Конструкция скатной крыши с деревянными стропилами

Толщина мауэрлата — 150-160 мм. Он может быть как цельным (по всей длине здания) так и частичным (брусья подкладываются только под стропильную ногу). Выполняя стропильные ноги с небольшим сечением, следует предохранять их от провисания решеткой из стойки, подкосов и ригеля. Стойки и подкосы делают из досок шириной 150 мм и толщиной 25 мм. При установке стропильная нога должна врубаться в в конец затяжки, а зуб при этом отодвигаться как можно дальше. Чтобы ее конец не скользил по затяжке и не скалывал ее, врубают ногу зубом высотой в 1/3 высоты затяжки, или шипом. Для усиления крепления стропил делают двойной зуб. Высота зубов может быть одинаковой, или высота первого зуба в 1/5 толщины затяжки, второго – в 1/3. Для первого зуба на затяжке готовят упор и шип, а на стропиле проушину; для второго — только упор. Для дополнительного крепления стропил используют хомуты или болты.

Подкосы с бабкой крепят врубкой, при этом бабке долбится гнездо, в подкосе вырубается шип, крепить такое соединение болтами или хомутами. Совмещение ригеля со стропильными ногами производят все той же врубкой, крепят болтом и нагелем.Составные части затяжки соединить зубом, металлической накладкой и болтами. С бабкой затяжка совмещается хомутом. Для защиты стены здания от осадков, крыша должна иметь свес — от 550 мм.

Устройство обрешетки

Для деревянной несущей конструкции под металлическую и черепичную кровлю кладется основание -обрешетка. Выполняют обрешетку из брусков или брусьев и досок , укладывая их перпендикулярно стропильным ногам. Для устройства сплошного настила можно применять древесно-стружечную плиту, шпунтованные или обрезные доски. Перед сборкой обрешетки смонтировать карнизный настил и обшить фронтовые свесы строганными досками. Обрешетка — будет нести всю нагрузку кровельного материала и в свою очередь давить на стропила. Крепить обрешетку к деревянным стропилам болтами или гвоздями. Обязательно чтобы стыки брусков, жердей и досок располагались в разбежку над стропилами. Расстояние между элементами разреженной обрешетки зависит от размеров кровельных материалов. Первый от конька обрешеточный брус следует сделать выше остальных на 10-35 мм.

В коньках и на ребрах кровли деревянные бруски устанавливаются на ребро, так чтобы они отстояли от дымовых труб на 130 мм. Обрешетка делают из следующих пород дерева: сосна, ель, пихта и осина. Влажность древесины меньше 12%. Защищают деревянные конструкции обработкой антисептическими составами: водорастворимыми составами на основе фтористых и кремнефтористых соединений натрия, а также препараты на основе борной кислоты и буры. Подойдут такие средства как — «Древесный лекарь» и «Биокс Универсал».

Для защиты древесины от возгорания наносят огнезащитные составы или пропитывают ее химическими веществами — антипиренами. Огнезащитные составы выходят в виде красок или паст из связующего вещества, наполнителя и антипирена. При использовании любых защитных составов необходимо учитывать ограниченный срок их действия и необходимость повторной обработки деревянных конструкций.

Последовательность операций при монтаже жесткой кровли:

Конструкция скатной крыши с деревянными стропилами

• Главная
• О сайте
• Магазин проектов
• Контакты
• Карта сайта

Стропильная система, как основа (несущий остов) любой скатной крыши, является сложной объемно-пространственной конструкцией, состоящей из множества элементов, соединений и узлов. Cхемы компоновки этих элементов подчиняются совокупности определенных правил, принципов и решений, регламентированных требованиями действующих норм и опирающихся на законы классических теорий строительной механики и сопротивления материалов.

В современной практике архитектурно-строительного проектирования зданий принято различать два основных вида (или конструктивных типа) стропильных систем: наслонные и висячие. Ключевыми элементами данных систем являются, соотвественно, наслонные и висячие стропила (стропильные ноги).

Отличия указанных типов стропильных систем друг от друга обусловлены различными статическими (и расчетными) схемами их работы, а также характером передачи нагрузок на опорные конструкции здания (несущие стены), что наглядно продемонстрировано на представленных ниже схемах (см. Рис.1 (а,б)).

Рис.1. Конструкция наслонной (а) и висячей (б) стропильных систем

Наслонная стропильная система

Наиболее надежный, экономичный и простой (в техническом плане) вариант деревянной стропильной системы.

