Конструкция крыш — стропильные системы и их строительство

Любая малоэтажная жилая постройка строится так, чтобы при минимальных затратах материалов получить большой срок ее службы и максимум полезного пространства. С этой точки зрения особый интерес представляют собой чердачные помещения, позволяющие удвоить полезную площадь без каких-либо дополнительных изменений. С другой стороны, конструкция крыш, стропильные системы которых рассчитаны на создание жилой мансарды, будет более сложной.

Виды крыш

Сегодня при строительстве загородных домов используется несколько видов крыш:

• Односкатные. Это самый простой вариант, поскольку здесь часто можно обойтись без конькового бруса и даже без ряда других элементов, обязательных в других случаях. Обычно подобные решения используются при строительстве подсобных помещений, пристроек и гаражей, однако они подходят и для жилых домов, имеющих небольшую площадь.

Крыши данного типа являются одними из самых экономичных. Они требуют минимального количества кровельного материала и древесины, которая используется для стропильных конструкций.

• Двухскатные. Это – второй по сложности создания тип крыши, поскольку здесь требуется выполнить лишь два ската, да и стропильная система, как правило, ничем особенным не отличается. Крыши такого типа являются одними из самых популярных в современном загородном строительстве, поскольку, несмотря на свою простоту, отлично справляются с ветровой и снеговой нагрузкой, а также подходят для создания мансарды.
• Четырехскатные. К данной категории относятся вальмовые, шатровые и ломаные крыши. В последнем случае стоит оговорить, что речь идет о разновидности двускатной кровли, которая за счет излома получила четыре ската. Подобные сооружения сложнее чем два предыдущих варианта, однако и эстетичность постройки вместе с ними выше.
• Щипцовые и многоскатные. Сложные узлы крепления стропил, специальная технология устройства и необходимость в тщательном расчете – причины, по которым такие крыши возводят лишь профессионалы. Самостоятельно попробовать построить что-то такое конечно можно, но лишь в том случае, если вы являетесь специалистом в данной области.

Выбор типа крыши зависит от особенностей климата в данном регионе и ветровой нагрузки. Второй момент – это угол наклона скатов, который зависит от расположения постройки, наличия рядом массивов зданий или деревьев и климата.

Угол наклона скатов

Идеальный вариант для любой крыши – это такая конструкция, которая потребует минимального внимания владельца. Как правило, привлекательными являются самоочищающиеся крыши, поскольку они позволяют не беспокоиться о том, что скапливается большое количество снега.

Накоплением снега нельзя пренебрегать, поскольку его масса после интенсивного снегопада может составлять до 200 кг на м2, а значит, только очень прочные стропила выдержат подобный вес.

Альтернативой является устройство оригинальной крыши по типу альпийских домиков, имеющих очень большой наклон скатов, опускающихся часто почти до земли. Нужно отметить, что для получения эффекта удаления снега потребуется угол в 45 градусов. В этом случае осадки будут скатываться по покрытию под собственным весом.
С другой стороны увеличение наклона скатов приводит к повышенному расходу кровельных и строительных материалов. Более того, если мансарду планируется строить, то и утеплитель обойдется дорого, ведь чем больше высота конька, тем выше расход этого материала. Кроме стоимости скатной крыши на выбор наклона влияет ее вид. Для неэксплуатируемых кровель не требуется использовать большое количество утеплителя, однако и повышение угла наклона себя не всегда оправдывает.

Основным признаком неэксплуатируемой крыши является другая схема стропильной системы и отсутствие зазора между перекрытием и внешней защитной конструкцией. Обычно это плоские кровли или те, которые имеют очень малый наклон. Их главный недостаток заключается в том, что при интенсивных снегопадах могут образовываться сугробы, которые не только создадут нагрузку на перекрытие, но и устроят «наводнение» во время оттепели.

Тип кровельного материала потребуется определить заранее, поскольку он должен учитываться при расчете угла наклона стропил. Обычно для многощипцовых конструкций выбираются гибкие материалы и битумные покрытия. Например, металлочерепица, профнастил или оцинкованное железо. Другие варианты, такие как шифер или черепица лучше подходят для крыш, имеющих простую конфигурацию.

