Что такое стропила? Это система скатной крыши, состоящая из наклонных балок, вертикальных стоек и подкосов. Общей геометрической фигурой конструкции, обеспечивающей максимальную устойчивость, является треугольник. По виду эти конструкции делятся на висячие и наслонные. У них есть как преимущества, так и недостатки.
Наслонные и висячие
Наслонные стропила.
Элементы стропил опираются на стены здания, а средней частью – на обвязку промежуточного значения, что, естественно, предполагает конструкцию дома со средней стеной, либо ее устраивают из столбов на чердаке.
Подобные стропила позволительно устанавливать в собственных домах, где чердачные помещения не превышают ширины в 6,5 м. А дополнительные опоры позволят ее увеличить. Плюсом такого типа является легкость конструкции.
Концы стропил опираются на мауэрлат – опорный элемент, сделанный по периметру. В этой роли выступает верхний венец дома, изготовленный из бруса или бревна. Он может выполняться по всему периметру дома или же только под стропила. Если же дом построен из кирпича, то опорный брус должен быть скрыт кирпичной кладкой. Между двумя фактурами выкладывается слой гидроизоляции, которого на сегодняшний день великое множество.
Конструкция висячих стропил должна быть предназначена для легких строений, ибо «ноги», работающие на сжатие, могут “распирать” стены. Стропила в этом случае подвергают обвязке снизу, монтируя металлическую или деревянную затяжную конструкцию. Если обвязка расположена выше основания, она должна быть еще надежнее.
Если предполагается делать пролеты более 8 м, то в конструкцию стропил монтируют стойку с подкосами. В этом и их основное достоинство – способность перекрытия большого расстояния пролетов.
Для того чтобы собрать верхние концы стропильной конструкции, делается коньковый прогон. Он обязателен для устройства любой крыши, которая предполагает скатный вариант.
Определения расчета нагрузки для стропил
Чтобы правильно рассчитать расход материала и безопасность монтажа, а затем и эксплуатации крыши, мастера должны выяснить много разных факторов, предшествующих работе. Главным станет определение временных и постоянных нагрузок на стропильную систему.
К временным относят:
- ремонт крыши и выхода людей;
- обслуживание кровли, чистка снега, дымоходов и прочее;
- погодные условия: осадки, сейсмическая нестабильность, ветер.
К постоянным нагрузкам относят удельный вес дома и конструкцию крыши в целом. Мастера или конструкторы типового проекта дома не забудут учесть климатические условия региона, и, опираясь на них, выберут тип крыши и, соответственно, конструкцию стропил. На это есть специальные таблицы, по которым будет найдена «формула» оптимального решения.
Расчет материала для монтажа стропильной системы
Приблизительное сечение для деревянных элементов остова крыши должно быть подогнано под следующие размеры:
- мауэрлат – брус от 100*150 мм;
- ендовы и диагонали – 100*200 мм;
- стягивающие балки – 50*150 мм;
- стойки, ригели – от 100*200 мм;
- доски подшивочные – 25 мм.
Перечень неполный, более охватывающую информацию можно найти в паспортах предполагаемых строений и в зависимости от конструкции крыши по индивидуальному проекту.
Необходимые действия, осуществляемые до монтажа стропильной системы, включают в себя следующее:
- Вся деревянная конструкция обрабатывается средствами химической промышленности от возгорания, плесени, грибка и насекомых.
- Части, непосредственно соприкасающиеся с кирпичной кладкой или бетонными блоками, должны подвергнуться осмолению либо иному виду гидроизоляции.
- Все крепежные элементы должны быть обработаны антикоррозийными составами либо уже быть такими на стадии покупки.
- Во время монтажа стропила, попадающие в дымоход или вентиляцию, должны быть подрезаны на концах. На место этих кусков устанавливают распорки аналогичного сечения.
Необходимые инструменты и материалы
К ним относятся:
- собственно брус для конструкции;
- топор;
- пила электрическая;
- рубанок;
- шнур или веревка;
- анкерные болты;
- скобы, заточенные с двух сторон;
- саморезы или гвозди. Нужны будут лишь для того, чтобы прихватывать обвязку. Для капитального крепежа они не годятся.