Наслонные стропила могут использоваться в качестве несущих конструкций для любых типов скатных крыш – как односкатных, так и двухскатных (при любом угле наклона ската). При этом максимальная величина перекрываемого ими пролета (вдоль одного ската) составляет 7 метров, а расстояние между наружными несущими (ограждающими) стенами может достигать 16 метров.

Главной конструктивной особенностью наслонных стропил является наличие по их длине не менее двух опор, что в случае двухскатной крыши может быть реализовано только в тех домах, которые помимо наружных имеют еще и внутренние несущие стены или столбы (колонны). Простейшие конструктивные схемы наслонных стропильных систем двухскатных крыш представлены на Рис.2.

Рис.2. Конструктивные схемы наслонных стропильных систем

Висячая стропильная система

Висячая стропильная система может быть реализована только в двухскатных крышах. Ее силовой каркас формируется плоскими поперечными рамами, простейшая геометрическая схема которых имеет форму замкнутого треугольника, состоящего из пары стропильных ног и стягивающей их горизонтальной затяжкой.

В отличие от наслонных, висячие стропила имеют только одну опору под нижнем концом – в зоне опирания на ограждающие стены здания. Верхними концами стропильные ноги как бы «упираются» друг в друга, что достигается посредством их шарнирного соединения в коньке. Простейшие конструктивные схемы висячих стропильных систем приведены ниже на Рис.3.

К данному типу стропильных систем прибегают в том случае, если в рассматриваемом здании (или отдельной его части) не предусмотрено внутренних несущих стен (столбов / колонн). По сравнению с наслонными, висячие стропильные системы гораздо более сложны в конструктивном плане, в связи с чем требуют больших трудозатрат при изготовлении и монтаже.

Рис.3. Конструктивные схемы висячих стропильных систем

Следует отметить, что настоящая статья носит общий характер и написана с одной лишь целью: показать какие бывают виды стропильных систем и чем они принципиально отличаются друг от друга. В следующих статьях мы более подробно поговорим о каждом конструктивном типе стропильных систем отдельно, рассмотрим основные принципы их расчета, проектирования и монтажа.

Скатные стропильные крыши

Скатная стропильная крыша является традиционной для гражданского строительства конструкцией. В зависимости от объемно-планировочного решения здания и его конфигурации в плане формы крыши весьма разнообразны: одно-, двухскатная (щипцовая), четырехскатная (вальмовая), полувальмовая (двух- и четырехскатная), шатровая, многощипцовая, мансардная (рис. 20.5). В связи с этим ребра сопряжения скатов крыши диктуют расположение стропильных конструкций. Для того чтобы правильно разместить их при проектировании, следует руководствоваться следующими правилами построения крыш в плане:

• применять одинаковые уклоны скатов, при этом все ребра пересечения скатов в плане располагаются по биссектрисам углов, образованных пересекающимися карнизными линиями (в здании с прямоугольной формой плана соответственно под углом 45°);
• проводить линию конька здания через точки пересечения ребер и разжелобков;
• при построении плана здания сложной конфигурации проводить вспомогательную разбивку его в плане на элементарные прямоугольники, имея в виду, что верхний конек кровли будет располагаться параллельно продольной оси наиболее широкого из вспомогательных прямоугольников.

Различают три типа несущих конструкций стропил: наслонные, висячие и комбинированные (рис. 20.6).

Наслонные стропила (рис. 20.6, А) — балочная конструкция из системы параллельных наклонных балок (стропильных ног), опертых нижним концом на горизонтальный опорный настенный брус (мауэрлат), а верхним — на коньковый прогон, который опирают на стойки, установленные на внутренних несущих стенах или столбах. Для уменьшения рабочего пролета стропильных ног применяют подкосы, а для повышения жесткости всей стропильной системы применяют схватки. Шаг наслонных стропил 1,0-1,2 м.

Висячие стропила или фермы (рис. 20.6, Б) применяют при отсутствии внутренних опор. Их обязательным элементом служит затяжка, объединяющая нижние концы стропильных ног, иногда дополняемая схваткой или подвеской, уменьшающей пролет затяжки.

Для уменьшения количества ферм иногда прибегают к устройству комбинированных стропил (рис. 20.6, В). При этом фермы располагают шагом 3,0-3,6 м, объединяют их горизонтальными продольными ригелями, на которые опирают (а также на мауэрлат и коньковый прогон) промежуточные наслонные стропила шагом 1,0-1,2 м.