Классическая черепица сегодня используется редко, поскольку она требует достаточно большого угла наклона скатов, находящегося в пределах от 30 до 60 градусов.

Битумные материалы могут использоваться даже при малых углах наклона (от 8 градусов), а предельная для них величина составляет 18 градусов. Металлочерепица и асбоцементные листы применяются при углах от 14 до 60 градусов. На рассмотрении кровельных материалов мы не будем останавливаться подробно, поскольку данный вопрос уже освещен на нашем сайте.

Распорные и безраспорные наслонные стропила

Это два типа стропил, один из которых выбирают с учетом формы дома, крыши и размеров будущей конструкции. Наслонные стропила – это вариант, подходящий для односкатных или двухскатных крыш. Главная их особенность заключается в том, что используется две точки опоры. С одной стороны стропильная нога опирается на конек крыши, а с другой – на стену дома.
Безраспорные наслонные стропила монтируются таким образом, чтобы избежать распирающего давления на стену дома. Обычно стропильные конструкции крыши создаются с использованием одного из следующих вариантов:

• Стропильная нога упирается в мауэрлат. Она подшивается бруском и фиксируется за счет врубки зубом. Кроме того выполняется дополнительная страховка проволокой. Верхняя часть бруса монтируется на коньковый прогон. Крепление производится с использованием принципа скользящей опоры.
• Низ стропила крепится за счет использования подвижного соединения. В качестве точки монтажа может использоваться не только мауэрлат, но и штучные бруски. Верхняя же часть фиксируется болтом, гвоздями или другим способом после того, как будет уложена на коньковый прогон.
• Третий вариант предполагает установку наслонных стропил с жестким креплением к прогону. Здесь могут использоваться гвозди, шпильки или другой крепеж.

Если толщина стропил, которая была выбрана первоначально, окажется недостаточной, то в процессе работ можно использовать подпорки, которые монтируются под слишком длинные элементы в тех местах, где ожидается максимальный прогиб.

Наслонные стропила бывают распорными. В этом случае предполагается создание такой конструкции, где на стены дома будет передаваться распирающее усилие. Способ монтажа в этом случае тот же, что и в предыдущем, однако крепление стропильных ног выполняется неподвижным, поэтому вся система получит внутреннее напряжение. Стоит сказать, что подобный вариант является переходной схемой, разделяющей безраспорные наслонные стропила и висячие.

Висячие стропила

Такая конструкция стропильной системы будет идеальной в том случае, когда необходимо перекрывать большие пролеты, протяженность которых превышает 7 м. В такой ситуации есть только одна точка опоры для стропильной ноги – стена. Верхняя же часть бруса соединяется со встречным элементом, расположенным на другом скате. Вариантов стыков используется несколько: вполдерева, прорезным шипом, металлическими пластинами.
Чтобы стропильные ноги были надежно зафиксированы необходимо соединить их с помощью затяжки. Обычно – это прочная балка, которая крепится к нижней части данных элементов. Конечно, её можно расположить и выше, однако в этом случае нагрузка будет расти, а значит, потребуется увеличивать и вес балки. В такой ситуации может использоваться один из следующих вариантов монтажа стропильных ног:

• Стропильная нога соединяется с мауэрлатом с помощью дополнительного запила и надежно удерживается с помощью гвоздей. Второй вариант предполагает использование металлических уголков. Затем верхние части стропил соединяются встык, а нижние удерживаются затяжкой. В данном случае верх стропильных ног может прижиматься и к коньковому прогону, который будет опираться на бабки.
• Затяжки устанавливаются так, что пятки стропильных ног упираются вырубленным зубом в края затяжек, которые, в свою очередь, крепятся к мауэрлату. Верхние части стропил удерживаются с деревянными накладками.
• На роль затяжек могут выбираться балки перекрытия. В этом случае их концы должны выноситься за пределы стен не менее чем на 55 см. Вырубка гнезда для зуба выполняется не ближе 25-40 см от края стены.
• В домах из бревен крепление стропильной ноги производится на верхний венец через соединение шип-гнездо. Могут также использоваться специальные металлические крепления, например ползунки, салазки и т.д. Последний вариант позволят элементам конструкции двигаться и избежать возникновения дополнительных напряжений.