Обустройство крыши может идти с применением многих технологий, но суть стропильной системы одна – расположить брусья концами по периметру и сделать соответствующую обвязку.
После всех проведенных предосторожностей с деревянными элементами, проверяют основание крыши на предмет защищенности от влаги. Если это нужно, на верхние венцы стелят второй слой рубероида или иного изолятора. Либо мауэрлат обмазывают битумной мастикой и крепят к стенам посредством стальных анкеров.
Затем выставляют коньковый прогон, который в соответствии с проектом крыши должен делить конструкцию стропильной системы пополам. Впоследствии, когда покрытие крыши финишными материалами будет готово, прогон станет некой меткой для установки конька.
После этого начинается с краев, то есть на противоположных концах дома. Делается это для того, чтобы проверить параллельность граней бруса с помощью натяжного шнура. Если этого не произошло, можно говорить о нарушении технологии возведения стен. Запилы на концах бруса делают строго по диагонали, чтобы прилегание к мауэрлату и коньковому брусу было идеальным. Чтобы еще более усилить надежность крепления, можно прибегнуть к помощи металлических пластин или уголков.
Затем, убедившись в том, что крайние ноги удовлетворяют требованию, крепятся средние стропила, и также проверяются на наличие расхождений.
К мауэрлату стропильная система притягивается с помощью скрутки из проволоки сечением 6 мм.
Делается это достаточно жестко, ибо не допустимы никакие расхождения с мауэрлатом. Прижим осуществляется уголками или пластинами.
Шаг определяется длиной деревянных элементов – чем толще и длиннее брус, тем больше шаг. К примеру, для бруса сечением 100*250 мм потребуется расстояние в 2150 мм от соседнего.
Изгибы и сжатия в конструкции неизбежны, поэтому помимо жесткого крепления нужно сделать обвязку. Она ведется такими же материалами, снизу или у конькового прогона. Чем надежнее будет обвязка, тем меньше шансов развалиться крыше. Особенно это будет неприятно, когда дом уже станет жилым. Кстати, крепкая обвязка, выполненная внахлест с креплением из болтов, может служить дополнительным перекрытием для обустройства чердачного помещения.
Также технология установки стропильной системы включает в себя горизонтальную схватку – набивание бруса строго параллельно мауэрлату. Работает этот элемент при возникновении нагрузок на кровлю – снег, а также при неучтенных факторах проседания фундамента, т. е. аварийный вариант.
Процесс монтажа стропильной системы можно ускорить, если сделать заранее заготовки ферм тут же на крыше. Но такую технологию могут позволить себе лишь мастера, имеющие дело с возведением крыш не в первый раз.
Стропила: подведение итогов
Спешить мастерить систему стропил своими руками не стоит – все должно быть выверено тщательно, ибо крыша – самый важный элемент дома. Нужна большая работа по расчету и формулам относительно самого материала для стропил. Если к этому отнестись халатно, не стоит ждать от собственного дома долговечности.
А уж от переделок в случае неудачного монтажа крыша и вовсе может поехать. И в прямом, и в переносном смысле. Поэтому, если мастер в состоянии сделать простую беседку, это не значит, что возведение стропильной системы будет ему по плечу, но не боги горшки обжигают – пробовать стоит.
Из этой статьи вы узнаете, что такое стропильная система и стропила, какие бывают разновидности кровли. Мы рассмотрим устройство стропильной системы крыши , разновидности крыш, достоинства и недостатки самых популярных видов. Также статья расскажет об альтернативе деревянной стропильной системе.
Стропильная система - это конструкция, которая поддерживает кровлю, защищает дом от ветра и осадков, и в некоторых случаях создаёт дополнительное пространство (чердак, мансарду). О том, из каких элементов она состоит, какие бывают разновидности устройства этой конструкции, рассмотрим более детально.
Виды стропильных систем
Разновидностей систем устройства крыши существует очень много. Условно их можно подразделить на традиционные и индивидуальные. Для простоты восприятия мы раскроем несколько базовых терминов.
Стропила или стропильная нога - наклонный элемент, одно из рёбер ската крыши. Располагается от конька до опорной стены, либо до края (свеса) крыши.
Скат крыши - плоскость кровли, расположенная под углом к горизонту (как правило, от конька к стенам).