Поскольку самым распространенным материалом несущих конструкций скатных крыш служит дерево, для защиты деревянных конструкций от гниения чердачное пространство обязательно проектируют проветриваемым, устраивая слуховые окна в скатах и щипцовых стенах крыш (рис. 20.7). Все деревянные несущие элементы (стропильные ноги, стойки, подкосы) опирают на каменные стены не непосредственно, а через опорные брусья (мауэрлаты на наружных стенах, лежни — на внутренних), при этом опорные брусья и лежни изолируют от непосредственного контакта с кладкой прокладками из пергамина или рубероида.

Все опорные узлы стропильных конструкций располагают на 400 мм выше верхнего уровня чердачного перекрытия (рис. 20.8).

Места пересечения крыш вертикальными элементами (например, дымовентиляционным блоком) изолируют «воротниками» из оцинкованной стали при любом материале кровли (черепица, шифер или др.).

В чердачном пространстве устраивают беспрепятственный проход высотой не менее 1,6 м по уложенным на чердачное перекрытие ходовым доскам и переходам, снабженными ступеньками над выступающими поверх чердачного перекрытия элементами. При больших размерах здания чердак расчленяют на отсеки несгораемыми стенами (брандмаурами). Площадь отсеков определяется по СНиП 21.-01-97* «Противопожарная безопасность зданий и сооружений».

Жилые помещения в мансарде отделяют от холодного пространства чердака перегородками с утеплением из негорючих или трудногорючих материалов.

В городской застройке водоотвод со скатных крыш преимущественно проектируют наружным организованным. При этом воду со скатов направляют по специальным желобам и воронкам водосточных труб, расположенных с шагом не более 20 м вдоль фасадов и во всех выступающих и западающих углах здания. Сечение водосточных труб принимают из расчета 1,5 см 2 на 1 м 2 крыши. Желоба устраивают из кровельной стали и проектируют настенными (карнизными), выносными или подвесными (рис. 20.9).

Лучшими эксплуатационными качествами и долговечностью отличаются конструкции настенных желобов. Традиционные конструкции желобов, воронок и водосточных труб из кровельной стали в мягком климате вытесняются коррозиестойкими конструкциями из пластмасс. Во избежании морозного разрушения системы наружного водоотвода и образования на карнизных свесах и в водосточных трубах наледей и сосулек целесообразно предусматривать в зимнее время систему подогрева карнизных узлов.

Основанием кровли скатных крыш служит обрешетка под все виды листовых и плитных материалов (за исключением этернитовых плиток), прибитая к стропильным ногам и кобылкам. Обрешетка, как правило, бывает разряженной с шагом брусков, зависящим от прочности, жесткости и размеров изделий для кровли. Однако в местах сопряжений скатов — в разжелобках, вдоль карнизов, а также вдоль коньков и накосных ребер обрешетку выполняют сплошной.

В пониженных сопряжениях скатов (лотки, ендовы), а также вдоль карнизов помимо сплошной обрешетки в кровлях из изделий с малой герметичностью сопряжений (например, волнистой асбестофанеры) до укладки основного кровельного материала в целях защиты от протечек устанавливают покрытие из стальных листов.

Детали устройства скатных крыш с кровлями из традиционных материалов даны на рис. 20.10 и 20.11.

Относительно новым кровельным материалом стала цементно-песчаная черепица с рядовыми элементами размером 420×330 мм, фронтальными, коньковыми, вентиляционными и др. изделиями. Чаще всего в конструкции крыш из цементно-песчаной черепицы под одинарной или двойной обрешеткой (обрешетка и контробрешетка) располагают паропроницаемую изоляционную пленку для зашиты чердака от попадания снега и пыли (рис. 20.12).

Элементы стропильной системы – из чего состоит конструкция, правила устройства

Для обеспечения надёжности крыши при её обустройстве наибольшее значение имеет прочность несущих систем, функцию которых главным образом выполняют стропильные конструкции. Устройство скатной кровли может быть различным, в зависимости от типа и тяжести кровельного покрытия.

Разновидности стропильных систем

Различают несколько типов стропильных сооружений, в частности:

• наслонные;
• висячие;
• комбинированные.

Каждый из указанных вариантов имеет свои отличительные характеристики и особенности. В зависимости от разновидности конструкции, элементы стропильной системы также могут различаться. Однако во всех случаях основным предназначением стропил является обеспечение надёжности кровли по отношению к различным нагрузкам.

