Крепкая кровля: стропильная система крыши и её виды

Чтобы построенное здание прослужило не один год, ему необходим как надёжный фундамент, так и крепкая система кровли, противостоящая превратностям погоды. Крыша должна с достоинством выдерживать большие нагрузки: сильные снегопады, резкие порывы ветра, обильные ливни. Лучше всего для этого подходит стропильная система крыши.

Стропильные фермы крыши и её виды

Стропильная система — основа крыши, которая делает упор на несущие элементы строения и служит также каркасом для различных видов материалов для кровли: утеплителей, гидроизоляции, разнообразных покрытий.

Габариты и конструкция стропил зависят от:

• приобретённого материала;
• размеров строения;
• габаритов дома;
• стройматериала для стропил;
• индивидуальных предпочтений заказчика;
• актуальных для определённого региона нагрузок на крышу.

Стропильная система имеет:

• обрешётку — брусья, в перпендикулярном направлении укладывающиеся на стропильные ноги;
• стяжки, воспринимающие растягивающие усилия;
• стойки из дерева, расположенные в вертикальном положении;
• мауэрлат — брус, монтаж которого осуществляют вдоль стены, на него делают упор стропила;
• стропильные ноги — это своего рода балки из дерева, принимающие на себя основную нагрузку крыши.

Каждый из приведённых факторов очень важен, поскольку необходимо понимать, какой тип стропильной системы будет оптимально подходить для той или другой определённой ситуации.

Когда речь заходит о малоэтажных домах, то самую большую распространённость получают конструкции из дерева. Во многих случаях применяют три вида стропильных ферм: висячие стропила, наслонные стропила и смешанную систему стропил.

Характеристика висячих стропил

Висячие стропила — это наиболее элементарный вид стропильных систем, их характеристики:

1. У стропил делают лишь несколько опорных точек, которыми выступают, в частности, несущие стены строения. В подобном случае ноги для стропил работают и на изгиб, и на сжатие. Стропильные ноги ложатся на мауэрлат — это утолщённый брус или изделие из соединённых досок. Мауэрлат прочно крепится на торце основных стен. Стропильные ноги врубают в мауэрлат, а в качестве дополнительного крепежа используют кронштейны или скобы.
2. Вся конструкция распирает ограждение стены.
3. Чтобы компенсировать распирание, создают затяжки, которые соединяют стропильные пары. В основном они устанавливаются в самом низу, благодаря чему затяжки параллельно выступают и перекрытием крыши. В некоторых вариантах их располагают выше, но тогда затяжки приобретают более мощные, ведь нагрузка на затяжки многократно увеличится.
4. Затяжки не только компенсируют распирающее усилие, но и не дают разъединяться стропильным ногам.

   

Если крыша дома сложной конструкции, виды стропил можно чередовать. Например, при наличии опор или средней основной стены делают монтаж наслонных стропил, а при отсутствии таковых элементов — висячие стропила.

Особенности наслонных стропил

Для наслонной системы стропил дом должен быть дополнительно оборудован несущей стеной, расположенной посередине. Различают наслонные стропила по таким признакам:

1. Концы наслонных стропил должны делать упор на следующие части строения:
   • стены по периметру;
   • столбчатые опоры или основные стены, расположенные внутри.
2. Действие стропильных ног — работа на изгиб, поскольку отсутствует нагрузка на сжатие. Вот почему для монтажа наслонной системы стропил применяют более тонкие элементы, а вся конструкция намного легче. Причём экономия пиломатериалов весьма существенная.
3. Проектируя наслонные стропила, следует учитывать тот факт, что есть обратная зависимость шага ног стропил и угла ската кровли. Иными словами, чем сложнее конструкция кровли, тем чаще надо монтировать балки стропил.
4. Использование промежуточных опорных точек уменьшает сечение балок и длину пролёта, который надо перекрыть.

   

Смешанная система стропил

Конструкция комбинированной системы наиболее сложная, поскольку включает в себя части двух других видов стропил — висячего и наслонного. Применяется она для мансардной кровли. Стены комнат, которые находятся на втором этаже, образуют вертикальными опорами, эти опоры являются и промежуточными стойками для стропильных балок.

Часть стропил, которые соединяют один конец стоек, функционирует как ригель для скатов, расположенных сбоку, причём для верхней части конструкции они являются затяжкой.

Одновременно горизонтальные брусья выполняют такие функции: для верхних скатов — мауэрлат, для боковых — коньковый брус. Чтобы увеличить прочность кровли, монтируют подкосы, которые соединяют боковые скаты и вертикальные стойки.