Конёк крыши - прямая, по которой стыкуются скаты (плоскости) кровли. Его проекция, как правило, проходит между двух несущих стен дома.
Мауэрлат - основание стропильной системы. Обвязка из толстого бруса или доски по несущим стенам.
Кобылка - элемент, удлиняющий стропила для устройства свеса крыши.
Мансардный этаж или мансарда - жилое помещение на чердаке дома, площадью меньше нижних этажей. Крыша имеет ломаную форму.
Традиционные стропильные системы
Наиболее простые и проверенные конструкции, для создания которых достаточно минимального уровня знаний и навыков. Конструкция традиционных систем сложилась исторически в течение многих веков, поэтому их можно назвать оптимальным решением для большинства случаев. При создании традиционной системы, для здания размерами не больше средних (до 80 кв. м), используется только необходимый минимум деталей, смонтированных интуитивно понятным способом.
Односкатная крыша
Стропильная система кровли, состоящая из одного ската, применяется только на временных и подсобных зданиях - гараж, сарай или пристройка, терраса, навес, козырёк. Для создания такой системы ряд стропил приподнимается с одной стороны (по опорной стене) на высоту от 1/10 (уклон 10%) до 1/3 (уклон 33%) от длины проекции стропил (расстояния между опорными стенами).
Свойства такой стропильной системы редко позволяют использовать её для жилых зданий из-за ограниченной площади ската, а значит и всего здания. Несмотря на самый малый расходкровельного материала, односкатная планировка наименее эффективно организовывает подкрышное пространство. Для того чтобы обеспечить достаточную несущую способность, используют мощные балки.
Двускатная крыша
Самый простой вид крыши для жилого дома. Стропильная система двускатной крыши представляет собой две плоскости, созданные стропилами, которые сходятся в коньке. В большинстве случаев скаты делают равными по размерам.
Достоинства:
1. Не требуется состыковка дополнительных плоскостей.
2. Меньший отход кровельного материала (отсутствует подрезка под угол).
3. Самый малый расход материала.
4. Самый малый суммарный вес всех элементов.
5. Мауэрлат устраивать необязательно.
6. Большое разнообразие вариантов - от бесчердачной кровли высотой 400 мм до полноценного мансардного этажа.
7. Разброс длины скатов - от 1 до 6 м.
Недостатки:
1. Распределение нагрузки на две несущие стены.
2. Вертикальный фронтон воспринимает значительную ветровую нагрузку.
3. Расход стенового материала для фронтона (как правило, он дороже кровельного).
4. Обычный внешний вид.
5. Двускатная кровля деформируется быстрее, чем четырёхскатная из-за меньшего пространственного раскрепления.
6. При большой снеговой нагрузке необходимы дополнительные опоры и уменьшение угла конька (сделать его более острым)*.
* - уменьшение угла конька возможно только путём увеличения высоты подчердачного пространства, т. к. несущие стены неподвижны.
Скаты чаще всего имеют равные размеры, но встречаются и неравноскатные крыши. Оптимальный угол конька - 90°. Двускатная стропильная система подходит для любых зданий, с облегчённым кровельным материалом (все современные материалы -металлочерепица, профиль, шифер и т. д.).
Четырёхскатная крыша
«Производная» от двускатной крыши. Стропильная система четырёхскатной крыши сложилась исторически. Из-за применения в качестве кровельного материала глиняной черепицы, которая имеет большой вес, возникла необходимость распределения нагрузки по всем стенам и углам здания. При опоре концов стропил на мауэрлат, к ним наращивают кобылки для увеличения вылета крыши и водоотвода.
В этой вариации двускатная стропильная система получает два дополнительных ската. Иными словами, фронтон заменяют скатом крыши, который имеет треугольную форму и называется «вальма». Именно поэтому четырёхскатные крыши чаще всего являются вальмовыми.
Достоинства (в сравнении с двускатными):
1. Значительно большая несущая способность.
2. Пространственная жёсткость стропильной системы.
3. Нагрузка распределяется на четыре несущие стены.
4. Замена стенового материала кровельным - меньше нагрузки на фундамент.
5. Гашение ветровой нагрузки на фронтон наклонным скатом (вальмой).
6. Способность выдержать кровельный материал и снеговую нагрузку значительного веса.
Недостатки:
1. Требуется развитый навык плотника.
