Основные разновидности стропильных систем

Во время строительства любого сооружение непременно обращается внимание на качество и особенности стропильной системы. От крыши зависит, насколько безопасным, красивым, долговечным и теплым будет здание. Существует много видов крыш, отличающихся внешним видом, конструкцией и используемыми материалами. Поэтому перед непосредственными работами изучаются все виды стропильных систем, что позволит для каждого отдельного сооружения выбрать оптимальный вариант.

Наслонные и висячие стропила – отличия

Поскольку стропильная система является каркасом кровельной конструкции и от ее качества, зависит надежность все системы в целом – важно чтобы она была способна выдержать все оказываемые на нее нагрузки. Поэтому, в зависимости от возможной потенциальной нагрузки, применяют два различных типа стропил: висячие и наслонные.

Конструкция с использованием висячих стропил применяется в постройках, где отсутствуют внутренние несущие стены, вследствие чего стропила могут опираться на мауэрлат снизу и на друг друга встык сверху (часто с помощью конькового прогона). Ввиду особенности конструкции, на висячие системы оказывается, как изгибающая, так и сжимающая сила.

Наслонные стропила отличаются от висячих тем, что распределяют нагрузку от вышележащих элементов не только на внешние стены, но и на внутренние или специальные опорные колонны, то есть используются промежуточные опоры. В результате чего, сжимающее воздействие нивелируется, а сама стропильная система получается более надежной. Однако данный каркас применим не во всех ситуациях.

Как подобрать размеры стропила?

Чем легче крыша, тем меньшую нагрузку она оказывает на дом, поэтому наиболее оптимальным вариантом для возведения стропильной системы в частном секторе является дерево. Но бывают и исключения, например, в случае использования слишком сложной конструкции, тяжелой кровли и при неблагоприятных климатических условиях – в качестве каркаса используют металлопрофиль.

Обычно при сооружении конструкции из дерева, стропила изготавливают из доски 50х150 мм или 60х200 мм длиной до 6.5 м. Если выбрано тяжелое кровельное покрытие, типа керамической черепицы, сечение допустимо увеличить. Основным материалом для элементов конструкции служат хвойные породы дерева. Влажность древесины не должна превышать 18%, иначе после высыхания стропильная система может быть шаткой, особенно при использовании гвоздей. Важно, чтобы перед началом монтажа древесина была обработана биозащитными средствами и антисептиками.

Для того чтобы узнать размеры стропил для своего проекта, мы рекомендуем использовать наши эффективные онлайн-калькуляторы расчета крыши.

Критерии выбора

Устройство стропильной системы отличается большим количеством вспомогательных элементов и повышенной сложностью. Оно составляется согласно расчету постоянных и временных нагрузок, действующих на конструкции, проекту, учитывающему выбранный кровельный материал, а также факторы внешней среды. При выборе вида стропильного каркаса принимают во внимание следующие критерии:

Климатические условия в регионе, где ведется строительства. Чтобы кровля выдержала вес снега и воды во время обильных ливней, определяется среднегодовое количество осадков в зимний и летний период.
Ветровая нагрузка. Для выбора оптимальной конструкции кровли определяют преобладающую розу ветров в районе строительства, а также учитывают среднюю скорость воздушных порывов.
Характер использования пространства под кровлей. На этом этапе определяется, будет ли оборудоваться жилая мансарда в подкровельном помещении или неотапливаемый чердак.
Разновидность финишного покрытия. Для каждого материала рассчитывается оптимальный угол наклона скатов, учитывающий его форму и способ крепления.
Бюджет застройщика. Стропильная система – одна из самых затратных по материалу и работе часть конструкции крыши, поэтому вид определяют финансовые возможности застройщика.

Опытные мастера считают, что бороться с природой бесполезно, вы все равно останетесь в проигрыше, поэтому во главу угла при выборе типа стропильного каркаса ставят климатические условия в местности, где ведется стройка. Если регион ветреный, то угол наклона скатов делают пологим, а если снежный – более крутым.

Стропильная система для шатровой кровли

Шатровые кровли имеют вид пирамиды. Основанием такой конструкции может быть квадрат или прямоугольник. Плоскость треугольных скатов здесь стыкуется в верхней части. Характерной особенностью таких крыш является отсутствие фронтонов.

Вся стропильная система опирается на мауэрлат, который должен быть максимально прочно закреплен на стене. От горизонтального сдвига при дальнейшей эксплуатации мауэрлат защитят наружные стены. При условии, если кровля не отличается большими размерами, можно прибегнуть к использованию короткого бруса. Соединение отдельных элементов при этом осуществляется под углом 90-та градусов.

