Качественно построенное здание обязано обладать стойкой и крепкой конструкцией. Основой крепкого дома можно считать фундамент и стены, но немаловажным фактором является кровля. Стропильная система, покрытие, устройство всей крыши – это главные участки ударов погоды. Стропила бывают различных типов, а проектирование этой части дома – очень важная часть.
Требования к стропильной системе
На сегодняшний день используется несколько основных типов стропил. Для жилого дома используют следующие стропильные системы:
- Металлические. Материал с большим сроком службы, непрост в монтаже.
- Деревянные. Легко изменять и устанавливать, требуются дополнительных внешних обработок для долговечности.
- Деревянные двутавровые балки из ОСП, бруса. Более дорогие, чем обычные деревянные стропила, обладают длиной до 12 м и очень ровной формой.
- Железобетонные. Большой срок службы, но при монтаже их форму невозможно изменить.
- Смешанные стропильные системы с различными свойствами.
Каждый тип подходит под определенные дома, у каждого типа есть собственные преимущества и недостатки. У стропильных систем множество свойств – это прочность, вес, цена, сложность монтажа, допустимость изменений (например, подрезка под размеры), реакция на природные эффекты.
К стропильной системе обязательные следующие требования:
- Жесткость. Практически всегда стропильная система жилого дома, да и не только, представляет собой форму треугольника. Параллельная установка рам в геометрической форме дает фиксированную конструкцию, достаточную стойкость крыши. Качественная крыша не должна менять форму из-за усадки здания, возрастных дефектов древесины и т.д. Для этого и нужна крепкая стропильная система. Она должна быть цельной стойкой конструкцией, особое внимание в монтаже уделяется соединительным элементам стропил. Если система будет иметь «ход», то крыша становится небезопасной, в худшем случае может даже завалиться внутрь дома.
- Малая масса. Крыша жилого дома должна обладать небольшой массой – для соблюдения этого правила чаще всего используют дерево. Металлические стропила не так распространены. Также существуют стропильные системы из хвойных пород с влажностью >18%, это дорогой материал, выдерживающий большие нагрузки. У деревянных стропил есть особенность монтажа – деревянные конструкции дома всегда нужно обрабатывать антипиреном и антисептиком. Эти вещества защищают дерево от вредителей, гниения, возгорания, укрепляют материал и повышают срок эксплуатации.
- Качество материалов. Состояние материала, который будет использовать для построения стропильной системы, очень важно. По общим строительным нормам для стропильных систем используют древесину, обладающую следующими свойствами: дерево первого/третьего сорта, с неглубокими допустимыми трещинами длиной не более половины доски, минимальным количеством сучков. Доски из хвойных пород должны иметь длину не более 6,5 метров, из лиственных пород – 4,5 метров. Основные несущие элементы системы выполняются из дерева толщиной более 5 см и площадью 40 см2. Для прогонов и подушек используются твердые породы – чаще всего лиственницу.
Устройство системы
Это достаточно сложная конструкция с множеством элементов и особенностей установки. Каждый элемент выполняет свою необходимую функцию. Состоит из следующих элементов:
- Мауэрлат – это основа стропил. Самые нижние брусья или бревна, представляющие собой опору всей конструкции. К ним относятся брусья по всему периметру нижней части стропильной системы. Такая опора распределяет вес большой конструкции на стены.
- Стропильные ноги – это основной каркас крыши, на который крепится обрешетка кровельного материала, теплоизоляция и т.д. В зависимости от веса кровли и обрешетки устанавливается сечение стропильных ног.
- Прогоны – это балки, которые скрепляют стропильные ноги вместе, увеличивая стойкость конструкции. Боковые прогоны поддерживают всю систему, а коньковые прогоны являются опорой для конька – верхушки крыши.
- Затяжки – небольшие балки между прогонами/мауэрлатом, необходимые для поддержки конструкции.
- Обрешетка – небольшие бруски, располагаемые по длине крыши, перпендикулярно стропильной ноги. Распределяют нагрузку тяжелой кровли на конструкцию.
- Кобылки – используются для удлинения свеса кровли, которые многие решают сделать для защиты стен от осадков и внешнего вида дома.
Помимо вышеназванных деталей стропил, в конструкции используется множество небольших, но важных элементов. Это стойки и раскосы. Стойки – это направленные вертикально балки, поддерживающие стропильные ноги, а раскосы направлены от основания под углом 45 градусов.
