Стропильная система – важнейший элемент здания, от которого зависит как надежность и долговечность дома так и его архитектурный облик. Задача стропил – выдерживать нагрузку от кровельного материала, снега, ветра и передавать ее на стены и внутренние опоры строения. справиться с этой задачей по силам только правильно спроектированной и смонтированной стропильной конструкции.

Стропильная система – атрибут скатной крыши, как неутепленной (с холодным чердаком), так и утепленной (мансардной). Стропила являются несущей конструкцией, и потому так важно не допустить их деформации или разрушения в процессе эксплуатации. Принципиальное условие их надежности – возведение на основании проекта, выполненного квалифицированным инженером-конструктором.

В проекте учитывают все возможные нагрузки на систему (собственный вес кровли, снеговая и ветровая, характерные для климатической зоны, где ведется строительство), а также целый ряд других факторов: геометрия, размер, уклон кровли; величина безопорных пролетов стропил; возможность установки внутренних опор и пр. К слову, о форме крыши. Специалисты единодушны во мнении: неоправданное усложнение геометрии крыши (в угоду внешнему виду здания) снижает ее надежность и чревато появлением протечек и других проблем.

СТРОПИЛЬНЫЕ НОГИ

В большинстве случаев стропильную систему выполняют из древесины, используя пиломатериалы хвойных пород не ниже 2 сорта, без пороков, с влажностью 18-22%. Древесину обязательно обрабатывают био- и огнезащитными составами, по возможности дважды – до и после установки стропил. Вторая обработка нужна, чтобы не осталось незащищенных участков, возникших в результате спилов, зарубов и т.п. Когда проект крыши предусматривает безопорные пролеты значительной длины, стропильную систему могут изготавливать полностью или частично из стальных элементов (двутавра, швеллера, уголка и др.), соединяемых сваркой.

Чаще всего поверх металлического каркаса устанавливают деревянные стропила, между которыми укладывают теплоизоляцию, чтобы исключить промерзание металлоконструкции. Слой утепления должен быть выполнен очень качественно, иначе возможно появление конденсата на каркасе, из-за чего металл начнет ржаветь. Во избежание тех же проблем нежелательно устанавливать металлический элемент так, чтобы он проходил из теплого жилого помещения на улицу. К недостаткам металлической стропильной системы можно отнести серьезный вес и сложность монтажа.

Еще один вариант устройства длинных безопорных пролетов – с помощью клееного бруса, LVL-бруса и других пиломатериалов, которые обладают высокой несущей способностью. Их минус – немалая цена.

Рассмотрим подробнее традиционную стропильную систему – из обычной древесины. Основной элемент системы – стропильные ноги (стропила), устанавливаемые вдоль ската. Нижняя часть ноги опирается на мауэрлат – деревянный брус (или бревно в случае срубовых сооружений), который устанавливают поверх наружной стены здания. Верхняя часть стропила опирается либо на коньковый прогон (брус), либо на конец стропильной ноги с противоположного ската. Если крыша неутепленная, поверх стропил набивают сплошную или шаговую обрешетку, а к ней крепят кровельный материал. Если же крыша утепленная, то к стропилам сначала фиксируют контробрешетку, и только затем обрешетку.

Стропильные системы бывают висячими или наслонными. В первом случае конструкция опирается только на две наружные стены, без промежуточных опор. При этом возникает значительное распирающее давление на стены, для уменьшения которого обычно предусматривают горизонтальные затяжки (ригели) – деревянные балки, соединяющие стропила с соседних скатов.

Затяжки устанавливают на расчетной высоте. Висячие стропила довольно сложно монтировать, поэтому проектировщики по возможности предусматривают наслонные системы. Для их устройства необходима одна или несколько внутренних несущих стен или опор. Тогда нижними концами стропильные ноги опираются на наружные стены, а в средней части – на внутренние стены или опоры, благодаря чему распирающее давление на наружные стены уменьшается. Нагрузка от средней части стропил передается на основание за счет вертикальных стоек и наклонных балок (подкосов), установленных поверх мощной горизонтальной балки, называемой лежнем.

Для усиления наслонной системы могут также применяться горизонтальные затяжки.

Самый распространенный материал для изготовления стропильной ноги длиной до 4 м – это доска сечением 50×200 мм.

Высота 200 мм выбрана во многом из соображений удобства сооружения мансардной крыши, ведь в средней полосе России требуемая толщина теплоизоляционного слоя, укладываемого в пространство между стропил, – как раз 200 мм. Стропильную ногу длиной более 4 м, как правило, выполняют из доски сечением 100×200 мм. В ендовах и хребтах, где происходит схождение двух скатов, устанавливают диагональную (накосную) стропильную ногу (к которой будут под углом примыкать основные стропила).

Накосной ноге приходится выдерживать серьезную нагрузку, поэтому обычно ее делают из доски увеличенного сечения (например, 150×250 мм), а также предусматривают под ней подпорную стойку. На рынке представлены доски длиной до 6 м. Если же нужны стропила большей длины, то чаще всего приходится сращивать две доски в единую балку.

Существуют разные способы сделать это. Часто практикуется метод «косого прируба»: концы стыкуемых досок подрезают под определенным углом, затем накладывают один на другой и жестко скрепляют болтом (диаметром, как правило, 12 мм) или дощатыми накладками по бокам от стропила, которые фиксируются гвоздями и 2-4 болтами (в результате каждый болт стягивает три элемента: две доски и находящуюся между ними ногу). Стропила монтируют с расчетным шагом. Обычно он составляет 580-590 мм, что обусловлено не только несущей способностью такой конструкции крыши, но и необходимостью жестко фиксировать между стропилами теплоизоляционные плиты, стандартная ширина которых – 600 мм. Чтобы плиты жестко держались, шаг стропил должен быть чуть меньше их ширины.

ЧЕМ ПИЛИТЬ СТРОПИЛА?