Нагрузки на кровельное покрытие, в свою очередь, также подразделяются на несколько типов:

• Постоянные, куда относится вес самой кровли со всеми её составляющими.
• Временные, такие как дождь, снег, ветровые порывы, вес рабочих, выполняющих кровельные работы и т. д.
• Нестандартные, например, возникающие при землетрясениях и прочих непредвиденных ситуациях.

Поскольку основная часть нагрузки в любом случае выпадает на стропильную кровельную систему, необходимо как следует позаботиться о её прочности и надёжности. Грамотное устройство кровли из стропил является гарантией долговечности крыши в целом. Важным при этом является правильный выбор разновидности несущих сооружений, а также материалов для их изготовления. С этой целью стоит более подробно рассмотреть основные типы стропильных систем – что входит в них, каковы их основные характеристики, особенности монтажа и прочие технологические свойства.

Стропильные конструкции наслонного типа

Такие системы устанавливаются на кровлях домов, в которых имеется несущая средняя перегородка либо промежуточные опоры столбчатого типа. Стропила при этом представляют собой наклонные балки, упирающиеся внизу в несущие внешние стены, а вверху – в коньковый прогон. Опорой для самого конькового прогона служат вертикальные стойки, упирающиеся во внутреннюю несущую стену.

Подобная конструкция стропильной системы обуславливает то, что она функционирует исключительно посредством изгиба. При необходимости сооружение дополнительно укрепляется подкосами, затяжками и вспомогательными ветровыми элементами.

Главным достоинством наслонной системы стропил является облегченность её структуры при любой ширине здания, что позволяет обойтись минимальным количеством материалов. Помимо этого, благодаря постоянной сквозной вентиляции, в конструкциях такого типа предотвращаются гнилостные процессы, что обусловливает длительный срок их эксплуатации.

В значительном числе случаев стропильные системы наслонного типа изготавливаются из дерева, что связано с несколькими причинами:

• Устройство стропильной системы крыши из деревянных элементов обходится значительно дешевле по сравнению с прочими материалами.
• Конструкция скатной крыши с деревянными стропилами легче по весу, а значит, оказывает меньшую тяжесть на фундамент и стены.
• Деревянная стропильная система кровли более проста в монтаже.
• Зачастую прочие внутренние конструкции крыши также изготавливаются из дерева. В результате, сборка стропильной системы деревянной крыши из того же материала облегчает соединения между элементами, являясь наиболее приемлемым вариантом.

Деревянные элементы наслонной системы

Если же говорить о том, что входит в стропильную систему наслонного типа, то основные элементы здесь следующие:

• стропильные ноги;
• мауэрлат;
• подкосы;
• стойки;
• лежни;
• распорки;
• коньковая балка (прогон).

Помимо этого, для устройства скатных крыш по деревянным стропилам используется ряд дополнительных приспособлений и элементов, таких как болты, скобы, нагели, металлические пластины и т. д.

Висячие стропильные системы

Такие конструкции имеют только две точки опоры, которыми они упираются к стенам здания, и выполняют свою функцию посредством изгиба и сжатия. Нагрузка, падающая на подобное устройство, довольно велика, и часть ее передается на стены. С целью уменьшения тяжести, падающей на стропила и стены, у основания стропильных ног обычно монтируется затяжка, выполняющая одновременно функции балки перекрытия.

В простейшем случае стропильная система висячего типа состоит из стропильных ног, мауэрлата и дополнительных связующих конструкций. Стоит отметить, что в названиях элементов стропильных систем используется строительная терминология, знакомая далеко не всем. Стропильные ноги – это те же самые балки, часто называемые просто стропилами. Они образуют основной каркас несущей конструкции кровли. Мауэрлат представляет собой бревно или брус, который может изготавливаться из различных материалов, и служит крайней нижней опорой для стропил. В случае стропильных сооружений висячего типа он укрепляется железобетонным поясом для придания большей прочности.

Висячие стропильные системы обладают следующими достоинствами:

• высокая жёсткость конструкции;
• простота проектировки и монтажа;
• отсутствие в структуре стропильного сооружения сложных узлов и механизмов.

Конструкции из стропил висячего типа чаще всего находят применение для нежилых строений, либо для жилых зданий с двускатными крышами.

Комбинированные стропила

В ряде случаев в строительстве приходится иметь дело с обустройством стропильных систем для многоскатных, ломаных и прочих сложных кровель. Такая работа довольна сложна и требует особого мастерства и умения. Обычно в подобных ситуациях используется чередование висячих и наслонных стропильных конструкций.