Сами затяжки могут представлять собой цельные балки или составные элементы. Сращивание брусков производится любым удобным способом, например косым зубом, внахлест и т.д. Установка затяжек может выполняться не только на уровне пяток стропил, но и в любом другом месте.

Если используются стропила для крыши, размеры которых более восьми метров, то мы рекомендуем создавать конструкцию из бабки и подкосов, а также применять стойки и ригели, которые способствуют повышению надежности стропильной системы.

Стропила для разных видов крыш

Наиболее простым вариантом является конструкция односкатной крыши, стропила которой упираются на стены здания. Длина данных элементов не может превышать 4.5 метров, но существует и решение для перекрытия больших площадей. В таком случае рекомендуется применять подпорки или стойки, которые будут удерживать протяженную конструкцию.
Большинство двускатных крыш похожи друг на друга как близнецы, однако их внутреннее строение может сильно отличаться. Сегодня используют четыре варианта:

1. Применяют коньковый прогон, на который опираются ноги стропил. Скаты усиливаются за счет использование подстропильных ног, а прогон удерживается стойками. Сами стойки устанавливаются на лежень. Ширина крыши такого типа может достигать 10 м.
2. Второй вариант предполагает использование подстропильных ног, нижние части которых упираются в стойку конькового прогона, а верхние в схватку (затяжку), соединяющую стропильные ноги ближе к коньку. В этом случае ширина крыши увеличивается до 14 м.
3. Коньковый прогон отсутствует. Его заменяет брус, расположенный под одним из скатов. Кроме того, используется затяжка, подстропильные ноги и стойка, опирающаяся на лежень. Углы наклона подстропильных ног варьируются в пределах от 45 до 53 градусов. Данный вариант по сравнению с предыдущим не дает особого выигрыша в ширине крыши, однако подходит в том случае, когда опорная стена расположена не по центру постройки, а смещена в сторону.
4. В том случае, когда требуется покрыть широкие постройки, могут применяться симметричные конструкции, использующие два прогона, расположенных параллельно под стропильными ногами скатов. Такие двускатные крыши предполагают использование двух затяжек, верхняя из которых соединяет стропила, а нижняя – стойки и подстропильные ноги. Ширина конструкции в этом случае может достигать 16 м.

Расстояние между стропилами выбирается с учетом их длины и сечения. Например, для сечения 40х150 мм необходим шаг 60 см, для 50х150 – 90 см, а для 100х150 – 215 см.

Вальмовая крыша – это еще один распространенный сегодня вариант, который хорошо зарекомендовал себя для загородных домов. Она отличается тем, что не имеет фронтонов, место которых занимают дополнительные скаты – вальмы. В общем случае конструкция предполагает наличие прогона, и обычных стропил на основных скатах и вальмовых стропил на боковых. Вальмовые стропила опираются на длинные диагональные элементы, где стыкуются с верхними частями обычных стропильных ног. Для таких крыш рекомендуется использовать усиленную обвязку.
Ломаная крыша завершает список, поскольку имеет достаточно сложную конструкцию. Здесь используется способ, предполагающий создание каркаса для стропильных ног, состоящего из горизонтального бруса и вертикальных стоек, после чего производится установка остальных элементов. Верхняя перекладина П-образного каркаса выступает в роли перекрытия мансарды, но на нее опирается и стойка конька.

Расстояние между стропилами стропильной системы в этом случае следует выбирать с учетом нагрузки действующей на крышу, толщины используемого бруса и угла наклона скатов.

Выше были рассмотрены основные вопросы, касающиеся устройства стропильной системы для различных видов крыш, поэтому данный материал может использоваться в качестве краткого пособия, позволяющего быстрее разобраться в вопросах строительства кровли.