Конструкция скатной кровли

Устройство и разновидности

Существует несколько вариантов для обустройства крыши. Среди них:

1. Неэксплуатируемый вид – завершается укладкой гидроизоляционного покрытия (который не стоек к механическим повреждениям) и не подразумевает никаких эксплуатационных функций в дальнейшем. Это обычно рулонные, мягкие материалы.

   Конструкция рассчитана для того, чтобы на нее выходили несколько человек для необходимого сезонного техосмотра или проведения ремонтных работ и не более того.

2. Эксплуатируемый вид – кроме защиты от природных воздействий, эта конструкция способна превратиться в дополнительную полезную площадь. Финишное покрытие в данном случае используется в виде деревянного настила или брусчатки, декинга или плитки. Популярен также щебень, галька или гравий.
3. Инверсионный вид – может быть эксплуатируемой или нет. Его конструкция полностью отличается от первых двух тем, что в ней порядок расположения «пирога» полностью противоположный. В качестве последнего верхнего слоя на крыше часто располагают плодородный грунт с различными растениями. Получается эффектный ландшафтный дизайн, который очень популярен в последние годы.

Конструкции легко собираемы и отличаются долговечностью и износостойкостью.

Противоусадочная конструкция крыши для рубленых фронтонов

Есть два принципиальных решения:

• крыша на слегах – близкая по технологии к традиционным безгвоздевым конструкциям кровли традиционных славянских срубов;
• монтаж скользящих стропил.

Есть ещё слегово-стропильная система, но это те же скользящие стропила, только с добавлением боковых слег.

По сути, это масло масленое, потому что в первом варианте несущие балки расположены горизонтально, а во втором вертикально. Обе конструкции – достаточно мощные, чтобы выдержать самую тяжёлую, например, черепичную кровлю. Дублировать их – смысла нет.

Другое дело, что слеги помимо того, что держат кровлю, ещё и жёстко соединяют фронтоны. И когда к такой конструкции добавляют стропила, делают это в двух случаях:

• чтобы на вертикальные стропила набить обрешётку;
• чтобы сделать толстый пирог тёплой крыши для мансарды.

Вероятно, вполне возможны инженерные решения для обустройства тёплой крыши на слеговой основе, но их пока не разработали, поскольку пока застройщикам хватает стропильной. Поэтому если вы замыслили строить мансарду, установки стропил вам не избежать, если нет желания экспериментировать.

Соединительные элементы для стропильных систем

Раньше конструкции собирались на обыкновенных гвоздях и скобах, отдельные элементы соединялись в запил. Это довольно трудоемкие работы, требуют практических навыков. В настоящее время редко можно встретить мастеров, использующих старые технологии, промышленность выпускает большой выбор металлических креплений, упрощающих и облегчающих процесс строительства крыши.

Наименование соединительного элемента	Назначение
Держатель стропильной ноги	Предназначен для крепления стропильной ноги к верхнему венцу или мауэрлату. В зависимости от особенностей конструкции обеспечивает жесткое или плавающее соединение. Плавающее соединение позволяет стропильным ногам во время усадки дома скользить, при этом не появляются непредусмотренные напряжения в узлах стропильной системы, она сохраняет все свои первоначальные параметры. Жесткий держатель стропильной ноги используется в тех случаях, когда вероятность усадки деревянного дома минимальная.
Опора бруса	Элемент дает возможность соединять два бруса под прямым углом, при этом нет надобности делать соединение в полдерева. Надо помнить, что все соединения такого типа заметно уменьшают несущие способности элементов. Чем больше их запиливать, тем тоньше становится балка или доска, соответственно, отрезанная часть не работает.
Крепежные уголки	Могут быть равносторонними и разносторонними, обыкновенными и усиленными. Наиболее часто используемые крепежные элементы, универсального назначения. Могут применяться как самостоятельные элементы или в дополнение к другим методам фиксации.
Угловой соединитель	Фиксирует положение двух примыкающих плоскостей конструкции, работает на разрыв.

Детали для крепления стропил

Способы крепления стропильных ног

Кроме этих стандартных соединительных элементов, могут применяться шпильки для соединения верхней части стропильных ног. Такое соединение имеет одну степень свободы, что позволяет компенсировать колебания размеров деревянного дома.