Чаще всего деревянные элементы стропильной системы пилят цепной пилой -бензиновой или электрической. Бензиновая более востребована кровельщиками в силу своей независимости от электросети. Ведь стропильную систему нередко возводят на этапе, когда электричество к дому еще не подведено. Кроме того, бензиновые пилы более мощные (например, модель RD-GC38-14 от Redverg), и потому ими проще и быстрее пилить толстые балки (бывает, что сечение стропильных ног достигает 200×200 мм).

Вместе с тем электрические цепные пилы меньше шумят и вибрируют, и потому успешно используются на объектах, где есть возможность подключить их к электросети. Недостаточная точность реза цепной пилы, являющаяся минусом этого инструмента, в данном случае не играет большой роли, поскольку зазор между элементами стропильной системы может достигать 3-5 мм (в зависимости от узла конструкции). Тем не менее оператору нужно обладать серьезным опытом работы с пилой, так как некоторые узлы стропильной системы все же требуют очень точной подгонки элементов.

Речь идет прежде всего о местах примыкания стропил к балке ендовы или хребта. Здесь понадобится делать косые пропилы, и оператор должен иметь навыки по качественному выполнению этой работы. Для косых пропилов рекомендуют использовать только новую или хорошо заточенную цепь, иначе она уходит в сторону от нужной траектории, и рез выходит неточным. По утверждению кровельщиков, в среднем одной цепи хватает не более чем на одну крышу средней площади. Дальше ее приходится либо менять на новую, либо затачивать. Добавим, что альтернативой электрической цепной пиле может выступать двойная столярная ножовка (пила-аллигатор), но это менее распространенный инструмент.

СБОРКА СТРОПИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В ЕДИНОЕ ЦЕЛОЕ

Для соединения деревянных элементов стропильной системы используют разнообразный металлический крепеж. Первоначально конструкцию закрепляют («наживляют») гвоздями длиной 100-200 мм. Однако жесткое соединение несущих элементов крыши осуществляют с помощью шпилек (болтов) в сочетании с гайками и широкими шайбами. Чаще всего применяют шпильки диаметром 12 мм. Чтобы установить шпильку, необходимо просверлить отверстие в деревянных балках. Обычно сверлят мощной дрелью или легким перфоратором, у которого в патрон SDS-plus через переходник

установлен патрон для обычных хвостовиков: у сверл по дереву не бывает хвостовиков для системы SDS. Отверстия выполняют спиральными (винтовыми) сверлами большого диаметра (под 12-ю шпильку – диаметром соответственно 12 мм) с шестигранными хвостовиками во избежание их проворачивания в патроне. Длина сверл, необходимых для монтажа стропильной системы, – как правило, от 100 до 250 мм, но может понадобиться и более длинная оснастка. После затяжки болтов гайками выступающие части шпилек срезают- обычно углошлифовальной машиной с диском по металлу. Еще один крепежный элемент- фасонные детали (пластины, уголки и пр.) из оцинкованной листовой стали толщиной, как правило, 2 мм. Так, для некоторых соединений деревянных балок под углом 90° друг к другу используют Т-образные пластины. Другой вариант для таких соединений – уголки.

Скрепить две детали в одной плоскости (например, балку, ребром уложенную на торец стойки) можно с помощью прямых пластин. Крепление самих металлических деталей к древесине осуществляют гвоздями или саморезами (обычно длиной 40-50 мм), – в последнем случае используют шуруповерт (дрелью с большими оборотами аккуратно прикрутить саморезы сложно). Поскольку завинчивать саморезы приходится и на большой высоте, и в труднодоступных местах, намного удобнее работать аккумуляторными моделями инструмента. Количество гвоздей/саморезов на одну пластину зависит от ее размера и формы. Например, уголок привинчивают 10-14 саморезами, по 5-7 на каждую его сторону. Некоторые специалисты не рекомендуют использовать саморезы с конусообразной потайной шляпкой, поскольку у них сравнительно небольшая площадь опоры, и крепеж оказывается недостаточно надежным. По мнению этих экспертов, лучше применять саморезы с прессшайбой (то есть с головкой в виде полусферы, под которой находится прессшайба).

МАУЭРЛАТ. КОНЕК, КАРНИЗНЫЙ СВЕС

Нижний конец стропильной ноги опирают на мауэрлат, уложенный поверх ограждающей стены. Его сечение определяют на основании расчета, но чаще всего используют брус сечением 100×150 или 150×150 мм. Основание под мауэрлатом должно обладать высокой прочностью. Если же стены здания выполнены из материалов со сравнительно невысокой несущей способностью (блоки из пено- или газобетона, поризованной керамики), необходимо их усиливать с помощью железобетонного пояса (армопояса). Между поясом и мауэрлатом обязательно предусматривают отсечную гидроизоляцию – обычно рулонную битумную или полимерно-битумную: это защита от проникновения в древесину влаги из конструкции стены. Технология крепления мауэрлата к стене бывает разной.

Иногда его фиксируют анкерными болтами (шпильками) диаметром 12-18 мм, которые закладывают в армопояс на этапе заливки бетона. Затем в мауэрлате просверливают отверстия, насаживают его на шпильки, притягивая к основанию гайками с широкими шайбами. Но чаще всего при фиксации мауэрлата обходятся без закладных деталей, осуществляя крепление по месту. Для этого в каменной (кирпичной, пено-, газобетонной) стене перфоратором с буром по бетону просверливают отверстие, куда загоняют либо двухраспорный анкерный болт (диаметром 14-18 мм), либо цанговую бобышку (диаметром 16-18 мм) со шпилькой. На них нанизывают мауэрлат с заранее выполненными отверстиями и притягивают его к стене гайками с шайбами.