2. Обязательное устройство мауэрлата.
3. Больший расход материала стропильной системы.
4. Больший расход кровельного материала (угловая подрезка).
5. Больший суммарный вес всех материалов.
6. Часть чердака недоступна из-за вальмы.
Стропильные системы, которые имеют более 4-х скатов, называют многоскатными. Они принципиально повторяют систему четырёхскатной крыши, но проектируются индивидуально, исходя из особенностей здания.
Индивидуальные стропильные системы
В случае, когда здание имеет сложную форму в плане или сложную планировку подчердачного пространства, стропильная система превращается в сложный конструктивный элемент с комбинированными функциями. Возведение таких систем требует высокого мастерства плотника и понимания распределения нагрузки в процессе эксплуатации. Мы рассмотрим наиболее распространённые случаи комбинированной кровли.
Мансардная стропильная система
Самая простая из индивидуальных. В основном применяется при реконструкции здания - надстройке дополнительного этажа. В этом случае между несущих стен перекидываются балки, которые служат основой перекрытия и затяжкой одновременно. По балкам устанавливается ряд вертикальных стоек высотой от 1,5 до 2,5 м. По верху балок устраиваются скаты крыши и конёк.
Преимущество такой организации чердака:
· комбинация функций помещения;
· уменьшение площади кровли, несущей снеговую нагрузку;
· расширение жилой площади дома.
Вальмовая стропильная система
Как было сказано, вальма - треугольный скат вместо фронтона двускатной кровли. Поэтому вальмовой она называется по принципу устройства. Например, в случае, когда такой скат устраивается только с одной стороны, такая кровля называется вальмовой трёхскатной. Принцип её устройства описан в разделе о четырёхскатной кровле.
Частный случай вальмы - полувальма. Фронтон и вальма пересекаются выше уровня перекрытия. Практического смысла в таком решении нет (кроме незначительного снижения ветровой нагрузки), но здание приобретает интересный внешний вид. Комбинация вальм, козырьков и мансардных окон создаёт эффектный внешний вид.
Ещё одни частный случай вальмовой кровли - шатровая. Крыша имеет четыре ската-вальмы, которые сходятся в одной точке. Такая крыша не имеет конька и подходит только для домов квадратной формы в плане.
Купольная и сводчатая кровли
Применяются при исторической отделке, в зданиях, представляющих художественную ценность. Стропильная система в виде купола или ангара, колпака башни или волнообразная - сама по себе произведение искусства. Здесь потребуется не просто понимание нагрузки, но и кропотливые вычисления с учётом климатических условий, особенно ветровой и снеговой нагрузок.
Материал для крыши
С кровельным материалом определиться довольно просто - исходя из внешнего вида. Но к выбору материала для стропильной системы следует подойти более тщательно. Традиционно её принято создавать из дерева. Это вполне объяснимо, учитывая свойства этого материала - малый вес, лёгкость обработки, относительно невысокая стоимость. Однако дерево имеет существенные недостатки, которые отрицательно сказываются на всей конструкции:
1. Усушка. Со временем любой деревянный материал рассыхается, при этом увеличиваются размеры посадочных мест метизов. В результате крепления ослабевают. Именно поэтому при возведении стропильной системы рекомендуют использовать не гвозди, а шурупы (саморезы).
2. Подверженность гниению и поражению насекомыми. Увы, это судьба всех натуральных материалов. К тому же владельцы домов редко вспоминают о профилактической обработке дерева.
3. Относительно малая несущая способность. Дерево хвойных пород не держит существенных нагрузок на срез, смятие и излом.
Во многих случаях применение дерева становится нерентабельным и неудобным - чтобы обеспечить достаточную несущую способность, требуется слишком большое сечение элемента. Тогда стропильную систему выполняют из металла. Вот наиболее распространённые случаи применения стальной стропильной системы:
1. При значительных пролётах. Металлические фермы могут быть до 12 метров длиной.
2. При значительной нагрузке. Стальной рамный каркас выдержит кровлю даже из бетона.
3. При строительстве монументальных сооружений (храмов, вокзалов, музеев). Когда требуется ограждение больших пространств, например, подкупольных - используют стальные фермы, рассчитанные индивидуально. Помимо несущей способности здесь требуется продолжительный срок службы - от 100 лет.