Схема конькового соединения стропильной системы

Соединение стропил в коньковой части

Соединение стропил металлическими накладками и болтами

И еще один нюанс. Количество саморезов должно быть в разумных пределах. Если их очень много, то прочность пиломатериалом заметно уменьшится, они могут расколоться даже при относительно небольших усилиях.

Количество саморезов должно быть в разумных пределах

Особенности возведения

Как и любые другие кровельные конструкции, шатровые кровли имеют свои особенности каксательно монтажа основных и дополнительных опор, нарожников, вариантов решения «конькового» узла.

Выбор способа монтажа

Способ монтажа стропильной системы шатровой крыши во многом зависит от габаритов самого деревянного каркаса. Например:

• Для садовой беседки размером в плане 3х3 м шатёр собирают на земле, а затем с помощью тали либо другого подъёмника устанавливают его сверху на стены беседки.
• При средних размерах здания в плане застройщик может заказать изготовление вальм в заводских условиях. Изделия доставят на место строительства и соединят в единый шатровый каркас на стенах дома.

Накосные стропила и нарожники

Накосные (диагональные) стропила изготавливают из бруса сечением 100х100 мм или 100х50 мм. Также в дело идут сдвоенные доски 120 х 50 мм. Конечно, это не догма.

В каждом конкретном случае вид пиломатериала и его сечение уточняется при расчёте несущей способности накосных балок. В большинстве случаев диагональные рёбра вальм делают висячими. То есть вершины треугольных скатов сводятся в один коньковый узел, а нижние концы запилами врезаются в балки мауэрлата (о том, что такое запилы читайте ниже).

Что касается нарожников, то они выполняют функцию опорной решётки для кровельного покрытия между диагональными стропилами. Центральный нарожник вверху упирается в коньковый узел, остальные балки по его сторонам становятся короче по мере удаления от него.

Если внизу нарожники опираются на балку мауэрлата запилами, то к накосным стропилам крепятся боковой стороной. Для этого делают специальные спилы, чтобы нарожники плотно прилегали к боковой стороне диагональных стропил.

Все нарожники крепят к стропилам и мауэрлату гвоздями. Для более надёжного крепления прибивают черепные бруски и привинчивают шуруповёртом металлические уголки.

Дополнительные опоры для накосных балок

При наличии внутренних стен на их поверхность укладывают лежни (так называют мауэрлат внутри домов). На лежнях устанавливают стойки и подкосы, которые разгружают накосные стропила, передавая нагрузку от кровли на внутренние стены. Подкосы и стойки крепят нагелями и металлическими скобами.

Узлы крепления дополнительных опор для накосных стропил:

В углах мауэрлата дополнительно встраивают разгрузочные фермы – шпренгели. Шпренгель — это деревянная конструкция, позволяющая разгрузить диагональную балку и передать нагрузку через мауэрлат на стены здания.

Варианты решения конькового узла

Их скрепляют между собой или опирают на своеобразный венец в виде кольца. Это может быть металлическая конструкция или деревянная рама. При наличии центральной стойки накосные стропила крепят к ней с помощью нагелей, скоб, болтов и пр.

Нюансы установки нарожников

Особенностью этого вида стропил является то, что все они попарно имеют разную длину. Длина меняется из-за того, что верхние концы балок опираются на диагональные стропила под наклоном.

К накосным балкам нарожники прибивают гвоздями. Для плотного примыкания их концы запиливают, делая вверху боковой и вертикальный, а внизу пяточный срез. Нюансы этих соединений видны на нижнем рисунке.

Общие рекомендации

Строительство крыши для домов из дерева отличается от возведения кровель для сооружений из других материалов. Неопытный мастер может совершить некоторые ошибки, которые могут привести к деформации или даже обрушению конструкции. Чтобы избежать проблем при эксплуатации дома, необходимо учитывать следующие факторы:

1. Время на усадку. Учтите, что брусовые и деревянные дома, в течении первого времени после строительства усаживаются, значительно изменяясь в размерах. Поэтому кровля для них возводится только спустя год поле сооружения.
2. Использование подвижных креплений. При изменении влажности древесина меняется в объемах, поэтому про деревянные дома говорят, что они дышат. Кроме того, они дают усадку даже через пять лет после возведения. Поэтому при возведении стропильной системы рекомендуется использовать подвижные и скользящие крепления.
3. Пожароопасность. Дерево относится к легко воспламеняющимся материалам, поэтому элементы стропильного каркаса рекомендуется обрабатывать огнеблокирующими веществами. Лучше, если кровельное покрытие для таких домов будет негорючим, к примеру, металлочерепица.