Комбинированная система строп в изготовлении самая сложная и трудоёмкая, но эти недостатки вполне компенсируются увеличением несущих качеств кровли в отсутствии лишних опор, особенно, когда есть необходимость перекрывать значительные пролёты в здании.

Стропильные фермы для различных типов крыши

При строительстве определённого здания обязательно используются стропильные системы того или иного вида, причём тип крыши будет полностью зависеть от проекта будущего строения.

Стропильная ферма для двускатной кровли

Двускатная кровля — это обычное строительство крыши для жилых строений, которые имеют не более трёх этажей. Предпочтение отдаётся именно такой конструкции из-за технических характеристик наклонной формы стропильной системы, а также благодаря тому, что монтажные работы проводятся легко и просто.

В состав стропильной системы двускатной кровли входят две прямоугольные наклонные плоскости. Верхняя часть здания с торцовой стороны напоминает треугольник. Главные составляющие двускатной крыши — это мауэрлат и стропильные ноги. Чтобы правильно распределить нагрузку по стропилам и стенам, монтируют подкосы, ригели и стойки, благодаря которым можно создать долговечную, жёсткую, элементарную и лёгкую схему установки конструкции для двускатной кровли.

Поверх стропил можно монтировать разреженную обрешётку или сплошную, а далее прикрепить на неё битумное покрытие, черепицу или какой-либо другой вид материала. Стропила и сама обрешётка обычно изготавливаются из брусьев или досок, которых скрепляют гвоздями, болтами или соединительными деталями из металла. Металлические профили можно применить в качестве стропил, благодаря чему перекрываются значительные пролёты. При этом не нужно использовать лишние стойки и подкосы.

Устройство стропильной системы для двускатной кровли позволяет равномерно распределить всю существующую нагрузку по периметру здания. Нижние концы системы делают упор на мауэрлат. Фиксируются они крепежами или скобами из металла. По углу наклона брусков для стропил можно определить, под каким углом будут наклонены скаты кровли.

Стропильная система для вальмовой кровли

При обустройстве системы для вальмовой кровли потребуется установка разных типов стропил:

• нарожники (укорочённые);
• боковые;
• вальмовые основные;
• накосные (диагональные элементы, которые формируют скат в форме треугольника).

Стропильные ноги, расположенные сбоку, делаются из доски, а монтируются они идентично деталям традиционной скатной крыши с наслонной или висячей конструкцией. Вальмовые основные стропила — это наслонные части. Для нарожников используются доски или бруски, крепящиеся не только к мауэрлату, но и к диагональным балкам.

Для установки такого вида конструкции точно рассчитывается угол наклона, а также сечение накосных балок. От длины пролёта зависят и размеры деталей.

Соблюдайте симметричность при установке диагональных балок для стропил, иначе кровля деформируется от значительной нагрузки.

Стропильная система для ломаной крыши

Ломаная кровля — это конструкция со стропилами, которые состоят из нескольких отдельных элементов. При этом они должны располагаться под различными углами относительно горизонту. А так как нижняя стропильная часть находится практически вертикально, мансардное помещение здания получает дополнительную площадь, благодаря чему его можно использовать как жилое. Устройство такого вида крыши выполняется при строительстве четырёх- или двускатной конструкции стропил.

Рассчитывать четырёхскатную систему стропил нужно профессионалам, а вот двускатную ломаную кровлю можно сделать и самостоятельно, поскольку её монтаж очень прост. Для этого необходимо установить опорный каркас, который должен состоять из прогонов, а также стоек. Горизонтальные детали закрепляются с висячими стропилами. А вот к мауэрлату закрепляются опоры ломаной крыши укорочёнными ногами стропил.

«Кукушка» в стропильной ферме

Так называемая кукушка на кровле — это небольшой выступ, который находится на мансардном этаже. Здесь расположено окно для лучшего освещения мансардной комнаты. Монтаж «кукушки» проводят тщательно, при этом контролируют параметры всей конструкции: глубину вреза, угол наклона и другие факторы. Однако перед этим производят необходимые замеры.

Первый этап работ начинается с монтажа мауэрлата (брус с сечением 10х10 см, который нужен для опоры строп). Стропильная система выступает в качестве скелета для кровельного материала. Для придания конструкции жёсткости применяют распорки, которые монтируют между двумя ногами стропил.