Шаг шпилек, анкерных болтов или бобышек определяют расчетом, но обычно он составляет 60-100 см. Технология опирания стропил на мауэрлат также бывает разной. Часто в стропильной ноге вырезают так называемую «пятку» -угол (не более 1/3 от высоты ноги), за счет которого стропило насаживается на мауэрлат. Можно выполнять паз в самом мауэрлате и устанавливать в него стропильную ногу.

Есть и другие способы.

Чтобы жестко притянуть стропило к мауэрлату, обычно используют металлические уголки, закрепляемые гвоздями или саморезами. Специалисты рекомендуют фиксировать уголок к стропильной ноге ершеными гвоздями, а к мауэрлату – болтами с шестигранной шляпкой, имеющими резьбу по дереву.

Кроме того, стропильные ноги необходимо дополнительно «привязать» к конструкции здания. Для этого предусматривают проволочную обвязку: под мауэрлатом в стене перфоратором сверлят отверстие, туда забивают кувалдой арматурный прут диаметром 12-14 мм, привязывая к нему проволочной скруткой стропило. Добавим, что в бревенчатых и брусовых домах мауэрлатом служат брусья или бревна верхнего венца. Учитывая осадку срубовых конструкций, предусматривают «плавающий» крепеж стропила к мауэрлату: их соединяют при помощи специальных металлических пластин, способных смещаться одна относительно другой в плоскости ската.

Верхний конец стропильных ног чаще всего опирают на коньковый прогон – это очень мощный брус (или две спаренные доски), сечение которого доходит до 200×250 мм. Если же и у такого бруса не хватает расчетной прочности, тогда прогон выполняют из клееного бруса или металлической балки. Прогон устанавливают на фронтонные и – по возможности – на внутренние несущие стены здания.

Стропило механически фиксируют к прогону (притом нередко в ноге выпиливают небольшой угол, высотой не более 50 мм, для более жесткого ее опирания). В ряде случаев верхний конец стропил соединяют с верхними концами стропил с противоположного ската (например, если у крыши вальмовая форма, то есть отсутствуют фронтоны). При этом для усиления конструкции оба стропила дополнительно соединяют тем или иным способом, в частности, горизонтальными деревянными накладками, фиксируемыми шпильками.

Важная часть крыши – карнизный свес, защищающий фасад здания от осадков. Стандартная величина его вылета за пределы наружной стены – 600 мм. Предпочтительнее устраивать свес за счет выпуска стропильных ног. Это позволит сохранить целостность стропил и тем самым не снизить несущую способность конструкции.

Однако такое решение зачастую невозможно: например, при большом уклоне крыши, толстых наружных стенах и пр. Тогда стропило торцом опирают на мауэрлат, а свес устраивают с помощью кобылок – досок сечением, как правило, 50×100 мм, прибитых к верхней части стропила – по одну или по обе стороны от него (второй вариант предпочтительнее). Обычно к каждой кобылке крепят еще две доски – горизонтальную и вертикальную, упирающуюся в фасадную стену (все вместе они образуют треугольник), а к торцам кобылок прибивают лобовую доску, которая жестко связывает их в единую конструкцию, – все это обеспечивает жесткость конструкции.

Чтобы построить надежную крышу, существует достаточно много различных материалов, но наиболее важным моментом при строительстве этого элемента здания все же является его стропильная система.

Почти для каждого вида крыши существуют свои особенности в возведении стропил и иных перекрытий, но в основе строительства на данном этапе уже есть общие положения и принципы, которые не меняются уже много лет, они-то и создают тот запас надежности, которым и должна обладать каждая крыша.

Давайте рассмотрим более пристально основные виды стропильных систем, а также материалы, из которых они изготавливаются. Расскажем подробно, чем же одна система отличается от другой при самостоятельном строительстве кровли.

Что такое стропила для крыши?

Если сказать об этом максимально кратко, то стропильная система крыши – это необходимый и важный элемент здания, который состоит из каркаса с опорами на несущие стены строения. Этот каркас должен служить в процессе строительства надежной основой для всех видов материалов, таких как различные виды утеплителя, слои гидроизоляции, а также кровельные материалы.

Размеры и конструктивные особенности крыши и всей стропильной системы зависят от нескольких факторов:

• общего размера всего здания;
• правильного подбора материалов;
• правильный и точный расчет всех будущих предполагаемых нагрузок;
• предпочтений личного свойства относительно формы крыши у самого заказчика.
• личных предпочтений относительно формы кровли.

Все вышеописанные факторы очень важны для того, чтобы была правильно подобрана стропильная система дома.

Каждый из этих факторов, безусловно, важен для понимания того, какие виды стропильной системы будут оптимальными для той или иной конкретной ситуации.

Какие нужны материалы для стропильной системы

Деревянные стропильные системы, пожалуй, одни из самых распространенных, а дерево - один из самых надежных материалов. Этот материал очень привлекателен, так как установка его довольно легка, а по цене он намного дешевле, чем многие другие.

В качестве наиболее распространенного материала для обустройства стропильных систем сегодня выступает дерево. Часто при строительстве деревянных перекрытий используется брус из деревьев сосновых пород -150 миллиметров. Но можно наравне с этим материалом встретить и доски, но при этом их обычно сшивают.

Обратите внимание - прежде всего эта информация касается строительства в частном жилом секторе.

Когда возводят многоэтажные дома или в случае строительства зданий промышленных предприятий, тогда используются металлические стропильные системы, а также и другие материалы.

Чтобы стропильная система крыши из дерева, прослужила как можно дольше, перед монтажом необходимо специальным образом их обработать. Для этого используют различные составы, вот основные из них:

• Антибактериальные составы - такие составы направлены на защиту древесины от негативных процессов гниения в том случае, если дерево будет подвергаться воздействию воды (это может произойти, если дерево находится в кровельном конденсате);
• Противопожарные составы - здесь все понятно из названия, они защищают дерево от возгораний.