Конструктивно такая система имеет четыре накосных стропила, которые фиксируются в углу основания кровли. Они могут иметь наслонное или висячее исполнение. В верхней части стропила сходятся в одной точке.

Требования предъявляемые к стропильной системе.

Жесткость. Одно из самых важных свойств, которыми должна обладать стропильная система – жёсткость. Это прежде всего значит, что каждая её деталь и места соединений не должны подвергаться деформации ни при усилии сдвига, ни при усилии распора. Рамы (фермы), которые крепятся параллельно друг другу, имеют форму треугольника. Именно эта фигура служит основой всей конструкции. Именно поэтому так важна их жёсткая фиксация, чтобы обеспечить необходимую устойчивость крыши.

Небольшой вес. Чаще всего систему стропил делают из дерева, ведь крыша не должна быть тяжёлой. Исключением является лишь ситуация, когда вес кровли довольно большой. Тогда несущую основу изготавливают из металлических материалов или из хвойного дерева, которое должно быть не ниже первого сорта, и влажностью не более 18 процентов. Два необходимых условия – это использование антисептической обработки и антипиренов, что служит защитой от огня. При выполнении этих условий узлы крепления стропильной системы кровли будут более крепкими и надёжными.

Главные крепления стропильного каркаса крыши

Чтобы знать, как правильно делать каркас кровли, нужно понимать, какие есть основные узлы стропильной системы. Основные узлы следующие:

Узел крепления к балке. Стропильную ногу необходимо прикрепить к балке с помощью зуба с шипом (в стропиле) и гнезда (в балке). При этом гнездо должно иметь глубину, которая будет составлять 25-30% от объема балки. Если речь идет о крыше с углом наклона в менее чем 35°, используется узел с двумя шипами. Для создания конструкции применяются металлические шурупы, гвозди, уголки, болты, а также деревянные косынки, шипы и брусья.
Узел крепления к мауэрлату. Для крепления делается запил, или седло на стропиле, далее соединение фиксируется с помощью гвоздей, скоб и проволоки. Два гвоздя скрещивают между собой, а между ними по центру забывают третий. Так происходит крепление стропил двухскатной крыши и мауэрлата.
Узел конькового соединения. Можно крепить встык, внахлест и на коньковой брус. Чаще всего это делают внахлест, в этом случае стропильные ноги соприкасаются между собой не торцами, а плоскостями. Крепление происходит при помощи шпильки, гвоздей или болта.

узел крепления к балке

узлы крапления к мауэрлату и коньку

Видео с ошибками при строительстве стропильной системы. Так строить нельзя:

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 — Наслонная стропильная система:

Требования для стропильной конструкции

Устройство стропильной системы крыши должно соответствовать важным характеристикам. Среди этих требований можно выделить следующее:

Жесткость. Каждая деталь и узелвсей стропильной конструкции должны быть соединены жесткими распорками. Также должна обеспечиваться жесткая фиксация каждого элемента. В противном случае кровля может и вовсе разрушиться.
Малый вес. Общий вес всей конструкции стропильной системы должен быть небольшим, чтобы не оказывалось сильное давление на стены здания. Для этой цели каркас преимущественно деревянный. За редким исключением он может быть металлическим. Что касается древесины, то процентность ее влажности должна равняться 18%. Плюс ко всему обязательно древесина обрабатывается специальными составами, антисептиком и тому подобное. Это исключит появления грибка, гнили и прочее.
Высокое качество сырья. Для стропил необходимо приобретать древесину 1–3 сорта. На ней должно быть минимальное количество сучков, сколов и трещин. Так, на один метр допускается около 3 сучков с высотой до 30 мм. Несущие элементы стропильной системы должны изготавливаться из досок толщиной 50 мм. Также могут применяться и доски, если они хвойные, то длина допускается до 6,5 метров, а если лиственные, то не больше 4,5 метров. Что касается мауэрлата, подушек и прогонов, то здесь рекомендуется использовать твердую древесину.

Видео описание

Методика выбора формы крыши показана в видеоролике:

Для каждого типа крыши требуется своё устройство стропил. Меньше всего отличаются мауэрлаты, лежни или прогоны – в любой конструкции они являются опорными узлами и выполняют свои задачи одинаковым способом. Основные изменения приходятся на стропильные ноги и элементы, обеспечивающие их жёсткость – подкосы, ригели и т.п. Изменить конструкцию крыши на используемом доме можно, но это сложная и трудоёмкая процедура, требующая практически полного демонтажа старой системы и сборки новой.

Основные разновидности стропильных систем