05-06-2018 12:12

Виды стропильных систем, их конструкции и устройство

Осматривая крыши домов, в первую очередь можно определить тип кровельного покрытия и конфигурацию скатов. Но этой информации будет недостаточно для составления полного представления о характеристиках, плюсах и минусах данной части строения. Наибольшее влияние на такие качества, как долговечность, надежность и устойчивость крыши оказывает вид стропильной системы, использованный в несущей конструкции.

Устройство стропил

Если основной каркас дома базируется на фундаменте, то «кровельный пирог», можно сказать, держится на стропильной системе. Это своего рода «скелет» крыши, обеспечивающий силовую поддержку всем ее функциональным и защитным частям. Сразу следует рассмотреть основные виды стропильных систем и описание их устройства:

  • Простые конструкции. Такие системы держатся на двух стропильных ногах, которые имеют упор в горизонтальный брус – мауэрлат, установленный на стенах.
  • Сложные конструкции. Кроме стропильных ног и мауэрлата, такие системы включают лежни, прогоны, подкосы и стойки. Эти компоненты могут иметь разные типоразмеры и конфигурацию расположения, но в целом задача у них одна и заключается она в поддержке нагрузок, которые переходят от самой крыши и внешних воздействий.

How dangerous is the new coronavirus?You will be interested:How dangerous is the new coronavirus?

Независимо от типа конструкции, все стропильные системы предусматривают жесткое крепление. Уже упоминались мауэрлаты, которые фиксируются напрямую к стенам путем стяжки или замкового соединения, но также фермовые элементы редко обходятся только лишь пазовыми стыками. По типу используемых методов крепления и связки можно выделить следующие виды стропильных систем:

  • Сплачиваемые. Выполняется поперечная связка.
  • Сращиваемые или наращиваемые.
  • Узловые конструкции.

В качестве элементов соединения могут использоваться металлические пластины, шпон, стяжные болты, анкерные метизы, гвозди, шурупы и др. Опять же, сохраняют определенное распространение и методы так называемого нежесткого или безгвоздевого соединения компонентов системы. В этом случае кровельщики полностью исключают внедрение в конструкцию инородных твердых фиксаторов и ограничиваются использованием клеевых составов с пазовой вырубкой (замковый крепеж).

Проектирование стропильных систем

Параметры крыши во многом зависят от характеристик основного каркаса. В частности, определяются нагрузки, конструкционные решения, функциональность элементов и т. д. К моменту непосредственного сооружения стропильной системы изначальный проект может претерпеть несколько изменений. Как минимум должна быть проведена его ревизия. В российских условиях чаще всего проектируют наклонные виды стропильных систем для двухскатной крыши – конструкция, позволяющая эффективно отводить талые и дождевые воды, обустраивать чердачные помещения и мансарды.

Главная задача разработчиков технического решения – правильно произвести расчеты площади возводимой кровли, которая будет проецировать параметры и для стропил. В числе исходных данных берутся также ломаные элементы сложной конфигурации и делается поправка на саму форму кровли. Для удобства расчетом вся площадь обычно делится на зоны, после чего отдельные значения суммируются. Произведенные вычисления в дальнейшем помогут составить смету. Чтобы избежать грубых ошибок, следует учесть и ряд особенности проектирования стропильной системы. Виды наклонных крыш, предназначенных для использования в частном домостроении, требуют соблюдения следующих нюансов:

  • При укладке рулонных и черепичных материалов длина скатов может сокращаться на 70 см.
  • Нижние части конька и крайнюю часть карниза можно рассматривать как базовые и неизменные точки, определяющие длину ската.
  • При вычислении оптимального угла наклона следует придерживаться границ от 15° до 45°. Нижний диапазон до 20° используется редко в силу технико-эксплуатационного несовершенства – это решение малоэффективно с точки зрения противодействия осадкам, но зато стоит дешевле. Оптимальный угол находится в диапазоне от 30° до 45°, но и стоимость такой крыши будет дороже.