Проблемы с обработкой и теми, и другими составами сегодня нет, ведь рынок буквально переполнен различными препаратами, которые успешно защитят стропила деревянные.

При обработке данными составами лучше всего пользоваться обыкновенной малярной кистью, так как при применении метода распыления пропитка древесины может быть недостаточной.

Металлические стропила - в чем их преимущество?

При возведении крыш промышленных зданий, а также многоквартирных домов не используют стропила деревянные, наиболее распространенным вариантом будет стропильная система из металла с технологией, которая называется - легкий стальной каркас.

Такая конструкция из тонкостенного оцинкованного металлопрофиля для крыш достаточно надежна и долговечна. По словам некоторых производителей, она может прослужить более 100 лет.

Можно отметить и некоторые ее преимущества по сравнению с деревянными. Приведем лишь некоторые из них:

• Пожаробезопастность данного материала - такая стропильная система кровли, состоит из материалов, которые не подвержены горению, поэтому, возгорание исключается, Если все же пожар начнется, то данный вид стропильной системы сможет какое-то время сдерживать огонь и предотвратить обрушение кровли;
• Не нужно проводить профилактические работы противопожарными составами или антигрибковыми;
• Долгий срок эксплуатации - не менее 100 лет. Грибку данные конструкции неподвержены, а антикоррозийной защитой служит цинковое покрытие;
• Возможность устанавливать такие стропила в любое время года;
• Монтаж таких металлических стропил достаточно легок, можно использовать лишь дрель и шуруповерт;
• Очень малые нагрузки на несущие стены здания, благодаря малому весу конструкций;
• Неплохие показатели для сохранения тепла;

А нужна ли она, металлическая стропильная система?

При возведении многоквартирных многоэтажек металлические стропила - это хороший выход. Металлические стропила для крыши могут выдержать большие нагрузки, и в этом случае можно использовать для покрытия кровли, практически, любые материалы.

Но при строительстве частных домов такие решения на основе металлических конструкций можно встретить довольно редко. Все-таки металл - это не такой материал, который хорошо сохраняет тепло, скорее даже наоборот.

Поэтому при монтаже таких конструкций нужно помнить, что теплозащита в загородных и частных домах при использовании конструкций из металла будет не очень хорошей. А вот деревянные стропильные конструкции, наоборот, очень хорошо сохраняют тепло, поэтому стропила из дерева считаются более экономически выгодными. Они значительно сокращают, энергозатраты, а это в последнее время становится довольно актуальным вопросом.

Конечно, если необходимо усилить деревянные конструкции элементами из металла, то это можно делать. Но нужно обязательно между металлическими и деревянными конструкциями прокладывать слой изоляционного материала, чтобы в древесине от возможного скопления конденсата не начались негативные процессы гниения.

Цельная металлическая стропильная система может также возводиться при помощи сварки. В этом случае никаких разрушающих процессов не будет, так как вся конструкция будет состоять из металла, она не будет иметь контакта с деревянными частями.

При установке металлоконструкций в кровле нужно обязательно ее утеплять. Так как конструкции из металла являются «проводниками холода».

Довольно часто металлические конструкции используют для дополнительных опор, которые вставляются под коньковый прогон. Ведь именно эта часть дома подвергается максимальным нагрузкам.

Но главное, из какого бы материала не была изготовлена стропильная конструкция, главный критерий, которому она должна отвечать, это надежность конструкции. Другими словами, все элементы в конструкции стропил должны быть закреплены максимально жестко.

Поэтому неудивительно, что большинство стропильных конструкций исполняются в виде треугольника, ведь именно данный вид креплений, испокон веков, считается самым надежным.

Форма крыши и стропила

В зависимости от формы крыши применяют различные типы стропильных систем, например:

• так называемые висячие стропила;
• наслонные стропила;
• вальмовые крыши и их стропильная система.

Давайте рассмотрим каждую из них более внимательно.

Висячий тип стропильной системы

Наиболее простым видом стропильных конструкций являются висячие стропила. Вот их основные особенности:

Стропила такого типа имеют всего две точки, на которые они опираются. Этими точками опоры являются стены самого дома.

Опираться на стены, сами по себе, стропильные ноги не должны, они должны быть закреплены на специальном брусе - так называемом мауэрлате. Мауэрлат - это толстый брус, который при помощи шпилек, либо других видов креплений, закрепляется на несущей стене.

Данный вид конструкции способен выдерживать большое распирающее усилие, а затем передавать его на несущую стену.

Для того, чтобы компенсировать распирающее усилие, делают затяжку. Она призвана соединять каждую стропильную пару, которая находится внизу. Чаще всего можно встретить конструкцию, когда устанавливают ее в самой нижней части. В этом случае она еще может играть роль перекрытия всей кровли. Конечно, никто не запрещает делать ее и выше, но в этом случае необходимо помнить, что усилие на данный элемент многократно возрастает.

Затяжка - это важный элемент в висячей стропильной системе, ведь она не только сдерживает распирающее усилие, но и эффективно препятствует разъезжанию ног стропил.

Наслонные стропила

Система наслонных стропил отличается от висячих тем, что эта система требует дополнительной средней стены.

Если рассматривать структуру более подробно, то можно выделить следующие признаки.

Наслонные стропила, точнее их концы, опираются на стены дома. В то время, как средняя часть дополнительно опирается на несущую стену, которая находится внутри дома, или идет упор на дополнительные опоры в виде столбов.

Еще одним отличием является и то, что данный вид стропильных систем работает исключительно на изгиб. А вот та нагрузка, что идет на сжатие, их совершенно не затрагивает, так как уходит в серединную дополнительную опору.

Таким образом, для стропильной системы наслонного типа все элементы можно делать значительно тоньше, а вся система может быть более легкой. Конечно же, это может послужить значительной экономией строительных материалов. Что существенно может сократить денежные затраты.