Типы крыш
Односкатная крыша – крыша, где кровля имеет только один скат в одну сторону. Не требуется сложной стропильной системы, само устройство стропил выбирается с пролетом дома. Скаты имеют угол от 14 до 26 градусов. Односкатные крыши иногда делают широкими, для этого используются составные стропильные ноги – в месте соединения стойка. Если таких соединений несколько, то между стойками устанавливается схватка – укрепляющая горизонтальная балка.
Двускатная крыша часто с чердаком или даже мансардой. Здесь скаты обладают углом от 14 до 60 градусов. В двускатных крышах используются стропильные системы висячего типа и наслонного типа.
Вальмовая крыша – крыша, обладающая 4 скатами. Угол скатов может быть такой же, как угол у двускатной – 14-60 градусов. Это трудная в разработке и монтаже форма кровли, для достижения скатов используется множество дополнительных элементов, которые могут значительно увеличить вес стропильной системы.
Мансардная крыша – крыша обладающая углом до 60 градусов с жилой внутренней частью. Используется в домах с мансардой. С помощью стоек и раскосов стропильная система получается свободное внутреннее пространство, которое далее превращают в мансарду.
Типы стропильных систем
Выбор типа стропильной системы зависит не только от пожеланий заказчика, в первую очередь форма стропил выбирается с учетом габаритов и конструкции здания. В строительстве домов из бруса используется два основных типа.
Висячая система
Используются в связке с двускатной крышей. Пролет должен быть менее 6 метров и не иметь внутренних стен. В висячей форме опоры стропил держатся друг об друга. Внизу опорой выступает мауэрлат, сдерживающий нижний конец стропильных ног. Чаще всего требуется дополнительная поддержка, в роли которой выступает горизонтальная растяжка между стропилами – она называется ригелем. Если пролет здания больше 6 метров, то для поддерживания стропил устанавливаются дополнительные стойки и раскосы.
Для повышения жесткости и стойкости висячей стропильной системы используйте ветровую доску, располагая ее к основе стропил от конька крыши. Используйте специальные болты, которые можно подтягивать глубже в случае усыхания древесины, если материал стропил обладает высокой влажностью (18-20% и более).
Наслонная система
Обычно используется в больших зданиях, в которых диапазон между стенами может доходить до 15 метров (и не менее 10 метров). Это основные стены, но также такие большие помещения имеют внутренние стены либо же столбы для поддержки крыши. В таком случае установить полноценные затяжки, поэтому основная нагрузка идет снизу на мауэрлат, а сверху на коньковый прогон. Такая кровля должна быть достаточно легкой, здесь нагрузка идет вертикально. Затяжки не устанавливаются, в больших системах могут использоваться подкосы.
Соединительные элементы
Помимо качества материалов в крепком монтаже требуется использование надежных деталей, отвечающих за соединение конструкции. Для выбора крепежей во внимание принимается статические и динамические нагрузки, направление нагрузки, возможное искривление формы древесины со временем.
Для узлов в стропильных системах используются болты и нагеля, врубки не представляют достаточную стабильность, поэтому их использовать не рекомендовано. Для крепежей, в том числе основные, можно использовать уголки и накладки. Прикреплять их к дереву можно гвоздями, утопленными зубцами. Также для креплений часто используются скобы, деревянные накладки на гвоздях, металлозубчатые пластины.
Общие рекомендации выбора стропильной системы
Стропильные деревянные и не только системы можно устанавливаться на дома из бруса, деревянные, кирпичные и другие здания. Чтобы правильно выбрать стропильную систему нужно не забывать о многих факторах.
Выбор между типом крыши зависит от того, планируется ли дополнительное помещение под ней, будет это хозяйственное или жилое пространство. Для этого выбирается мансардная крыша, с помощью которой можно увеличить полезную жилую площадь. При желании чердак можно сделать с любой формой крыши – например, хорошо подойдет двускатная висячая стропильная система.
В большой дом с несколькими внутренними стенами, выступающими поддержкой крыше, рекомендовано использовать двускатную наслонную систему. На основную перегородку устанавливается лежень со стойкой.
Если у жилого дома несколько отдельных секторов, то стропильная система разрабатывается для каждого отдельно. А далее внешнее соединение уже происходит кровлей.
Выбор кровли очень важен, когда стропильная система уже выбрана. Она должна подходить в первую очень по весу. Разные стропила выдерживают различную нагрузку, это надо учитывать – выбирать кровлю и стропильную систему зависимо друг от друга.
Не забудьте про карнизный свес. Опирайтесь в конструкции стропил на климат территории, максимальную возможную нагрузку осадков.
В случаях недостатка опыта обращайтесь к специалистам и правильно рассчитывайте бюджет строительства.