Деревянные стропила

Основным материалом при изготовлении стропил является древесина. Этот выбор обуславливается легкостью заготовок, экологической чистотой и ценовой доступностью. С точки зрения самого домовладельца пиломатериал выгоден и по причине легкой обработки. В такой системе не составит труда заменить поврежденный элемент на новый. Частное домостроение в основном задействует хвойный брус и доску.

Разумеется, у древесины немало серьезных недостатков, осложняющих ее использование в столь ответственных конструкциях. Сегодня популярны деревянные виды стропильных систем, прошедшие специальную обработку. В качестве пропиток используют антипирены (от огня), антибактериальные средства (от биологических разрушений) и комплексные составы, которые также оберегают материал от влаги и механических повреждений. В итоге минимизируются неприятные эксплуатационные эффекты, свойственные для дерева.

Металлические стропила

Казалось бы, жесткие стальные листы – оптимальный материал для изготовления несущего «скелета» крыши, благодаря которому можно укладывать любой без ограничений кровельный настил. Но, большой вес исключает металл из большинства проектов, предназначенных для индивидуального строительства. Остается, впрочем, немалый сегмент многоэтажных и промышленных объектов, которым как раз требуются выносливые и стойкие к нагрузкам стропильные системы крыш. Виды конструкций в этой группе тоже разнообразны. Кроме стального каркаса, может использоваться компромиссное решение в виде анодированного алюминия. Этот материал легче стальных сплавов и не подвергается поражению коррозии, но и по своим прочностным свойствам скорее родственен тому же дереву.

В принципе выбирать металлические конструкции для загородного дома целесообразно и по причине пожаростойкости. Балки и опорные элементы не поддерживают распространение огня, сохраняя некоторое время и цельность коммуникаций (например, вентиляционных каналов для дымоотвода), но самое важное заключается в препятствовании обрушению кровли. Древесина даже с учетом применения современных огнеупорных пропиток обладает не столь высоким пределом сдерживания термического воздействия. И тут же стоит подчеркнуть плюс металлических систем в виде отсутствия необходимости регулярной защитной обработки. Покрытие определенными лакокрасочными составами может проводиться в рамках общего техобслуживания крыши, но о специализированной обработке речи не идет.

Наслонные стропила

По устройству несущей стропильной конструкции, распределяющей нагрузки от крыши с кровельным покрытием, можно выделить наслонные и висячие системы. В первом случае монтируется три базовых опорных точки – две балки мауэрлата, которые размещаются на стенах дома, а также центральная стойка, соединяющая конек и чердачное перекрытие. Но и в такой конфигурации могут выполняться разные схемы несущей базы. Так, в группе наслонных каркасных моделей выделяют следующие виды стропильных систем и их конструкции:

  • Классический вариант. Стропильные ноги укладывают на коньковую балку, обеспечивая также фиксацию скользящей опорной стойкой. Нижние части строп крепятся к мауэрлату посредством врубки.
  • Конструкция с метизами. В коньковом стыке стропильные ноги соединяются металлическими скобами, гвоздями или болтами. К мауэрлату крепление выполняется подвижной соединяющей системой наподобие монтажных ползунков.
  • Система с жесткой коньковой фиксацией. В верхнем стыке строп реализуется общий соединительный узел, в котором задействуются зажимные бруски и металлические профили. Это наиболее надежная конструкция, но она требует соответствующей несущей способности от каркаса дома.

К преимуществам наслонных видов стропильных систем стоит отнести возможность сбалансированного распределения нагрузок, при которой снижаются деструктивные и распирающие воздействия на стены.

Висячие стропила

В данном случае масса от кровли и стропил перекладывается на две крайние стойки. То есть промежуточные опорные элементы будут отсутствовать, что обуславливает как плюсы, так и минусы этой системы. Устойчивость крыши обеспечивается стропильными ногами, которые «работают» на изгиб и сжатие. По этой же причине возрастает и нагрузка на стены, поскольку сокращается количество опорных точек – исключение центральной стойки повышает ответственность основного каркаса здания. Висячие виды стропильных систем и их конструктивные элементы могут выполняться из древесины и металла, но принципиально важным условием будет включение в каркас соединительных затяжек и балок перекрытия. Это своего рода страхующие части системы, которые принимают на себя часть нагрузок. Горизонтальная балка, связывающая две противоположных стропильных ноги, также исключает риски деформации несущих элементов под влиянием динамических нагрузок.

