уже готовой конструкции отсутствует возможность подгонки размеров. Обычно они применяются для построек из камня или бетона. Полимерные стропила являются новинкой строительного рынка, практика применения которых не велика. Поэтому затруднительно оценить свойства этого материала, и, прежде чем использовать его, стоит все нюансы предусмотреть. Удачного строительства!

Разнообразные стропильные конструкции скатных крыш дают архитекторам-проектировщикам неисчерпаемые возможности создания уникальных, неповторимых кровель, придающих загородным домам эффектный, стильный вид. Современные домовладельцы уже не готовы довольствоваться стандартными архитектурными решениями, поэтому, въезжая в любой коттеджный поселок, мы видим самые необычные, причудливые формы кровель. Однако все эти невероятно сложные на первый взгляд конструкции состоят из стандартных элементов, известных каждому опытному строителю-кровельщику или архитектору-проектировщику частного жилья, и по своему внутреннему строению мало чем отличаются от известных всем скатных кровель.

В арсенале архитекторов имеется немало возможностей сделать крышу дома оригинальной: многочисленные ломаные скаты, башенки, эффектные карнизы и выступы. Между тем, практически любая, даже самая сложная, кровля состоит из более простых элементов, которые сопрягаются друг с другом и составляют в итоге необычный ансамбль кровли. Например, часто применяется комбинация обычной двухскатной кровли с четырехскатной, конической или пирамидальной. В результате образуется красивая крыша, напоминающая старинный замок где-нибудь в сердце Европы. Вот самые популярные виды конструкций крыши:

• односкатная;
• двухскатная;
• четырехскатная;
• шатровая;
• многощипцовая;
• коническая;
• вальмовая и полувальмовая и т. д.

Элементы стропильной системы

Любая стропильная система состоит из нескольких деталей, соединяемых между собой в определенном порядке. Конструкция стропильной системы призвана обеспечить надежный прочный каркас для последующей укладки кровельных покрытий. Основные элементы кровельной конструкции:

• мауэрлат – основание стропильной системы. Это брус, уложенный на наружные стены каменного дома. В деревянных строениях эту роль выполняет верхний венец. Мауэрлат служит опорой для стропил;
• стропила (стропильные ноги) – основной элемент стропильной конструкции. Наклон стропил определяет угол ската кровли. Изготавливаются они из прочного бруса с достаточно большим сечением. Две соединенные наверху стропильные ноги образуют стропильную пару;
• затяжка, или распорка – брус, укладываемый параллельно стропилам между брусьями мауэрлата. Он необходим для придания жесткости всей конструкции. Благодаря соединению затяжек, мауэрлата и стропильных пар образуется ферма;
• прогон – брус, расположенный поперек стропил. Коньковый прогон крепится в месте соединения стропильной пары, боковые проходят посередине высоты стропильной ноги;
• стойка – вертикально расположенный брус. Он размещается под коньковым прогоном и служит дополнительной опорой всей конструкции. Стойки могут также размещаться попарно примерно в средней части стропила;
• подкос – брус, расположенный наклонно и соединяющий основание стойки и среднюю часть стропила. Придает необходимую жесткость и прочность всей конструкции стропильной системы;
• лежень – брус, укладываемый на внутреннюю несущую стену. Этот элемент является составляющей системы наслонных стропил. На него опираются стойки и подкосы;
• обрешетка – брусья или доски, укладываемые перпендикулярно поверх стропил. Они являются основой для укладки кровельных покрытий;
• контробрешетка – бруски, располагаемые на стропилах под обрешеткой. Они прижимают к стропилам пароизоляцию и создают необходимый воздушный зазор между ней и кровельным покрытием.

Основные элементы стропильной конструкции скатной кровли составляют прочный каркас

Внимание!
Все детали стропильной конструкции необходимо тщательно обработать специальными антисептиками для древесины, чтобы защитить ее от насекомых-вредителей. Также нужна обработка древесины антипиренами для защиты от возгорания. Металлические крепежные детали должны соответствовать требованиям по устойчивости к коррозии.

Стропильные системы скатных крыш

Существует два вида стропильных конструкций: наслонные и висячие.

Наслонные стропила соединяются между собой вверху и опираются на мауэрлат. Дополнительную опору конструкция получает за счет стоек, установленных на лежень – брус, расположенный наверху внутренней стены. Система висячих стропил опирается только на мауэрлат. За счет этого в конструкции образуется очень сильное распирающее усилие. Чтобы его нивелировать, применяются дополнительные брусья – стяжки, которые укладываются перпендикулярно мауэрлату. В результате образуется стропильная ферма – треугольная конструкция из двух стропильных ног и стяжки. Такая система сложнее в исполнении и применяется в тех случаях, когда в доме нет внутренних стен.

Коттедж с шатровой крышей на загородном участке

Соединения элементов стропильной системы называются узлами. Каждый узел должен быть выполнен с максимальной прочностью – это обеспечит надежность всей крыши. Соединения выполняются как традиционным методом – при помощи рубок и гвоздей, так и с использованием современных крепежных изделий – металлических пластин, болтов, строительных скоб. Их применение существенно облегчает и ускоряет процесс сборки стропильных конструкций, благодаря чему снижаются требования к квалификации мастера-кровельщика. Тем не менее, это не значит, что можно вбивать гвозди куда попало в неограниченном количестве: это может привести к растрескиванию бруса и ослаблению всей системы. Сборка отдельных элементов стропильных конструкций производится на земле. Это позволяет выполнять более точные рубки, а также – просто удобнее и безопаснее.