Если возводится кровля для здания сложной конструкции, тогда типы стропил можно чередовать. При наличии средней несущей стены (опоры) устанавливаются стропила наслонного типа, а при отсутствии таковой – висячие.

Стропила для вальмовой кровли

Особая стропильная система требуется для вальмовых четырехскатных крыш. Это объясняется тем, что геометрия данной кровли гораздо сложнее, и ее стропила предназначены для выполнения разных функций.

Рассмотрим несколько основных типов таких стропил:

• Накосные диагональные стропила служат для соединения углов дома с торцами бруса (конькового). Они формируют ребра строящейся кровли. Это самые длинные и наиболее прочные из всех стропил, потому что на них приходится почти вся основная нагрузка.
• Рядовые центральные стропила предназначены для соединения по бокам скатов конькового бруса с мауэрлатом. Они должны устанавливаться строго параллельно друг к другу.
• Угловые стропила (нарожники) гораздо короче рядовых стропил. Служат для соединения мауэрлата с накосными стропилами, а не с коньком. Данные стропила определяют плоскости скатов строящейся крыши.

Конструкция стропил для вальмовой кровли при своей некоторой сложности все-таки, главное, должна обеспечивать необходимую прочность четырехскатной крыши.

Таким образом, изучив разные виды стропильных систем, вы должны правильно выбрать конструкцию, подходящую именно для вашего дома. Удачная форма крыши и прочная надежная стропильная система сделаю ваш новый дом не только красивым и индивидуальным, но и безопасным для жизни.

Конструкции из дерева при постройке крыши используются повсеместно в строительстве малоэтажных зданий.

Наибольшее распространение деревянные конструкции крыши получили в следующих видах:

• наслонные стропила;
• висячие стропила;
• деревянные фермы.

В стропильную систему входят:

• стропила или стропильные ноги — балки из дерева, которые непосредственно воспринимают нагрузку кровли;
• мауэрлат — брус, лежащий вдоль стены, на который опираются стропила;
• стяжки — гасят усилия, растягивающие крышу;
• стойки — деревянные вертикальные балки;
• обрешетки — брусья, уложенные на стропильные ноги перпендикулярно.

Наслонные стропила в деревянных конструкциях крыши

Состоят из продольных и поперечных элементов. Основные поперечные элементы – это стропильные ноги, воспринимающие нагрузку от веса крыши, ветра и снега. Своим верхним концом они опираются на стойку или стену здания, а нижним упираются на мауэрлат, который необходим для распределения сосредоточенной нагрузки от стропил вдоль наружной стены здания. Поперечные элементы наслонных стропил – это продольные прогоны (один или несколько). На них опираются стропы в пролете между всеми наружными стенами.

Наслонные стропила деревянной конструкции крыши

Деревянные стропильные конструкции кровли имеют шаг между стропилами от 60 сантиметров до 2-х метров и зависит от таких факторов, как нагрузка, вид и сорт дерева. Делают стропила из бруса, толщина которого от 150 до 200 мм, или сбивают из обрезной доски от 50 мм толщиной. Шаг между стойками составляет 2-3 метра. Жесткость стропильной конструкции увеличивают за счет горизонтальных связей между стойками. Для этого используют брус, толщина которого колеблется от 150 до 200 мм.

Наслонные стропила - схема конструкции

Наслонные стропила - схема применения

Стропильная система должна быть обязательно прикреплена к зданию. Для этого применяется проволока (скрутка), которая заанкеривается в стену дома.

Этот вид стропильной системы получил наибольшее распространение, так как его легко можно приспособить к конфигурации здания. Он применяется в тех случаях, когда расстояние между наружными стенами превышает 7 метров, и есть одна продольная несущая стена.

На предложенных схемах показаны самые распространенные поперечные сечения, а также планы зданий, в которых применяются такие стропильные системы.

Фото: наслонные стропила на конструкции дома

Они устанавливаются над зданиями, не имеющими внутренних несущих капитальных стен, на которые можно опереть крышу.

Систему можно применить при строительстве небольших зданий шириной до 6-8 метров. Такая деревянная стропильная система (конструкция) крыши часто используется для перекрытия небольших хозяйственных построек.

Принцип заключается в том, что висячие стропила своими нижними концами упираются без промежуточных опор в наружные стены здания. Опорой для стропил служат мауэрлаты, которые обтесаны на два канта.

Висячие стропильные системы на схеме

При этом стены подвергаются большим горизонтальным напряжениям. Жесткость конструкции увеличивают за счет стяжки стропил. Это уменьшает большие распорные усилия висячей системы и защищает наружные стены от опрокидывания.

Коньковый узел в висячих стропильных системах

Эффективность стяжки зависит от места ее крепления к стропилам, при этом она увеличивается в том случае, когда крепление располагается как можно ниже. Но это сказывается на нормальной эксплуатации крыши. Для крепления всех деревянных конструкций применяются металлические накладки, нагели (гвозди) и болты.

Деревянные стропильные фермы

Этот вид деревянных стропильных конструкций крыши распространен в промышленном строительстве и используется, когда нужно перекрывать большие пролеты шириной 15 – 20 метров.

Обычно представляет собой сложную конструктивную систему, которая состоит из множества отдельных деревянных элементов (кругляк, брусья, обрезная доска толщиной 50 – 150 мм), связанных между собой при помощи болтов, гвоздей и зубчато-кольцевых шпонок.

Деревянные фермы

Деревянные фермы часто применяют для ремонта зданий «сталинской постройки», театров, общественных сооружений, построенных в прошлом веке, когда нужно сохранить вес крыши. При этом стараются использовать такой же материал (дерево) и сохранить старую конструкцию крыши. Часто конструкции стропильных ферм из дерева используют для строительства одно — двухэтажных деревянных сооружений, используемых для хранения зерна.