4. Если предполагается повышенная влажность. Дерево при воздействии влаги теряет свойства во много раз быстрее, чем металл.
Правильно рассчитанная и собранная стропильная система - залог надёжности и уюта всего дома.
Виталий Долбинов, рмнт.ру
http ://www .rmnt .ru / - сайт RMNT .ru
Стропило - это часть несущей системы скатной кровли, которая не используется в единственном экземпляре, а применяется в качестве стропильной конструкции. Состоит эта часть из вертикальных стоек, наклонных стропильных ног и наклонных подкосов. Если есть необходимость, то стропила укрепляются по нижней части к подстропильным балкам.
Что такое стропило
Стропило - это элемент, который ложится в основу целой системы, он состоит из наклонных подкосов, наклонных стропильных ног и вертикальных стоек. Опора осуществляется в деревянных рубленых постройках на венцы. А вот если речь идет о каркасных постройках, то опирание производится на обвязку сверху, тогда как в каменных домах они устанавливаются на мауэрлат, который представляют собой брусья максимальная толщина которых составляет 160 мм. Мауэрлат может располагаться по длине здания или находиться только лишь под стропильной ногой. В том случае, когда имеет сечение незначительной ширины, элементы со временем провисают. Для того чтобы исключить данное явление, следует использовать решетку, которая имеет в составе подкосы, стойки и ригели.
Для подкосов и ригелей применяются доски, ширина которых может составить 150 мм, тогда как толщина равна 25 мм. Для фиксации стропильной ноги используется затяжка, которая связывает нижние части стропильных ног. При скольжении по затяжке конец элемента может нарушить целостность. Для того чтобы исключить скольжение, стропильную ногу необходимо укрепить с затяжкой методом врубки. Стропила должны быть удалены от края на 400 мм.
Необходимость использования
Все это используется для того, чтобы придать крыше качества устойчивости при воздействии высоких нагрузок. В последствие кровля обретает свойства надежности, а стропила передают нагрузку от веса всей системы и снега на внутренние опоры здания. Если здание обладает небольшими пролетами, то следует использовать наслонные стропила. Если отсутствуют промежуточные опоры, то следует задействовать конструкцию из висячих стропил.
Где используются стропила
Стропило - это элемент, который является частью одной большой системы для упрочнения кровли. В зависимости от того, какими конструктивными особенностями будет обладать крыша, используются разные стропильные системы. При современном строительстве к стропилам и в целом предъявляются определенные требования, среди них:
- практичность;
- низкие затраты на монтаж и изготовление;
- долговечность;
- прочность;
- простота установки;
- функциональность; эстетичность.
Стропило - это элемент, который может использоваться в конструкциях односкатных, двухскатных и ломаных крыш. Эти элементы присутствуют и в В первом случае применяются стропила в виде балок, их опирание осуществляется на стены, довольно часто это позволяет сделать кровлю эксплуатируемой. Конструкция крыши в этом случае должна быть предварительно спроектирована, только так можно будет распределить нагрузку по используемой кровле. Стропило, значение которого упомянуто в статье, может использоваться и в двухскатной крыше, в этом случае система имеет треугольные фермы, которые располагаются под определенным углом. Ноги должны находиться на мауэрлате, при этом они дополнительно комплектуются ригелями и растяжками.
Если есть желание оставить пространство для обустройства мансарды, то следует выполнить ломаную крышу, стропильная система которой будет более сложной. В этом случае используется сразу несколько видов стропил. Стоит отметить, что очень оригинальной и привлекательной является конструкция крыши Судейкина. В этом случае стропила соединяются между собой, формируя четыре треугольных ската. Такая система подходит для квадратных заданий.
Что такое стропила с точки зрения конструктивных особенностей
Вы можете самостоятельно осуществить строительство крыши. Стропила в ее составе могут быть наклонными. В этом случае верхний узел фиксируется с помощью шарнира, а нижний - посредством плавающего соединения. Такие конструкции стропил в виде профильных систем принято называть безраспорными. В данной системе не происходит передача нагрузки на мауэрлат. Коньковое соединение выполняется максимально жестко, опора на мауэрлат происходит с помощью шарнира. В этом случае на стены передаются раздвигающие усилия. Данная система, которая объединяет висячие и еще называется гибридной. Перераспределение нагрузки - основной принцип работы данной системы. Вес кровли принимается стропилами ногами, которые соединены встык и работают на изгиб. При этом коньковый брус не является столь обязательным элементом, так как он почти бездействует.
