Виды и особенности стропильных конструкций в фотографиях
При проектировании и возведении частного дома одним из ключевых этапов является выбор конструкции крыши. От этого решения зависит не только подбор кровельных материалов, но и устройство несущих стен, на которые будет опираться вся система. Поэтому грамотный расчет крыши — одна из важнейших задач для архитектора и строителя. Основу любой скатной крыши составляют стропильные конструкции, которые вместе с обрешеткой принимают на себя основные нагрузки.
Виды стропильных систем крыш.
Исторически сложилось, что стропила традиционно изготавливали из дерева, и вся современная терминология берет начало оттуда. Сегодня, помимо деревянных, применяются металлические и железобетонные стропильные системы, которые чаще используют в промышленном строительстве. В малоэтажном жилищном строительстве по-прежнему лидируют пиломатериалы.
Все стропильные системы можно разделить на две основные группы:
Наслонные и висячие стропильные системы
Наслонные системы применяются в зданиях, где есть внутренние несущие стены или колонны, которые служат дополнительными опорами. Такая конструкция позволяет перекрывать пролеты до 15–18 метров при наличии двух промежуточных опор. Расстояние между этими опорами обычно не превышает 5–8 метров. Шаг стропильных ног выбирается в диапазоне 0,8–1,2 метра в зависимости от инженерного расчета. Нижние концы стропил опираются на мауэрлат — специальный опорный брус, уложенный по верху стены.
Схема крепления наслонных стропил.
Для придания жесткости и разгрузки прогонов между опорными стойками устанавливают подкосы. Подкосы также используют для разгрузки самих стропильных ног, что позволяет увеличить ширину перекрываемого пространства. Если длина стропила превышает стандартную длину пиломатериала, его делают составным, сращивая несколько элементов.
Висячая стропильная система принципиально отличается тем, что опирается только на наружные стены своими нижними концами. Стропильные ноги в такой конструкции работают на изгиб и сжатие, создавая значительную распорную нагрузку, которая стремится раздвинуть стены. Чтобы компенсировать этот распор, стропильные ноги соединяют горизонтальной затяжкой (ригелем). Затяжки могут быть деревянными или металлическими и располагаются обычно в нижней части конструкции, но могут быть установлены и выше. Чем выше расположена затяжка, тем более прочным должно быть ее соединение со стропилами.
Наиболее простыми в устройстве являются двускатные крыши для домов шириной до 6 метров. Для них существует множество типовых решений, а для монтажа подходит практически любой обрезной пиломатериал. В таких крышах чаще всего применяют именно наслонные стропила. Основные элементы наслонной системы:
Что такое мауэрлат?
Виды висячих стропильных систем.
Мауэрлат — это фундамент для стропильной системы. Он может быть цельным, уложенным по всей длине стены, или состоять из отдельных брусков под каждую стропильную ногу. В деревянных срубах роль мауэрлата выполняет верхний венец. В каменных или кирпичных домах брус укладывают заподлицо с внутренней стороной стены и обязательно изолируют от материала стены (например, рубероидом) для защиты от влаги.
Верх стропильной системы венчает коньковый прогон, который соединяет вершины всех стропильных ног и служит основой для будущего конька крыши.
Расчет сечения и шага стропил
Проектирование стропильной системы обязательно включает расчет сечения стропильных ног и расстояния между ними. Это необходимо не только для определения формы крыши, но и для учета всех нагрузок, которые будут на нее действовать в течение всего срока службы. Нагрузки делятся на постоянные (вес самой конструкции, кровельного пирога) и временные (снег, ветер).
Сечение стропил рассчитывается, исходя из минимальной нагрузки в 200 кг/м² без учета веса кровли. Снежный покров может увеличить эту нагрузку вдвое. Важно отметить, что при уклоне крыши более 60° снеговую нагрузку обычно не учитывают, так как снег на таких крутых скатах не задерживается. Для увеличения несущей способности и жесткости конструкции применяют дополнительные элементы: подкосы, стойки, схватки, которые помогают равномерно распределить нагрузку.
Схема армопояса для мауэрлата.
Для противодействия ветровым нагрузкам, действующим на фронтоны, используют диагональные связи (ветровые связи) между стропильными ногами.
Вся конструкция должна быть надежно закреплена против сноса ураганным ветром. Для этого при кладке стен в них закладывают крепежные элементы (например, шпильки), к которым стальной проволокой диаметром не менее 6 мм притягивают стропила.
Особенности проектирования крыш
При проектировании важно учитывать назначение подкровельного пространства. Если планируется жилая мансарда, то конструкция не должна быть перегружена лишними элементами, а сами стропильные ноги, остающиеся на виду, должны иметь эстетичный вид.
Основным материалом для стропил в частном строительстве остается древесина хвойных пород. Она должна иметь влажность не более 18–22% и быть без серьезных дефектов: крупных сучков, трещин, следов гнили или поражения насекомыми. При отсутствии бруса нужного сечения допустимо спаривание более тонких досок. Аналогично собирают и составные балки при нехватке длины.
Схема соединения и крепления стропильных ног.
Конструкции не ограничиваются только деревом. Для усиления часто используют металлические элементы (накладки, болты), которые придают дополнительную жесткость. Однако у металла есть недостаток: при перепадах температуры на его поверхности может образовываться конденсат, что приводит к отсыреванию и гниению древесины. Поэтому в местах контакта дерева с металлом необходима тщательная гидроизоляция или обработка дерева защитными составами.
Крепежные элементы стропил
Раньше широко применялись соединения типа «паз-шип», но сегодня они почти не используются в массовом строительстве. Традиционными способами крепления были гвозди и скобы. Их минус в том, что со временем жесткость такого соединения может ослабнуть из-за усушки древесины. Более надежными считаются болтовые соединения, хотя сверление отверстий несколько ослабляет деревянные элементы. В современной практике все чаще используют специальные фасонные крепежные элементы (перфорированные пластины, уголки, держатели балок) и саморезы по дереву, которые обеспечивают прочное и долговечное соединение.
Обычно стропильную систему собирают непосредственно на строительной площадке. Несмотря на кажущуюся простоту работы с деревом, этот процесс требует навыков и точности. Поэтому монтаж стропил лучше доверить опытной бригаде кровельщиков.
Схема расчета стропил.
Железобетонные стропила в частном домостроении не получили широкого распространения из-за большого веса, сложности монтажа (требуется подъемная техника) и малой гибкости в плане индивидуальных решений.
Развитие технологий привело к появлению новых подходов. Сегодня набирает популярность технология монтажа стропил из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК). Она позволяет значительно сократить сроки строительства и снизить затраты. Такие системы применимы для зданий любого назначения.
Несущими элементами в ЛСТК являются оцинкованные стальные балки Z- и C-образного профиля с перфорацией, которая снижает теплопроводность. Конструкция изготавливается на заводе по готовому проекту и поставляется на объект в виде готовых модулей. К преимуществам ЛСТК можно отнести:
- Высокую точность изготовления.
- Малый вес.
- Скорость монтажа.
- Долговечность и устойчивость к биопоражениям.
- Пожаробезопасность.
Заключение
Крыша и ее каркас во многом определяют не только внешний облик дома, но и его долговечность, а также микроклимат внутри помещений. Никому не понравится вид прогнувшейся от снега крыши или сырых стен из-за постоянных протечек. Поэтому независимо от выбранного материала — дерева или металла — проектирование и монтаж стропильной системы требуют самого серьезного и ответственного подхода.