Готовые деревянные фермы на фото

Деревянные конструкции крыши привлекают своими экологическими качествами, относительной дешевизной и, при правильной защите и эксплуатации, своей долговечностью.

Среди огромного количества кровельных материалов древесина занимает отдельный сегмент. Если раньше застройщики не принимали ее всерьез, то сегодня все чаще можно встретить дома с деревянной кровлей. В статье речь пойдет о различных конструкциях деревянной кровли.

• экологическую чистоту;
• высокие шумоизоляционные характеристики;
• «дышащие» свойства не позволяют конденсату возникать под кровлей;
• стойкость к порывам ветра, при небольшом весе около 15-17 кг/м.кв.;
• невероятный внешний вид, такая крыша создает уникальный экстерьер.

К сожалению, имеются и не менее весомые недостатки:

• горючесть;
• трудоемкость монтажных работ;
• высокая цена как материала, так и укладки.

Но тем, кто не боится трудностей, остается лишь позавидовать. Ведь они приобретают долговечный материал (при учете его первоначального качества), который прослужит порядка 100 лет без дополнительного ухода. Деревянная кровля способна в течение года менять свои оттенки: от серебристо-серой до темно-коричневой гаммы.

Практичность и долговечность деревянной кровли

• Штучный материал из дерева только начинает завоевывать современный рынок строительных материалов. Большинство застройщиков использует его для покрытия небольших площадей, таких, как беседки, бани, перголы и т.д. Но немало и людей, которые используют древесину для кровель деревянных домов и коттеджей.
• Деревянная крыша имеет многовековую историю. Подтверждением чему служат многочисленные исторические памятники. Например, в Финляндии колокольне, построенной в 1836 году, только несколько лет назад понадобилась реставрация гонтовой кровли, что лишний раз подтверждает долговечность материала.

Пожароопасность

Недоверие к деревянному покрытию в основном связано с его повышенной горючестью. К мерам предосторожности, которые компенсируют данный недостаток, относятся следующие действия:

• площадь, прилегающую к дымоходу, обязательно оборудуют искроуловителями;
• в точке выхода дымоходной трубы обустраивается противопожарными материалами (асбестовыми листами, минеритом и пр.);
• покрытие обрабатывается современными антипиренами, которые делают древесину более устойчивой к воздействию пламени.

В защиту деревянной кровли можно привести такой пример: кровельный материал на битумной основе обладает не меньшей горючестью, однако это не делает ее менее популярной среди застройщиков.

Производство деревянной кровли

• Элементы для кровли изготавливаются чаще из хвойных пород древесины (лиственницы, кедра, осины, ели). Смолы, содержащиеся в большом количестве, герметизируют стыки между деталями кровли, повышая срок службы покрытия и обеспечивая более качественную эксплуатацию. Также в производстве применяют прочный и надежный дуб.

• Сохранить первоначальный цвет деревянной кровли помогают различные средства, защищающие покрытие от воздействия ультрафиолетовых лучей. Обработка, как правило, осуществляется раз в 3-4 года. Древесина нуждается и в пропитке антипиренами, понижающими горючесть материала. Также важно проводить огнезащиту всей деревянной конструкции кровли.
• К качеству древесины предъявляются повышенные требования. Поэтому прежде чем пиломатериал поступит на распиловку, его осматривают на наличие сучков, заражений насекомыми и прочих дефектов. В ход идет только сердцевина бревен, заболонь удаляется на первой стадии обработки.
• Из полученных заготовок мастера проводят распил вручную на штучные элементы - деревянную черепицу. Именно при таком методе капилляры древесины остаются целыми, а поры закрытыми, обеспечивая более длительную эксплуатацию покрытия.
• Боковины дощечек спиливаются таким образом, чтобы они прилегали вплотную друг к другу с минимальным зазором. Внутренняя сторона элемента, которая будет лежать под предыдущим слоем, делается тоньше стороны, выступающей наружу. Фаска на краю каждой дощечки не дает скапливаться снегу и влаге.

• Деревянные заготовки проходят процесс сушки в специальных камерах, пока уровень влажности достигнет 18%. Такой показатель не позволяет развиваться вредоносным микроорганизмам и является приближенным для эксплуатации в уличных условиях. Готовая продукция упаковывается в связки для удобства погрузки/отгрузки и транспортировки.

Разновидность деревянной кровли

Покрытие из древесины обобщено одним названием «гонтовая кровля», однако используемый материал подразделяется на несколько типов:

• Гонт. Это пиленные или колотые пластины, которые имеют выемки. Они фиксируются к обрешетке и соединяются между собой по принципу «шип-паз». Перед приобретением следует уточнить способ производства: колотый материал значительно превосходит пиленый аналог по физико-техническим свойствам. Если проводится распиловка материала, тогда выбирается направление, идущее вдоль расположения волокон.

• Лемех . Каждый элемент можно считать предметом искусства. Его край зачастую имеет затейливую форму. Дощечки применялись для покрытия глав церквей и боярских палат. Их изготовление осуществляется на использовании исключительно высококачественной древесины. Сырье заготавливается в конце весты, конечное оформление деталей выполняется вручную, поэтому кровля из лемеха не из дешевого удовольствия.
• Шиндель (дранка). Деревянная черепица монтируется внахлест с некоторым смещением. Крепеж к обрешетке производится не жестко, давая место материалу для «разбухания» при влажной погоде. В солнечную погоду дощечки высыхают и размыкаются, создавая условия для проветривания межкровельного пространства. При производстве шинделя учитывается множество факторов исходного сырья, в том числе расположение годичных колец древесины, от которых зависят эксплуатационные характеристики покрытия.
• Щепа. Предыдущий материал и щепа между собой отличается только типоразмерами, где щепа меньше дранки. Дощечки можно заготовить самостоятельно. Для колки подбираются крепкие бревна хвойных пород деревьев. Особое внимание обращается на уровень влажности, некачественно просушенные заготовки во время эксплуатации кровли деформируются. Такой материал укладывается внахлест как по вертикали, так и горизонтали. Плотное прилегание друг к другу обеспечивают заранее выполненные фаски, имеющие угол в 45º. Профессионал выполнит все процедуры не только правильно с технической точки зрения, но и привлекательным внешним видом.