После завершения установки стропильной фермы укладывают обрешётку, вид которой зависит от купленного покрытия для крыши. Монтаж обрешётки делается сплошным или с определённым шагом. Для неё обычно применяют доски, ОСБ и фанерные листы. Кроме того, установка кровельного материала должна быть идентичной по всей кровле.

Основная сложность при установке подобной системы стропил — это расположение внутренних углов. В данных местах может скапливаться снег, а значит, возрастёт нагрузка, из-за чего изготавливают сплошную обрешётку.

Ферма стропил крыши-шале

Особенность устройства такой конструкции заключается в выносе козырьков, а также свесов за пределы дома. Кроме того, должны быть стропила и балки для кровли, выпускающиеся до трёх метров по сторонам здания. Каждый из этих элементов закрепляется кронштейном к стене строения в нижней части. Далее обвязывают края балок. Они служат как опора для покрытия кровли строения.

Но создавая большие свесы, необходимо производить монтаж армированного пояса параллельно с установкой шпилек для мауэрлата. Необходимо изготовить анкеры, способствующие закреплению консолей. В этом случае стропила превосходно зафиксируются анкерами и, кроме того, врезками.

Чтобы вынести боковые карнизы, делается коньковый брус, после чего на уровне мауэрлата выносятся балки, которые должны быть идентичными длине конька. На данные детали конструкции опирается ферма, а в дальнейшем — стройматериал для кровли.

При проектировании строения угол кровли-шале рассчитывают исходя из характеристик местного климата и прочих факторов. При угле ската около 45^о не берётся во внимание нагрузка от снега, поскольку при данном варианте он не задержится на крыше. При этом пологая кровля выдержит нагрузку от снега, однако надо делать монтаж усиленной стропильной фермы. Перед установкой кровли-шале подготавливается проект здания, ведь неординарность самой кровли, а также длинные карнизы и её свесы к этому обязывают.

Стропильная ферма, предназначенная под мягкую кровлю

Мягкая кровля делается различными способами, однако существуют в технологических методах её постройки общие характеристики. Изначально надо провести подготовку. Обустраивая кровлю для дома из пенобетона или другого материала, сначала устанавливают мауэрлат, затем в верхних венцах здания производят врубку под балки потолка с шагом до одного метра. Рассчитывается расстояние между досками исходя из вида стропильной конструкции.

1. Монтируют отдельные части системы стропил. Чтобы полностью исключить риск, доски стропильных ног на земле прикрепляют шурупами. После создания стропильной фермы её поднимают на верх здания.
2. Закрепляют все элементы стропил с перекрытием потолка, внутренними досками, укосинами, а также ригелями. Далее эта основа для кровли станет единой целой конструкцией.
3. Следующий этап — обрешётка, которая под мягкую кровлю устанавливается с небольшими зазорами или вообще без таковых. Допускаются просветы не более 1 см. Довольно часто поверх досок производят монтаж выравнивающей фанеры. Её листы стелют по методу кирпичной кладки. Получившиеся стыки не совмещают с промежутками между фанерой и доской.

Если длины досок обрешёток не хватает, то стыки деталей необходимо располагать в различных местах. Таким способом можно правильно распределить участки, которые были ослаблены.

Самостоятельное изготовление стропильной системы

Перед тем как будет начат монтаж стропильной системы, к продольным стенам надо анкерами закрепить мауэрлат. Дальше нужно определиться с нужным сечением ног для стропил, зависящих от расстояния и их длины. Если есть необходимость в увеличении длины стропил, то соедините их различными крепёжными элементами.

При использовании различного утеплителя нужно выбрать идеальное расстояние между элементами стропил для того, чтобы уменьшить количество обрезков теплоизоляции.

Монтаж стропильной системы надо производить в таком порядке:

1. Делается шаблон, по которому собирается ферма. Берутся 2 доски, соответствующие длине стропил, и соединяются между собой с одного только края гвоздём.

   

2. Получится конструкция под названием «ножницы». Её свободные края кладут на опоры в местах соприкосновения стропильных ног. В итоге должен получиться финальный угол, то есть угол, под которым будет наклонен скат кровли. Его фиксируют несколькими длинными гвоздями и поперечными досками.
3. Делается второй шаблон, благодаря которому выполняется установка запилов на стропилах. Изготавливается он из фанеры.
4. На стропилах вырезают специальные монтажные запилы (используется для этих целей приготовленный шаблон) и соединяют их под углом наклона ската. Должен получиться треугольник, поднимающийся на кровлю по лестнице. Далее его надо прикрепить к мауэрлату.
5. Монтируются изначально два боковых фронтонных стропила. Правильный их монтаж в вертикальной и горизонтальной плоскости происходит за счёт временных подкосов, прикрепляющихся к стропилам.