С целью повысить жёсткость сооружения снизу от конькового прогона производится установка стойки с подкосами. В результате, промежуток между боковыми опорами становится возможным увеличить до 10-12 метров.

Устройство элементов стропильной системы

Крепление нижних частей системы стропил производится к мауэрлату, который, в свою очередь, устанавливается и крепится к верхней поверхности несущих стен. Для прочной фиксации мауэрлата к стене в ней производится установка резьбовых шпилек, на которые он насаживается, закрепляясь посредством гаек. Вместо шпилек для монтажа мауэрлата иногда используются анкерные болты.

Диаметр бруса для мауэрлата обычно составляет 18-20 сантиметров. Важно отметить, что между стенами и мауэрлатом необходимо присутствие гидроизоляции.

Другим важным элементом для монтажа стропильной системы является коньковый прогон. К нему стропильные конструкции крепятся в своей верхней части. Сам же прогон в концевых частях чаще всего фиксируется к торцевым стенам строения. Фактически, посредством конькового прогона стропильные ноги соединяются в верхней части в единую конструкцию. Поэтому прочность его имеет особенно большое значение, а монтаж должен производиться на основании точных расчётов, с соблюдением всех технологических правил.

Если в соответствии с проектом в поперечных стенах строения имеются некоторые интервалы, тогда возникает необходимость в использовании дополнительных опор, таких как подкосы, шпренгели и стойки.

При обустройстве стропильной системы кровли следует уделить существенное внимание силе ветровых нагрузок, выпадающих на кровельные фронтоны. Поскольку при прямом воздействии сильных порывов ветра фронтоны принимают на себя довольно значительную нагрузку, это может в определённой степени повлиять на прочность кровельной конструкции. Поэтому уместным будет уменьшить на них давление ветра, установив диагональные связующие элементы. Их функцию могут выполнять доски сечением в 3-4 сантиметра, монтаж которых произведён к основанию стропильных ног.

Особо тщательное внимание требуется при обустройстве стропильных сооружений для сырых деревянных срубов, поскольку в этом случае материалу требуется усадка. Одним из возможных вариантов является выжидание необходимого времени для высыхания древесины, однако в сырое время года на это может потребоваться довольно значительный срок, а отсрочка строительства возможна не всегда. Оптимальным решением в таком случае может послужить установка скользящих опорных конструкций, либо компенсаторов усадки – винтовых домкратов.

Монтаж скользящих опор технологически более прост и может быть осуществлён собственными силами, в то время как установка винтовых домкратов должна осуществляться только специалистами с высокой квалификацией (требует высокой точности производимых расчётов и работ).

Свойства материалов, из которых изготавливаются конструкции

Выше уже было отмечено, что дерево является одним из самых распространённых материалов при обустройстве стропильных систем, что связано с его низкой стоимостью, лёгким весом и простотой в монтаже. Наряду с этим, деревянные стропильные конструкции имеют и свои недостатки: они менее прочны и долговечны по сравнению с металлическими, могут впитывать влагу, а значит изменять некоторые свойства даже после усадки. Для компенсации последнего фактора наилучшим вариантом является использование скользящих креплений и опор.

Стропильные сооружения нередко изготавливаются также из других, более прочных материалов. Наибольшее распространение среди них имеют металлические и железобетонные конструкции. Конечно, они значительно прочнее и надёжнее деревянных, однако вместе с тем во много раз превышают их по весу. По этой причине, монтаж и крепление таких стропил является достаточно трудоёмким процессом. Ещё одним минусом является то, что если конструкция уже готова, очень трудно вносить в неё какие-либо изменения и корректировки.

Железобетонные и металлические стропила оказывают значительную тяжесть на фундамент и несущие конструкции, а потому применение их возможно только для прочных каменных или бетонных строений.

В последнее время на рынке строительства появились также полимерные изделия для обустройства стропильных систем, однако этот вариант пока новый и не испытанный временем. Ввиду отсутствия достаточного опыта по использованию таких стропил, нужно как следует подумать, прежде чем выбирать их для обустройства кровли.

Как видно, при выборе материала для устройства стропильной системы необходимо основательно взвесить все плюсы и минусы тех или иных вариантов. Правильный выбор стропил служит гарантией того, что кровельное покрытие будет иметь надёжную и прочную основу, способную прослужить долгие годы без каких-либо проблем в процессе эксплуатации.