Устройство деревянной кровли

Требования к основанию для деревянной кровли

• Укладка любого кровельного материала начинается с подготовки крыши. Используемый тип дощечек определяет расположение стропил (наклонные, висячие или обустраиваются деревянные фермы) и вид обрешетки (сплошная или разряженная).
• Подготовительные работы заключаются в устройстве стропильной деревянной кровли, ее гидроизоляции, обработке всех элементов мастиками и/или пропитками. Основание должно быть ровным, жестким. Укладывать деревянные элементы кровли непосредственно на битум или воздухонепроницаемую пленку не следует. Это приведет к повреждению (гниению, деформации) даже самого качественного покрытия.

Узлы деревянной кровли

• От грамотного обустройства как самой крыши, так и подкровельного пространства зависит срок эксплуатации покрытия и самого строения в целом. Особое внимание уделяется вентиляционным системам.
• Что касается уклона крыши, то данный показатель должен быть равен не менее 18º. И чем больше угол, тем дольше прослужит кровельное покрытие. Оптимальный уклон находится в диапазоне от 18 до 45º. Поэтому не рекомендуется делать плоские деревянные кровли.

Монтаж деревянной кровли гонт и шинде (дранка)

• В большинстве случаев штучные элементы укладывают на разряженную обрешетку, таким образом, улучшая циркуляцию воздуха в межкровельном пространстве. Невысокая масса материала на 1 кв. м. позволяет не устраивать слишком массивную стропильную систему.
• Для гонта обрешетка выполняется из рейки сечением 40х40 или 50х50 мм. Чем больше дощечка, тем массивнее брус. Шаг расположения должен соответствовать размерам штучных элементов, где одна деталь должна опираться в двух или трех точках.

• Например, для 200 мм гонта шаг горизонтально расположенного бруса составляет 100-120 мм в зависимости от толщины бруска обрешетки. Элемент длиной 400 мм уже необходима опора на трех брусках, в таком случае шаг будет равен 85-90 мм.
• Сама обрешетка монтируется непосредственно на стропила или если обрешетка сплошного типа, то оборудуется контробрешетка, обеспечивающая вентиляционный зазор. Монтаж дощечек начинается со свеса кровли, перемещаясь вверх к коньку, и справа налево.
• Перед выбором материала следует учесть, что видимая часть составляет 1/3 планки. Для малых архитектурных форм достаточно элемента длиной в 200 мм. Для бань, коттеджей и загородных домов лучше приобрести более крупные дощечки.
• Деревянные детали располагаются с перехлестом в местах стыка. Для фиксации используются медные, оцинкованные или стальные гвозди, также можно применять и оцинкованные саморезы. Нижний ряд можно выполнять из 200 мм элементов, последующие ряды монтируются черепицей большей длины.
• Крепежи должны проходить сквозь верхнюю и нижерасположенную дощечку и проникать в брусок обрешетки как минимум на 15-20 мм. Головки крепежа перекроются следующим рядом, это не только обеспечивает декоративность покрытия, но и обеспечивает защиту гвоздей (саморезов) от образования коррозионных процессов.
• Гвозди вбиваются в 20 мм от кромки. На каждую дощечку понадобится от 2 до 4 крепежных элементов в зависимости от размера планки. Между шляпкой гвоздя и кровельным материалом должен оставаться зазор в несколько миллиметров. Такой подход предотвратит деформацию материала при его сезонном разбухании.

• Фигурные элементы позволяет выкладывать различные узоры на крове. Но в любом случае необходимо соблюдать технологию монтажа. Влажный материал монтировать вплотную, для сухого материала необходим компенсационный зазор в 2-5 мм. Смещение стыков верхних и нижних элементов не должен быть менее 3 см, а через ряд не менее 2 см.

Укладка лемеха

• Для изготовление штучных элементов используется осина. Древесина заготавливается с апреля по июнь, именно в этот период она наливается соками. Смола выступает в роли полимеризатора, после высыхания дощечки становятся невероятно прочными.
• Для такого кровельного материала выполняется сплошной настил, без использования гидроизоляции. В противном случае будет нарушен естественная вентиляция и деревянная кровля начнет попросту гнить. На сложных крышах в ендовах допускается применение пергамина. При этом древесина должна быть тщательно обработана пропитками, препятствующими развитию гнили. С внутренней стороны кровли в обязательном порядке обустраивается пароизоляция.
• Элементы крепятся посредством оцинкованных саморезов или гвоздей. Расположение осуществляется в шахматном порядке. Каждая деталь должна перекрывать близлежащие дощечки на 2/3 их размера как по вертикали, так и горизонтали.

• Чтобы кровельное покрытие прослужило не одно десятилетие, его обрабатывают химическими препаратами, защищающими от образования лишайников и воздействия древесных вредителей. К слову сказать, такая обработка должна проводиться каждые 3-4 года.

Укладка щепы

• К достоинствам этих материалов относится возможность выполнять монтаж в сыром виде. Влажная древесина легко сгибается, что делает ее привлекательной для обустройства сложных крыш. При этом контуры после полного высыхания остаются неизменными.
• Длина щепы определяет шаг обрешетки. Для расчета данной деревянной кровли надо учитывать, что для беседок, хозяйственных строений достаточно 3-4 слоев, для жилых домов материал укладывается как минимум 5-6. Щепы укладываются с перехлестом, первый ряд в одну сторону, второй - в другую. Такой метод позволяет получить плотный и устойчивый к различным деформациям покрытие.
• Для фиксации щепы к брускам обрешетки профессионалы использую скобы и пневматический степлер. Однако для разовых работ такое приобретение будет нецелесообразным. Поэтому вполне можно использовать оцинкованные гвозди. Ориентировочное количество гвоздей составляет 160-200 штук на 1 кв.м. при 4-хслойном покрытии.