Стропильная конструкция четырехскатной крыши

Четырехскатные крыши различаются на шатровые и вальмовые. Шатровая крыша состоит из четырех скатов, каждый из которых имеет форму равнобедренного треугольника, сходящихся в одной точке. Такой вид стропильной конструкции устанавливается, если дом в плане имеет форму квадрата. Вальмовая крыша состоит из двух трапециевидных скатов, соединяющихся коньком, и двух треугольных, верхняя точка которых соединяется с концом конька. Эти треугольные элементы крыши называются вальмами. Четырехскатная крыша не имеет фронтонов, благодаря чему является более экономичной.

Стропильная система четырехскатной крыши достаточно сложна в исполнении. Она также может быть двух видов: наслонной или висячей. Первый вид проще для строительства.

Стропильная система может иметь даже такой сложный вид

Угол наклона будущей кровли может быть различным и зависит от архитектурного решения, а также материалов, планируемых для накрывания кровли. Например, мягкая черепица укладывается на кровли с уклоном от 11 до 90 градусов, шифер и металлочерепица применяются при уклоне скатов от 14 до 60 градусов, а керамическая черепица – от 30 до 60 градусов.

Стропильная конструкция четырехскатной крыши подразумевает использование определенного вида стропил – диагональных, или накосных. Они соединяют угол дома с концом конька. Диагональные стропила имеют большую длину по сравнению с другими, поэтому их обычно приходится составлять из двух частей, сращивая два бруса. Кроме этого, в конструкции имеют место обычные стропила и нарожники – короткие стропила, опирающиеся верхним концом на диагональные, а нижним – на мауэрлат. Чтобы распределить нагрузку на накосные стропила, нарожники устанавливаются на них в разных местах.

Если длина накосных стропил составляет более 7 м (а так бывает в большинстве случаев), под них необходимо подставлять дополнительные опоры в виде стоек, упирающихся в нижнюю часть диагонального стропила. Для опоры нижнего конца стойки применяют так называемую шпренгельную ферму. Она состоит из балки, соединяющей две смежные стены дома через угол, самой стойки и подкосов, соединяющих концы балки и вершину стойки.

Шпренгельная ферма – обязательный элемент висячей стропильной системы четырехскатной крыши

Установка и крепление накосных стропил может производиться тремя способами:

• Если конструкция имеет один коньковый прогон, в торцевой части стропила делается вырубка, после чего узел стыкуется на прогонной консоли.
• В случае строительства конструкции с двумя коньковыми прогонами накосные стропила опираются на шпренгель, который сооружается на консолях прогонов вместе со стойкой. Такой способ выбирают, если диагональные стропила выполняются из досок.
• Если в качестве материала для стропил используется брус, то диагональные стропила вальмовых скатов могут опираться на короткую доску, укрепленную к основным стропилам трапециевидных скатов немного ниже конька. Эта доска называется прибоина. Если выполняется стропильная система для так называемой датской (полувальмовой) крыши, прибоина закрепляется гораздо ниже конькового прогона. Таким образом, вальмовые скаты также приобретают трапециевидную форму, а в верхней части можно установить чердачные окна.

Вальмовая четырехскатная кровля является наиболее привлекательной и надежной, поэтому приобрела большую популярность в частном строительстве.

Привлекательная и надежная вальмовая кровля

Конструкция стропильной системы шатрового типа

Эта стропильная система не менее популярна благодаря своей простоте и надежности. Ее используют на строениях, которые в плане имеют форму, близкую к квадрату. Она имеет некоторые отличия от вальмовой, и главное – отсутствие конькового прогона. Диагональные стропила здесь также присутствуют, но они стыкуются друг с другом в верхней точке крыши. Чтобы усилить систему, желательно поставить центральную стойку, если же ее невозможно установить по каким-то причинам, придется обустраивать систему висячих стропил, которая сложнее в исполнении и последующем ремонте. Чтобы конструкция обрела дополнительную прочность, применяются шпренгели, затяжки, стойки и подкосы.

Шатровая крыша не имеет конька

Важно!
Особенно необходимы в случае строительства висячих стропильных конструкций шпренгели. Они значительно увеличивают жесткость и прочность стропильной системы, придают ей долговечность.

Такую стропильную систему сможет возвести только специалист

Рассмотренные выше конструкции четырехскатных крыш, несомненно, отличаются надежностью и позволяют придать дому эффектный и эстетичный внешний вид. Однако, что делать, если этого не требуется, а достаточно лишь возвести надежную и прочную кровлю над баней или дачным сарайчиком? В таких случаях прекрасным выходом из положения станет стропильная система односкатной крыши. Она надежна, не требует сложных расчетов, проста в исполнении, экономична. Такую кровлю вполне может «осилить» и непрофессионал. А вот в случае, когда важны и надежность, и эстетичный внешний вид, да еще и объем работ значителен – гораздо разумнее привлечь к работе специалистов.