Виды стропильных систем вальмовой крыши

Это четырехскатная крыша, отличающаяся более сложной несущей конструкцией и дающая больше возможностей для организации внутреннего чердачного пространства. По этой же причине вальмовые системы чаще применяются для обустройства мансарды с окнами. В отличие от двухскатных конструкций, данная разновидность крыш формируется более коротким коньком из бруса и усложненной системой расположения стропильных ног. В обычной системе присутствуют угловые, центральные, промежуточные и короткие стропила. Они имеют разные формы, длину и материал изготовления, но большая часть таких элементов выполняет одинаковые функции поддержки скатов в направлении конькового бруса. Наиболее распространены накосные (диагональные) виды стропильной системы, фото с примером которой представлено ниже.

Это вальмовые конструкции, в которых несущие элементы монтируются по направлению к углам стен основного каркаса. Внутри системы также могут быть реализованы наслонные или висячие конфигурации установки стропил. Поскольку четырехскатная крыша как таковая имеет больше опорных точек с фиксацией к мауэрлатам, монтаж центральных стоек с поддержкой конька не обязателен. Висячая конструкция при правильном расчете нагрузок вполне справится с задачей удержания тяжелого кровельного покрытия.

Виды стропильной системы крыши над верандой

Речь может идти о любом неотапливаемом застекленном помещении малой площади с собственными внешними стенами, а иногда и фундаментом. Собственно, классификация стропильных систем для веранд определяется способом пристройки к основному зданию. От этого будет зависеть переход кровельного настила через зону сопряжения. В частности, по конфигурации примыкания выделяют следующие виды стропильной системы крыши над верандой:

  • Отдельная конструкция. Обычно применяют стальной несущий фартук по типу двухскатной или односкатной системы. Его выполняют с торцевой стороны здания, при этом отсутствует прямое сопряжение крыши дома и веранды.
  • Примыкающая конструкция. Реализуется одна общая стропильная система, в которой вершина ската основного здания переходит из зоны чердака в каркас крыши веранды. Скат может преломляться из-за определенных конструкционных условий, но специалисты советуют обходиться без технологических стыков, поскольку они снижают герметичность и надежность всей системы.

Классификация стропильных ферм

Это один из компонентов несущей кровельной конструкции, который стоит в одном ряду с обрешеткой, стойками и раскосами. Стропильная система может и обойтись без ферм, но если требуется усиление и придание жесткости каркасу, то лучше использовать это дополнение. Ферма представляет собой ряд брусков или профильных компонентов, которые монтируются на определенном участке ската для укрепления. И висячие, и наслонные виды стропильных систем для двухскатной крыши технологически могут содержать в себе фермы, выполненные из бруса, леса-кругляка или обычной доски. Принципиально же такие элементы отличаются по степени жесткости. Чаще используют легкие или одностенные фермы, содержащие в структуре один фасонный лист. Двустенные конструкции имеют несколько листов и в основном применяются в крышах больших зданий – в складских помещениях, ангарах и т. д. В системе загородного дома наличие скатных ферм может быть оправдано, если планируется устанавливать массивное инженерное оборудование в структуре крыши. Это могут быть кондиционирующие установки, вентиляционные шахты или дымоходы.

Заключение

Крыша в любом строении играет большую роль, обеспечивая защиту внутреннего пространства от разного рода внешних угроз. Чтобы кровельный настил исправно выполнял свои задачи, под ним должна располагаться оптимальная по техническим характеристикам несущая конструкция. Также в процессе разработки проекта учитываются и эксплуатационные свойства этой части дома. Например, современные виды стропильных систем для мансарды принципиально отличаются наличие излома в двускатной системе, благодаря которому расширяется внутреннее пространство помещения. И напротив, оптимизированные односкатные системы выполняются с минимальным объемом несущих элементов без дополнительных балок и ферм. В каждом случае важно учитывать индивидуальные требования к эксплуатации крыши, что позволит сделать правильный выбор стропильной конструкции.



Источник