• Использовать различные гидроизоляционные материалы также не следует. Для собственного успокоения можно настелить ветрозащитную мембрану на стропила, а сверху обустроить контробрешетку с шагом 80-120 мм. Этот тип кровельного материала идеален для крыш с уклоном от 25 до 45º.

Обустройство дымохода

• Все деревянные детали, находящиеся в непосредственной близости от дымоходной трубы обрабатываются антипиренами. Плотное прилегание древесины к нагревающим элементам недопустимо.
• Строительные нормативы гласят - дымоходы, проходящие сквозь деревянное покрытие крыш, обустраиваются искроуловителями или жестяными фартуками. Если в качестве материала выбрана щепа или тонкий гонт, то фартук устанавливается на готовом покрытии. При толстых планках жестяная защита оборудуется перед настилом кровли.

• Однако использовать металлические или жестяные детали для свесов, точек примыкания плоскостей крыши не рекомендуется.

Используя древесину для покрытия кровли, можно придать строению удивительный, аутентичный внешний вид. Такая крыша уместно будет не только для домов, возведенных из бревна или бруса. Неплохо гармонирует такой материал и с кирпичными стенами. К тому же при большом желании гонт, дранку или щепу можно использовать и для декорирования стен.

Крыша дома должна совмещать в себе эстетичность и красоту, а также надежность конструкции. Под последним подразумевают, в частности, ее способность противостоять как внешним нагрузкам (тяжести снега и давлению ветра), так и внутренним нагрузкам – весу собственных элементов и кровли.

Для долговечности крыши очень важно, чтобы ее стропильная система была грамотно построена. К изготовлению и установке приступают после строительства несущих стен.

Во многих случаях для деревянных рубленых домов крыша принципиально отличается по конструкции от аналогичных для кирпичных, панельных деревянно-каркасных и других, даже в случае их полной идентичности по форме, виду и типу кровли. Эти различия связаны с необходимостью скомпенсировать усадочные явления.

Стропильная система деревянного дома должна представлять собой каркасную конструкцию, которая рассчитана и запроектирована с учетом возможных усадок по высоте стен.

«Скользящая» система крепления стропил

Стандартное решение этой проблемы с усадкой – в устройстве «скользящей» стропильной системы с прогонами и коньковой балкой. В ней стропила скрепляют только в коньке, а по опорным стенам они скользят в «скользунах» (специальное устройство). В противном случае, то есть при жестком креплении к несущей стене, бревна стен на втором этаже и на фронтонах, по мере усадки, останутся без нагрузки и начнут «терять» вертикальность, а зазоры в пазах будут увеличиваться.

Благодаря прогонам и коньковой балке, удается равномерно передать вертикальную нагрузку от веса кровли, стропильной системы и обрешетки на фронтоны и каждую несущую стену сруба, поэтому венцы гарантированно плотно примыкают друг к другу.

Крайняя стропильная пара может быть установлена на некотором расстоянии от фронтона, а за счет выступа коньковой балки можно удлинить выпуск кровли. Таким образом дом окажется дополнительно защищен от атмосферных осадков.

Все это касается деревянных домов, которые изготовлены из лафета или строганого бревна, бруса, оцилиндрованного бревна, если стены на втором этаже рубленные.

«Жесткая» фиксация

Если мансардный этаж имеет каркасную (безусадочную) конструкцию, применяют «жесткую» систему с затяжками (ригелями) и подкосами.

Выбор («висячая» или «наслонная») зависит от конкретных обстоятельств. Деревянные элементы в этих случаях крепят либо, используя классические плотницкие приемы, либо при помощи перфорированных крепежных деталей из металла – гвоздевых пластин.

Усиление стропильной конструкции деревянного дома

Среди важнейших факторов, которые определяют конструкцию, стоит отметить размеры пролетов, крутизну крыши (угол наклона), планировку мансардного этажа, а также тип покрытия для кровли.

Оптимальным решением, конечно, является использование стропильных ферм, чьи типовые варианты соответствуют самым жестким требованиям по нагрузкам. В основе строительной фермы лежат несколько треугольников, а, как известно, треугольник – самая жесткая и прочная геометрическая фигура. Но, если учесть, что мансарда чаще всего – жилая, то понятно, почему на практике вариант ферм, как таковой, используется редко.

Для обеспечения необходимой прочности и сохранения полезного объема мансарды обычно прибегают к увеличению сечения стропил и сокращению . Эти параметры определяются либо эмпирическим, либо расчетным путем. При этом учитывают нагрузку от веса кровельного материала и обрешетки, а также ветровую и снеговую. К примеру, в Северо-Западном регионе суммарная ветровая и снеговая нагрузка колеблется в интервале 160-180 кг/м 2 , а натуральная черепица (одна из тяжелых) весит порядка 40 кг/м 2 .

Для всех подобных случаев необходима установка усиленного варианта. Надо сказать, что это не так уж сильно отражается на смете, зато долговечность и красивый внешний вид дому будет обеспечен. Еще один немаловажный факт: от несколько большой нагрузки тяжелой кровли на стены, в рубленых домах бревна плотнее прилегают друг к другу.

В деревянных домах кроме обеспечения прочностных характеристик необходимо провести также их антисептическую и противопожарную пропитку. Это повысит предел огнестойкости конструкции и ее биологическую защиту (ее не будут точить насекомые, не покроет плесень и т. д.). Срок службы используемого материала напрямую зависит от качества пропитки.

Только комплексные работы (правильный математический расчет, конструкторские чертежи и другое) позволяют построить для дома прочную и надежную крышу любой сложности.