Усадка деревянных домов

Крепления, компенсирующие усадку

Общие требования к стропильным системам

Крыша любого дома, вне зависимости от ее конструкционных особенностей, должна отвечать требованиям строительных норм и правил.

Устойчивость к постоянным и временным нагрузкам

Во время проектирования конструкции принимаются во внимание существующие в регионы снеговые и ветровые нагрузки, вес кровельных материалов, эпюры распределения усилий по узлам и т. д

При этом архитекторы обязательно используют коэффициент запаса прочности, для крыш деревянных домов он установлен не ниже 1,4. Это вызвано тем, что не все материалы могут отвечать расчетным показателям по прочности, возможны определенные отклонения от технологии и т. д. Кроме того, деревянные дома имеют колебания линейных размеров, стропильная конструкция должна их компенсировать за счет повышения устойчивости.

Нагрузка на стропильную систему

Минимально возможный вес

Чем меньше нагрузка на фундамент, тем надежнее строение. Крыша на деревянном доме должна противостоять динамическим и статическим усилиям и при этом иметь минимальный вес. Во время расчета конструкции определяется оптимальный вариант сечения несущих элементов. В целях понижения веса может уменьшаться сечение стропильных ног (именно они в основном влияют на вес конструкции) за счет установки различных упоров и распорок. Уменьшение веса конструкции крыши одновременно приводит к понижению ее сметной стоимости.

Качество пиломатериалов

Для изготовления стропильной системы крыши надо использовать пиломатериалы не ниже первого сорта. Дерево – уникальный живой материал, невозможно найти две доски одного и того же сорта с абсолютно одинаковыми техническими параметрами. Каждая имеет свое количество и расположение сучков, пороки естественного развития, незначительные трещины и отклонения по размерам. К подбору досок и брусьев для крыши надо подходить очень внимательно, делать ревизию пиломатериалов перед тем, как использовать их. Все отбракованные материалы можно применять для строительства неответственных или ненагруженных конструкций деревянного дома.

Пиломатериалы

Какую крышу возвести на деревянном доме

Специалисты рекомендуют возводить крыши в виде следующих конструкций:

• стандартной двухскатной;
• четырехскатной;
• многошипцовой.

Такая конфигурация позволяет удалять с кровли дождевую воду, а снеговые массы под собственным весом сами сползают с нее. Преимуществом такой крыши является свободное чердачное пространство, наличие отличной термоизоляции, большие кровельные свесы, благодаря которым возможно выведение атмосферных осадков далеко от стен.

При сравнении с разными устройствами кровель видно, что строение крыши деревянного дома кардинально от них отличается. В случае ошибок при монтажных работах придется понести дополнительные расходы.

Самым экономичным вариантом будет строительство двухскатной крыши (прочитайте: «Как самому сделать двухскатную крышу»), однако, в большинстве случаев, домовладельцы останавливают выбор на четырехскатной кровле. Она не только защитит от непогоды, но будет надежной и респектабельной конструкцией. Такая крыша возводится из самой сложной стропильной системы, поэтому к созданию проекта нужно подойти серьезно, а за работу браться при наличии необходимых навыков.

Всего существует две разновидности четырехскатных крыш: вальмовые и шатровые. Вальмовая форма крыши деревянного дома выглядит в виде двух фасадных трапециевидных скатов и двух треугольных торцевых плоскостей (вальм). Наклон кровельных скатов может быть абсолютно разным, что придает кровле ломаную форму. В устройстве крыши дома не предполагаются фронтоны, а чердачные окна вставляются в кровельных скатах (прочитайте: «Красивые крыши домов — разнообразие вариантов»).

Особенностью шатровой кровли является пирамидальная форма, где все четыре ската одинаковы, а их вершины соединяются вверху. В стропильную систему входит четыре накосные (диагональные) стропила, которые соединяются в коньковом узле. Такая крыша лишена фронтонов и конькового прогона. Шатровая крыша, как правило, используется для небольших квадратных построек (прочитайте: «Шатровая крыша: конструкция и чертеж»).