   

6. Протягивается шнур между этими вершинами стропил. Он обозначит будущий конёк и уровень других стропил, располагающихся в промежутке.
7. Поднимают и монтируют остальные стропила на изначально высчитанном расстоянии, которое должно составлять минимум 60 см друг от друга.
8. Если предусматривается громоздкая конструкция стропил, то её дополнительно укрепляют подкосами, подпорами и так далее.

   

9. На специальных опорах устанавливают коньковый брус, к которому крепятся не только короткие, но и диагональные, и промежуточные элементы стропил.

   

Типовые узлы стандартной стропильной системы

Прочность конструкции стропил зависит от идеально подобранного сечения досок, а также от высокого качества стропильных узлов. Соединение деталей для конструкции крыши делается согласно установленным правилам.

Главные типовые узлы в стропильной системе:

• опорный узел стропил на мауэрлате;
• коньковый;
• узел совмещения верхних затяжек и всей стропильной системы;
• закрепление подкоса, стойки, а также стропил и балки.

После того как была выбрана конструкция стропильной системы, надо составить план, в котором выделить все узлы. В каждой конструкции они изготавливаются по-разному, поскольку это зависит от разных нюансов: вида кровли, её размера, угла наклона.

Стропила из профильной трубы

Стропила из профильной трубы — это металлоконструкция, которая собирается с использованием решетчатых стержней. Само производство таких ферм является процессом весьма трудоёмким, однако и более экономичным. Для изготовления стропил применяют парный материал, а косынки являются соединяющими элементами. Конструкция стропил из профильных труб собирается на земле, при этом применяются клёпки или сварка.

Благодаря таким системам, перекрываются любые пролёты, но надо произвести правильный расчёт. При условии, что все работы по сварке будут сделаны качественно, в дальнейшем остаётся только перенести элементы конструкции на верх здания и собрать их. Несущие стропила из профильной трубы имеют множество достоинств, таких как:

• выносливость к нагрузкам;
• долговечность;
• незначительная масса;
• крепость узлов;
• благодаря им строятся конструкции с самой сложной геометрией;
• экономия финансов, так как цены на изготовление металлических стропил довольно дешёвы.

  

Ригель в стропильной системе

Ригель — это достаточно широкое понятие, однако в случае с крышами он имеет определённое значение. Ригель представляет собой горизонтальный брус, который связывает стропила. Такой элемент не даёт крыше «распираться». Изготавливается он из дерева, железобетона, а также металла — всё зависит от вида сооружения. А служит ригель для распределения нагрузки, которую оказывает стропильная система.

Закрепляться он может в разнообразных местах между ногами строп. Здесь существует прямая закономерность — если ригель закрепить выше, то брус для его монтажа необходимо подбирать с большим сечением.

Способов фиксации ригеля к стропильной системе множество:

• болтами;
• гайками;
• шпильками с шайбами;
• специальным крепежом;
• гвоздями;
• смешанными креплениями, когда применяются параллельно разные виды крепежа.

Крепление существует с врезкой или накладное. В целом ригель — это расчётный узел, как, впрочем, и вся система строп крыши.

Крепление стропильной системы

Для обеспечения надёжности системы стропил надо изначально выяснить, каким образом они скрепляются с опорной кровлей и коньком. Если делается крепление для предотвращения деформации кровли при усадке дома, то сверху стропила закрепляются шарнирной пластиной либо гайкой с болтом, а снизу — скользящей опорой.

Висячие стропила нуждаются в более плотном и надёжном креплении в коньке, поэтому в данном случае можно применить:

• накладные металлические или деревянные пластины;
• метод врубки;
• соединение с помощью длинных гвоздей.

В наслонной системе не соединяются между собой стропильные ноги, так как прикрепляются они к коньковому прогону.

Крепление стропил к мауэрлату происходит методом вырубки, которую делают в стропильной ноге. Благодаря этому способу крепления не ослабится опора кровли. Вырубка также делается при установке стропил на балки перекрытия. В данном случае врез делается и в опорной балке.

Видео: как сделать стропила своими руками

https://youtube.com/watch?v=_NcWsu4Uubo

Таким образом, идеально подобранная система стропил и их конструктивные характеристики помогут создать основу для надёжной кровли для вашего дома.