Виды и назначение стропильных систем

При строительстве дома большое значение имеет устройство крыши. Чтобы она была надежной и прочной, особого внимания требуют к себе ее несущие системы. Такими в гражданском строительстве являются стропильные конструкции.

Виды двухскатных стропильных систем

Виды двухскатных стропильных систем.

Они делятся на несколько типов:

  • наслонные;
  • висячие;
  • комбинированные.

Крыша является достаточно сложной конструкцией, состоящей из различных элементов. Самым главным требованием, предъявляемым к ней, является способность защитить от различных неблагоприятных факторов и выдержать различные нагрузки. Они бывают постоянными, временными и нестандартными.

К постоянным нагрузкам относится весь вес кровли (изоляционные слои, основное покрытие и крепежные элементы). Под временным видом понимают дождь, снег и ветровые нагрузки. В эту категорию также включается вес людей, выполняющих необходимые работы на ее поверхности. Для нестандартных воздействий характерно появление непредвиденных обстоятельств: колебания земной поверхности при землетрясении и др.

Основные нагрузки, главным образом, приходятся на конструкцию стропильной системы, поэтому так важно выбрать необходимые материалы, произвести правильные расчеты для стропил и в соответствии с технологией выполнить монтаж.

Устройство стропильных систем

Висячая стропильная система

Разновидности висячих стропил

Разновидности висячих стропил.

Основные элементы несложной конструкции такого типа:

  • стропильная нога;
  • мауэрлат;
  • дополнительные связи.

Основным признаком висячих стропил является возникающий между ними распор. Они имеют только две точки опоры (на стены здания) и работают на изгиб и сжатие. Такая стропильная система создает сильную горизонтальную распирающую нагрузку, часть которой передается стенам. Для уменьшения такого усилия у основания стропильных ног необходим монтаж затяжки, которая одновременно будет служить и балкой перекрытия. Чем выше от внешних стен она находится, тем больше сечение и надежней крепление такая балка должна иметь. Также для таких целей следует использовать укрепленный железобетонным поясом мауэрлат.

В процессе устройства получается стропильная ферма виде треугольника. В случае образования слишком большого пролета она может иметь дополнительные связи. Вверху висячие стропильные ноги можно соединить встык или вполдерева. В большинстве случаев применяются такие деревянные стропильные конструкции при наличии пролетов до 9 м. Уклоны для крыш под такой вид стропильной конструкции рекомендуется назначать в пределах 25º…45º.

Схема крепления стропил к мауэрлату

Схема крепления стропил к мауэрлату.

Преимущества использования висячих стропил:

  • высокая жесткость конструкции;
  • несложный монтаж для пролетов до 9 м;
  • простая схема расчета конструкции;
  • отсутствие сложных узловых соединений в системе.

Висячие стропила в большинстве случаев применяются для жилых домов с двускатной крышей, нежилых зданий (1-3 этажа), имеющих свободную планировку верхнего этажа либо с отсутствием каркаса или внутренних несущих продольных стен.

Наслонные несущие системы

Наслонная стропильная конструкция устанавливается в домах, имеющих среднюю несущую стеновую перегородку или столбчатые промежуточные опоры. Стропила в данном случае будут представлять собой наклонные балки, которые пятками упираются в наружные несущие стены, а опорой для верхушки служит коньковый прогон. В свою очередь коньковый прогон поддерживается вертикальными стойками, упирающимися на внутреннюю несущую стену.

Именно такое устройство позволяет этим элементам работать только на изгиб. Если при монтаже образовался слишком большой пролет, тогда деревянную конструкцию кровли дополняют подкосы, горизонтальные затяжки и дополнительные ветровые связи.

Разновидности наслонных стропил

Разновидности наслонных стропил.

Основным преимуществом данного вида стропильной системы является ее облегченная конструкция, независимо от ширины дома, так как требуется гораздо меньше пиломатериалов. Кроме того, она считается и наиболее долговечной, так как находится в условиях постоянного сквозного проветривания. Такой фактор препятствует возможному ее загниванию. Монтаж наслонной системы может быть выполнен с лежнем, с подкладками и со шпренгелями под стойку.

Деревянные стропильные системы включают следующие элементы:

  • стропильные ноги;
  • мауэрлат;
  • коньковый прогон;
  • лежни (подкладки либо шпренгели);
  • стойки;
  • подкосы;
  • распорки.

Рассмотрим подробнее значение каждого элемента для стропильной конструкции.

Наслонные стропила. Основными частями в системах такого типа являются стропильные ноги, принимающие на себя основные нагрузки и далее распределяющие их на наружные и внутренние опоры. Устанавливаются они при длине пролета от 4,5…6 м и выполняются из бревен, диаметр которых равен 18…20 см. При наличии дополнительной опоры можно увеличить ширину перекрытия до 12 м, а двух – до 15 м.

Пример закрепления узла опирания стойки

Пример закрепления узла опирания стойки.

У таких брусьев обычно стесывается верхний кант, что облегчает монтаж обрешетки. Чаще всего на изготовление стропильных ног подбираются доски, имеющие размер 6х22 см. Но более точные размеры сечений определяются с помощью специальных формул или таблиц. В среднем они соответствуют:

  1. Бревно – d 12 см.
  2. Пластины – d/2 – 14/2 см.
  3. Доски – 4х15.

Для прочности соединения используются болты, нагели и скобы, а также зуб и пластины из металла. Чтобы избежать попадания осадков на нижнюю часть стропильной системы, осуществляется монтаж отвесов. Технологический процесс установки кровли предполагает ее вынос за границы внешних стен на 50 см. Карнизный отвес должен быть не менее 550 мм.