Конструкция двухскатной крыши и ее элементы

Сегодня большой популярностью пользуются двухскатные крыши с жилым чердачным помещением (мансарда). Зачастую эти помещения обустраиваются как летние комнаты. Но также можно встретить и надежно утепленные крыши.

Элементы теплой двухскатной крыши:

• стропильная система – включает в себя опирающиеся друг на друга стропильные ноги (по парам). Расположение – на стенах; один уровень;
• два фронтона или зашитые стены – образуются они при пересечении стропильных ног (прочитайте: «Как сделать фронтон своими руками»);
• кровельный пирог – состоит из обрешетки, гидроизоляционного слоя, кровельного материала, пароизоляционной мембраны, утеплителя и элементов внутренней отделки;
• водосточная система;
• иные элементы, к примеру, смотровое окно в крыше. Прочитайте подробнее: «Устройство двухскатной крыши: элементы конструкции».

Формы крыш

Кровли скатных крыш бывают разных форм. Здесь стоит выделить:

• односкатные;
• двухскатные;
• четырехскатные (шатровые и вальмовые);
• ломаные.

Наиболее распространены двухскатные и четырехскатные вальмовые крыши Самый распространенный вариант — это двухскатная или четырехскатная вальмовая крыша. Первая требует устройства фронтонов. Ломаные актуальны при возведении мансарды. Сначала стропила идут под крутым углом, а потом под меньшим. Такая технология позволяет поднять потолок мансардного помещения. Также рекомендуем прочитать про стропильную систему полувальмовой крыши.

Как собрать стропильную систему крыши своими руками: монтаж на видео

Стропильная система крыши своими руками может быть собрана толкьо в том случае, если мастер обладает достаточными знаниями по устройству этой конструкции. Монтаж стропильной системы крыши начинается с проведения расчетов потенциальных нагрузок. перед тем как собрать стропильную систему крыши, таким образом чтобы получить надежную, прочную и долговечную кровлю, необходимо не только правильно выбрать тип стропил и фермы, но и точно все соединить, учитывая при этом силы, воздействующие на конструкцию, которые могут привести к сжатию, растяжению или изгибу стропил.

Ферма устраивается следующим образом: стропила образуют треугольник с острыми углами, конек и затяжка которого поддерживаются бабкой. Концы затяжки служат опорой двум подкосам с каждой стороны.

Одно из основных требований к прочности конструкции — надежное сцепление. Угловые соединения рекомендуется закрепить металлическими скобами. Ими же скрепляются стропила с каркасом стен дома, чтобы сильные порывы ветра не смогли поднять крышу.

Толщина бруса (доски) зависит от массы кровли, длины стропильной ноги и расстояния между стропилами. При установке нужно внимательно следить за тем, чтобы стропильные ноги располагались на одной горизонтали.

Простейшую стропильную систему возводят следующим образом. Сначала выполняют шаблон, чтобы подобрать угол при монтаже стропильной системы.

Стропильные фермы вырезают по изготовленному шаблону и собирают.

Вся система состоит из двух стропильных ног и поперечной перекладины (основания), скрепленных саморезами. Чтобы конструкция не шаталась, в коньке прибивают три гвоздя.

Сначала устанавливают балку в торце здания. Ее поднимают на высоту, устанавливают перпендикулярно стене, проверяя вертикальность положения уровнем. Затем монтируют ферму с другого края каркаса дома и между их коньками протягивают шнур. Эти крайние фермы крепят подпорками с двух сторон.

Устанавливают стропила, временно закрепляя их и обрезая все лишнее, подгоняя под необходимый размер и точное соединение. Нижняя часть должна выходить за пределы каркаса дома не менее чем на 500 мм, чтобы вода стекала со склона крыши, не попадая на стены.

После установки крайних, собирают остальные стропильные фермы с интервалом 50-100 см, ориентируясь по натянутому шнуру.

Чтобы стропила не изменили своего положения, их временно скрепляют досками или металлическими полосами-раскосами.

Стропильную систему закрепляют с помощью поперечных планок и подпорок.

После установки стропильной системы, приступают к устройству обрешетки из деревянных брусков небольшого сечения. Возможен вариант установки, когда после крепления крайних стропильных ферм между ними не натягивают шнур, а вставляют коньковую доску.

Монтировать конструкцию можно на земле, а потом с помощью техники установить уже готовые блоки наверху.