Для справки
Распорные стропила, фото которых представлены в статье, должны обустраиваться с учетом качества выполнения Предварительно в изделиях следует просверлить отверстия, диаметр которых должен оказаться на один миллиметр меньше по сравнению с диаметром болта или шпильки. Если они будут излишне большими, то в процессе проведения работ может произойти повреждение мауэрлата.
Выбор материала
Слово стропило известно сегодня каждому строителю, однако не всякий домашний мастер знаком с тем, какой лучше материал использовать для изготовления данных элементов в конструкции крыши. В основе может лежать древесина, монолитные железобетонные конструкции или металл. В качестве последнего выступают оцинковка или сталь, в первом случае удается получить облегченные конструкции. При выборе материала специалисты советуют уделить внимание назначению постройки. При этом должны быть учтены и предполагаемые нагрузки на кровлю. Деревянные стропила используются наиболее часто, для этого подбирается качественный клееный брус или массив древесины. Для работ понадобятся не только пиломатериалы, но и плотницкие инструменты, а также элементы крепежа. Если вы решили применить клеенный брус, то он должен иметь ширину в пределах от 12 до 18 м, а вот цельные бревна и доски могут иметь любую конструкцию.
Стропильная система - это система скатной крыши, состоящая из стропил. Так же можно сказать, что - это каркас скатной крыши, её основа (скелет). Стропила выполняют несущую функцию в системе крыши. Вес от крыши через стропильную систему передаётся на несущие стены строения.
В зависимости от вида и типа строения крыши, в состав стропильной системы могут входить стропила, мауэрлаты, подстропильные горизонтальные балки (ригеля), прогоны, лежни и стойки на них, а так же подкосы и прочие элементы.
Виды стропил
По типу конструкций стропильные системы разделяют на:
- наслонные;
- висячие;
- шпренгельные системы (фермы).
Наслонные стропила
Наслонные стропила - это стропильные системы, в которых стропильные ноги опираются (имеют подпорки) в нескольких местах. Так, нижние концы стропил опираются на мауэрлаты , а в верхней части - на стойки, прогоны или подкосы. Как правило, это скаты с длиной стропильных ног от 4,5 м.
Наличие дополнительных опор (прогонов) позволяет равномерно распределить весовые нагрузки на несущие стены, а также значительно увеличить длину стропильных ног. К примеру, при наличии в стропильной конструкции двух прогонов (конькового и прогона по центру ската) можно увеличить длину стропильных ног до 12-15 метров.
Рисунок - :
В висячих стропильных системах , в отличии от наслонных, стропильные ноги опираются только на мауэрлаты расположенные на фасадных несущих стенах.
Рисунок - :
Опора стропил
Опора стропильных ног производится на:
- В деревянных брусчатых или же рубленых зданиях (срубах) - на верхние венцы;
- В каркасных строениях- на верхнюю обвязку;
- В каменных, монолитных и кирпичных домах - на мауэрлат (деревянные брусья толщиной от 100 до 200 мм).
Мауэрлат может располагаться по всей длине здания или подкладываться только под стропильную ногу. В том случае, если стропильные ноги в сечении имеют небольшую ширину, они могут со временем провиснуть. Чтобы избежать этого, необходимо применять специальную решётку, состоящую из стойки, подкосов и ригеля.
Для закрепления стропильной ноги применяется затяжка, связывающая нижние концы стропильных ног каждого стропила. При скольжении по затяжке стропильный конец может нарушить её целостность. Чтобы предотвратить скольжение, врубать стропильную ногу в затяжку рекомендуется зубом, шипом или тем и другим одновременно.
Кобы́лка - отрезок деревянной доски, применяющийся для удлинения нижнего конца стропильной ноги и расположения на нём свеса крыши или сплошной обрешётки, лежащей на карнизе.
Наро́жник - элемент кровельной системы здания, укороченная стропильная нога, поддерживающая участок ската между накосной стропильной ногой и свесом крыши.