Все опорные поверхности должны быть горизонтальными, в противном случае может возникнуть распор или нога начнет сползать. Ни в коем случае нельзя делать врезку в мауэрлат и прогон, так как происходит ослабление бруса и прогона, что способствует загниванию при попадании влаги в эти места.

http://youtu.be/QzKUByuVb-E

Элементы стропильной системы

Мауэрлат. Монтаж нижней части стропил осуществляется путем прочной установки на мауэрлатный брус, который укладывается на верхнюю плоскость несущих стен. Между мауэрлатом и стеной обязательно должна находиться гидроизоляция. Чтобы мауэрлат прочно был прикреплен к стене, необходимо в ней установить резьбовые шпильки. Далее на выступающие концы насаживается брус, который затягивают гайками с широкой шайбой.

Схема крепления мауэрлата

Схема крепления мауэрлата.

Альтернативным вариантом установки может быть использование длинных анкерных болтов (250…300 мм). Если же стены здания выполнены не из кирпича, а из менее прочного материала, тогда будет необходим монтаж по всему периметру железобетонного пояса со шпильками, на которые впоследствии и будет крепиться мауэрлат. Шпильки устанавливаются в процессе закладки.

В большинстве случаев под мауэрлат используют брус с d18…20 см. Если же стропильные ноги устанавливаются с шагом 1,5…2 метра, тогда для места опоры можно использовать отдельные коротыши, длина которых составляет 60…80 см.

Коньковый прогон. Любая несущая конструкция кровли в своей вершине имеет коньковый прогон, который соединяет между собой вершины стропильных ног. Именно на него в дальнейшем и будет осуществлен монтаж конька крыши. Своими концами прогоны могут упираться в торцевые стены здания, на стены лестничных площадок либо на брандмауэрные стены, возведенные на всю высоту чердачного помещения в целях пожарной безопасности.

Схема устройства конькового прогона

Схема устройства конькового прогона.

Если же по проекту имеются интервалы в поперечных стенах, возникает необходимость создать дополнительные опоры в виде стоек, подкосов и шпренгелей. Опорами в данном случае служат внутренние стены или кирпичный (железобетонный) столб, доходящий до верха чердака.

Коньковый прогон является одним из самых сильных элементов стропильной системы, поскольку наличие длинных пролетов увеличивает нагрузку, исходящую от всех стропильных ног. Чтобы создать прочную конструкцию, необходимо произвести точные расчеты и монтаж прогона в строгом соответствии с технологическим процессом.

Обычно для таких целей подбирается:

  • бревно d 20…26 см;
  • брусья, сечение которых не менее 18…26 см.

Фронтоны кровли могут иметь большую парусность. Уменьшить на них ветровую нагрузку могут диагональные связи. Для этого в каждом скате кровли устанавливается необходимое количество таких элементов. Ими могут быть 30…40 мм доски, монтаж которых выполнен к основанию стропильной ноги.

Схема комбинированной стропильной системы: Р и Р1 — сосредоточенные силы от веса прогонов и крыши на них вместе со снеговой, ветровой и пр. нагрузками (равны реакции опор прогонов)

Схема комбинированной стропильной системы: Р и Р1 — сосредоточенные силы от веса прогонов и крыши на них вместе со снеговой, ветровой и пр. нагрузками (равны реакции опор прогонов).

Особого внимания требует изготовление стропильных конструкций для сырых деревянных срубов, где материалу необходима усадка. Конечно, можно на некоторое время отложить строительство и дать дереву подсохнуть, однако такой подход не всегда разумен. Выходом из положения будет монтаж скользящих опор либо компенсаторов усадки (винтовых домкратов). Что касается последнего способа, возникает необходимость в проведении высокоточных ручных работ квалифицированными специалистами. Поэтому на практике использование скользящих опор под стропильные конструкции считается самым приемлемым вариантом.

Дерево относится к дышащему материалу, которое даже после усадки может изменять свои свойства. Спровоцировать такие колебания может погодный фактор. Поэтому скользящее крепление для стропил компенсирует такие последствия. Но не стоит забывать, что монтаж шарнирных устройств требуется не только для нижней части стропильных ног. Необходимо предусмотреть такие соединения и в месте опоры с коньковой балкой.

Строительство крыши со сложными ломаными формами требует особого мастерства. В данном случае выполняется чередование наслонных и висячих стропильных ферм. Для повышения жесткости таких систем под коньковый прогон устанавливают стойку с подкосами, что позволяет увеличить расстояние между боковыми опорами на 12 метров.

Стропильная система может быть выполнена не только из дерева. В зависимости от назначения здания, она изготавливается из металла, железобетона или полимерного материала. Наиболее популярным материалом для стропильной конструкции крыши остается дерево. Поскольку изготовление стропил, последующий их монтаж и необходимая подгонка на месте особого труда не составляет. А экологические свойства материала являются последним фактором в пользу их применения.

http://www.youtube.com/watch?v=GbTAu5-flfs

Стропила, изготовленные из металла или железобетона, отличаются своим большим весом и сложностью крепления. Кроме того, в уже готовой конструкции отсутствует возможность подгонки размеров. Обычно они применяются для построек из камня или бетона. Полимерные стропила являются новинкой строительного рынка, практика применения которых не велика. Поэтому затруднительно оценить свойства этого материала, и, прежде чем использовать его, стоит все нюансы предусмотреть. Удачного строительства!