Посмотрите стропильную систему крыши на видео, которое демонстрирует процесс монтажа конструкций:

Особенности проектирования

Разрабатывается стропильная система крыши в процессе проектирования дома. Также составление плана возможно во время ремонта кровли. Состоит процесс из нескольких этапов.

Расчет нагрузок

Выделяют несколько видов нагрузки, которая приходится на стропильную систему: снеговая, ветровая, материальная. В первом случае подразумевается нагрузка, зависящая от количества осадков зимой. При большом их количестве рекомендуют строить кровли с углом наклона от 45 градусов. Стандарты снеговой нагрузки представлены в СП 20.13330.2016.

Вычисляется снеговая нагрузка в соответствии с регионом, указанным в документе. Он обозначается римской цифрой в соответствии с нагрузкой кг на м²:

• I –80 кг;
• II – 120 кг;
• III – 180 кг;
• IV – 240 кг;
• V – 320 кг;
• VI – 400 кг;
• VII – 480 кг.

Ветровая нагрузка особенно важна при строительстве в степных и горных областях с сильными порывами ветра. А также в прибрежных регионах. Тогда крыши не должны превышать 30 градусов.

Далее нагрузка (S) вычисляется по формуле (без учёта коэффициентов сноса снега с крыши и термического коэффициента возможного таяния снега): S = Sg * µ . Поправочный коэффициент «мю» (µ) для крыши с углом уклона α равном от 25 до 60 градусов должен быть 0,7, для α = 25 градусов и менее – 1.

Ветровую нагрузку рассчитывают в соответствии с «ветровой картой» документа, где брали значение для снегового критерия. Там описано значение в кгс/м², которое нужно умножить на 1,4.

Выбор уклона

Планирование уклона начинают с изучения крыш зданий, расположенных на местности. Если определенный тип превалирует и нет следов постоянного ремонта, можно взять его за основу.

Уклон скатов обычно начинается от 10 градусов и доходит до 60. Но могут встречаться и более покатые варианты

Важно учитывать и материал, который применяется для этих задач. Чем он мельче, тем круче должны быть покаты

Если покрытие тяжелое, угол также должен быть больше, чем при легких материалах.

Сечение стропил

Сечение стропил начинается от 40 х 150 мм. Но может достигать 100 х 250 мм. Выбор сечения зависит от длины стропильной ноги и уклона ската крыши. Чем больше этот угол, тем больше и длина. Пиломатериал при этом должен обладать увеличенным сечением для достаточной прочности.

Составление схемы

Для стропил составляют точный чертеж, исключающий ошибки и недочеты проектирования. Любая неточность в подсчетах может привести к разрушению крыши. При разработке плана обязательно:

• выстраивают модульные оси с показателями толщины несущих стен;
• обозначают вентиляцию и трубопроводы с точным расположением;
• разрабатывают план расположения стропил с учетом типа стены.

Также вносят требования к креплениям к разным частям кровельной системы.

Конструкция скатной крыши

Чем больше будет перекрываемый пролет, тем больше должно быть сечение стропильных ног, дабы они смогли выдержать нагрузку от крыши.

Выбор конструкции скатной кровли зависит:

1. От величины перекрываемого пролета. Чем больше будет перекрываемый пролет, тем больше должно быть сечение стропильных ног, дабы они смогли выдержать нагрузку от крыши.
2. От уклона крыши строения. На крышах, которые имеют большой уклон (от 50 градусов), снег скапливаться не будет, а под воздействием силы притяжения будет падать на землю, исходя из этого, нагрузка на кровельные конструкции будет небольшой, поэтому можно использовать стропила с меньшим сечением.
3. От огнестойкости конструкции кровли. Для строений малой этажности (до двух этажей) конструкция чердачной кровли не должна терять целостность и несущую способность в условиях воздействия на нее открытого пламени огня от 15 минут (для металла) до 45 минут (для дерева).
4. От теплоизоляции кровли. Чем теплее крышу необходимо соорудить, тем большее сечение элементов кровли нужно использовать и тем больше будет ее общий вес.

В зависимости от того, какие будут условия эксплуатации скатной крыши, существуют следующие виды ее конструкции:

• деревянная конструкция;
• металлодеревянная конструкция;
• железобетонная конструкция;
• стальная конструкция.

Конструкционные различия каркасов – популярные конфигурации

Несмотря на высокий интерес к плоским крышам, лидером по популярности все-таки являются скатные кровли, к которым с некоторыми натяжками можно отнести и шатровые крыши. Поэтому при определении оптимальной конструкции преимущественно выбирают из следующих вариантов:

Односкатные

Такая конструкция является наклонной плоскостью, которая опирается на внешние разновысотные несущие стены. Ею снабжают хозяйственные постройки (гараж, веранда, сарай). Ее достоинствами считают простоту монтажа, экономичность и простоту ремонта. Недостатки: выбор такой крыши исключает устройство чердака; сильный ветер может сорвать даже хорошо закреплённую кровлю. Но современные материалы значительно повышают как красоту, так и прочность односкатных крыш частных домов – фото ниже показывает одно из решений, позволяющее сделать двухэтажный дом с мансардой.

Односкатная крыша в современном стилеИсточник houzz.es

Двускатные

Классические варианты крыши частного дома, надежно защищающие от непогоды в различных климатических условиях. Такие конструкции просты в монтаже и надежны в эксплуатации; для кровли можно подбирать любой материал. Основу составляют 2 ската (уклона), опирающиеся на две равновысотные стены.

Достоинства:

• Самоочищение от снега, маленькая вероятность протекания.
• Большой выбор доступных материалов при изготовлении.
• Возможность обустройства чердачного помещения.

Недостатки:

• Затрудненный монтаж из-за наклона кровли.
• Слабый элемент конструкции – ендова (внутренний угол в месте стыка скатов), на которую приходится максимальное климатическое воздействие.

Многощипцовая крышаИсточник vermonttimberworks.com

Комбинированные (многощипцовые)

Многощипцовые (ендовые) каркасы являются одними из самых сложных. Необходимость в такой конфигурации возникает, если особенность планировки здания не позволяет использовать более простую конструкцию. Особенностями многощипцовых форм считают:

• Сложный монтаж дополнительных пересечений, требующий профессиональных знаний и хорошей погоды.
• Дополнительные затраты материалов и времени, большое количество отходного материала.
• Чтобы исключить проблемы с появлением конденсата, проводится качественное паро- и гидроизолирование, обустраивается качественная вентиляция.

Вальмовые и полувальмовые

Вальмовая крыша состоит из четырех поверхностей (скатов). Два больших по площади ската имеют форму равнобедренной трапеции, два боковых – треугольные (вальмы). В полувальмовых кровлях (их еще называют голландскими) вальма принимает усеченный вид, из-за чего на торцах здания образуются свесы с маленьким вылетом и меньшим углом наклона.

Такие виды кровли для крыши частного дома сложны в конструкции и монтаже (требуют усиления стропильной системы), зато экономичны по расходу материала; они оправдывают себя в северных районах с сильными ветрами.

Вальмовая крышаИсточник roofsrustulsa.com

Шатровые

Крыша состоит из скатов в форме равнобедренных треугольников, сходящихся в одной точке. Такую конструкцию, подразумевающую возведение мансардного этажа, сложно проектировать; смягчающее обстоятельство – минимум расходных материалов. Аэродинамическая форма кровли помогает противостоять ветрам.

Особый класс крыш составляют круглые (купольные) крыши, повторяющие форму фигуры вращения. Подобные кровли можно увидеть на культовых сооружениях; они устанавливаются на стадионах, бассейнах, промышленных зданиях, верандах и зимних садах, и все чаще – в частном строительстве.

Сводчатые (арочные)

Сводчатая (арочная) крыша может проектироваться над мансардным помещением, холлом, зимним садом или входом. В основе помещают несущую конструкцию, выполненную из металла, бетона или дерева. Покрытием служит оцинкованная сталь, гонт (дранка), стекло, поликарбонат, прозрачный шифер. Такое решение практично и оригинально; покрытие устойчиво к ветру, а использование прозрачного материала позволяет экономить электроэнергию.

Сводчатая крышаИсточник superfb.site

Геодезические

Обычная купольная кровля создается на основе каркаса изогнутой формы.

Геодезическая купольная крыша позволяет получить конструкцию сферической формы без использования стропил и вертикальных упоров. Каркас монтируется из треугольных элементов, собранных из брусков. Между собой бруски соединяются металлическими соединителями; между рядами монтируется связывающий брус.

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.

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.

Увеличить несущие качества кровли можно с помощью смешанной стропильной системы

Устройство многоскатной кровли

Данная группа представлена крышами с числом скатов от 4 и более, направленными в сторону наружных стен. Верхний предел ограничен лишь бюджетом и фантазией застройщиков, проект может включать несколько фронтонных участков, врастающие друг в друга скаты, одно- или многоуровневые конструкции.

Элементы

Конструкция в любом случае является сложной и включает:

• Скаты – наклонные участки крыши, расположенные в одной плоскости и формирующие конфигурацию кровли при стыковке или пересечении друг с другом. Количество скатов напрямую влияет на сложность и стоимость проекта, в большинстве случаев эта величина является четной.
• Наружные ребра хребтов и внутренние ендовы – углы, образуемые на стыках смежных скатов. В зависимости от места расположения выделяют верхний горизонтальный коньковый прогон, диагональные ребра-вальмы и внутренние разжелобки ендовы. Последние нуждаются в усиленной герметизации и подпорках в верхней зоне.
• Карнизные свесы, защищающие фасад от осадков. О том, как обустроить карнизный свес односкатной крыши, читайте тут.
• Второстепенные системы и элементы, устанавливаемые с целью продления срока службы кровельных конструкции (водосточные желоба, аэраторы).

Остальные элементы стандартные, по аналогии с другим скатными разновидностями сложные крыши закрываются многослойным пирогом, при необходимости – утепляемым и вентилируемым (что относится к основным узлам и элементам скатной крыши?)

Особенности стропильной системы

Отличительными особенностями каркасов таких кровель являются:

• Высокая крутизна скатов. В домах с неэксплуатируемыми чердаками многоскатная крыша может иметь сравнительно малый угол, но чаще всего она имеет уклон от 45° и даже больше.

  Это объясняется как потребностью в быстром сходе снега (сложные крыши не рассчитаны на удержание толстого покрова в течение длительного времени), так и особенностями планировки дома (крутые скаты обеспечивают больше пространства под кровлей).

• Наличие множества ендов и наружных хребтов, нуждающихся в дополнительном укреплении и впоследствии – в надежной герметизации. Зоны сопряжения скатов подвергаются усиленным нагрузкам и не могут эксплуатироваться без подпорок (как минимум 1 вертикальная стойка при длине прогонов и стропил более 6 м), подкосов, затяжек и аналогичных элементов.
• Отсутствие горизонтального опорного бруса на наклонных участках. Ряд элементов стропильной системы привязывается не привычному мауэрлату, а диагональным стропилам, что существенно усложняет расчет.
• Высокая вероятность комбинирования разных типов кровельных систем и способов соединения узлов.
• Большое количество участков примыкания к вертикальным стенкам, проходным и доборным элементам.

Вне зависимости от типа кровли на проблемных участках стропильный каркас закрывается сплошной обрешеткой. Это, вкупе с причудливой формой крыши приводит к необходимости установки аэраторов в верхней зоне или принятии других мер по проветриванию пирога.

Планы конструкций с фото

Строительные нормативы относят к сложным крышам конструкции с числом скатов на площади в 100 м² от 5 и выше или меньшим количеством при наличии элементов с криволинейными поверхностями. В частности, ЕНиР «Кровельные работы» определяет сложными крыши шатрового, купольного или сводчатого типа, или совмещенные постройки с примыканием к таким конструкциям от 10% от общего периметра (как сделать шатровую крышу своими руками?).

Основные отличия проявляются в форме дополнительных скатов. В зависимости от этого параметра сложные крыши условно разделяются на вальмовые (с треугольными скатами и ровной линией фронтонов) и многощипцовые (с треугольными вертикальными вставками под двускатными выступами). Подробно о том, что такое вальма крыши, читайте тут.

Примеры фото сложных вальмовых конструкций приведены ниже:

Многощипцовые разновидности отличаются отсутствующей или малой протяженностью горизонтальных опорных участков

Помимо этого, различия проявляются в числе уровне скатов, их форме и симметричности. Максимальную сложность имеют комбинированные виды, совмещающие все типы скатов и имеющие многоуровневую конструкцию. Это же относится к крышам со скатами или элементами с криволинейными или ломаными поверхностями (как сделать ломаную крышу своими руками?)