Меню

Опоры для строительства крыши



Устройство и монтаж кровли: стропильная система

В этой статье изложены основные сведения о стропилах, стропильных фермах, обрешетке, чердаках, мансардах, карнизных свесах и слуховых окнах. Информация будет полезна клиентам строительных организаций, специализирующихся на монтаже крыш.

Крыша — это не только эффектный кровельный материал, надежно защищающий все строение от осадков. Скелет всей конструкции — стропильная система: именно от ее прочности и надежности зависит срок службы всей крыши. Поэтому на данном этапе строительства следует усилить контроль качества выполнения работ. Но для того, чтобы знать, на что следует обращать внимание, необходимо ознакомиться со свойствами материала и изучить правила монтажа.

Какие нагрузки испытывает кровля во время эксплуатации

Стропильная система — это собранная из отдельных элементов конструкция, предназначенная для равномерного распределения и передачи нагрузки от кровли на стены и перегородки. Стропила бывают стальными, деревянными или комбинированными: выбор зависит от проектного решения. Но основное требование, которое к ним предъявляется, общее: они должны выдерживать нагрузки, которые оказывают на них атмосферные явления и вес кровельных материалов:

  • Снег. В отличие от дождя и сосулек, с которыми должны справляться несущие конструкции, он оказывает серьезное давление на крышу: в зависимости от особенностей климата местности, масса снега на 1 м2 поверхности кровли может составить от 100 до 170 кг. Для местности со снежными зимами крыша сооружается со скатами, угол наклона которых 30 градусов и больше: на них снег долго задерживаться не будет. При угле наклона более 60 градусов нагрузка, оказываемая снегом, не принимается во внимание.
  • Ветер. Сильные его порывы могут сорвать участки гидроизоляционного покрытия, но это не самая большая опасность, которая грозит крыше. Воздушные потоки, с большой скоростью обходящие здание, создают область пониженного давления над кровлей: отрывающая сила может ее повредить. Чтобы этого не допустить, устройство кровли у основания должно быть выполнено максимально герметично, крепление кровельных материалов к снованию должно быть надежным.
  • Колебания температур. Они также могут навредить. Происходящие сжатия и расширения элементов конструкции с годами не лучшим образом сказываются на состоянии материалов. Для того, чтобы уменьшить пагубное влияние этих процессов, стараются подбирать кровельные материалы , обладающие примерно равным коэффициентом температурного расширения.
  • Водяной пар. Скапливаясь под кровлей, впитывается во все элементы конструкции, постепенно делает их непригодными для эксплуатации. Частично эта проблема решается с помощью пароизоляционной пленки, обеспечивающей адсорбирование и отвод пара.
  • Насекомые и микроорганизмы за короткий промежуток времени могут полностью разрушить стропильную систему. Для борьбы с этими вредителями используют специальные пропитки.

Все вышеуказанные факторы оказывают периодическое воздействие на стропила (снег, сильный ветер) и постоянные (вес элементов конструкции), но при этом возможна комбинация сразу нескольких. Поэтому правильный расчет и монтаж несущих элементов очень важен.

Какие бывают стропила

Речь пойдет о наиболее часто встречающихся системах: сложные архитектурные сооружения создаются по иному принципу. Существует классификация стропил по принципу «работы» и устройству. Они бывают двух видов: к первому относятся стропила наслонные, ко второму — висячие.

Наслонные используются чаще всего: стропила такого типа можно увидеть в домах с внутренними несущими стенами или опорами в виде колонн. Они представляют собой балки, установленные под углом, один конец которых крепится к коньковому прогону (верхнему горизонтальному брусу), а другой опирается на мауэрлат (брус, уложенный на несущую стену). Вес кровли давит на коньковый прогон, а от него нагрузка переходит к системе подкосов и стоек. Стойки — это вертикально расположенные брусья, а подкосы устанавливаются под углом. Они, в свою очередь, давят на внутренние столбы и стены здания.

Такая конструкция может использоваться в том случае, если расстояние между опорами или ширина пролетов не превышает 16 м (данные получены в результате расчета). При больших расстояниях (когда длина стропильной ноги превышает 8 м) необходима установка промежуточных опор. Увеличение сечения бруса или бревна, чтобы обеспечить необходимую жесткость, не всегда возможно: здание может не выдержать большой вес стропильной конструкции.

При ширине пролета не более 6 м возможно использование висячих стропил: они могут устанавливаться в отсутствии внутренних опор. Как и в случае с наслонной конструкцией, висячие стропила нижней частью опираются на мауэрлат, а верхней соединяются вполдерева или прорезным шипом. Для дополнительного крепления верхних концов можно использовать скобы (естественно, при условии использования деревянных брусьев или бревен для изготовления стропил). Жесткость конструкции можно придать с помощью ригеля — поперечной стяжки.

Стропила могут быть изготовлены не только из деревянных бревен, брусьев или досок: подходящим материалом также являются металлические профили. Благодаря особой форме, они обладают достаточной жесткостью, а соединяться могут при помощи сварки.

Расстояние между стропилами зависит от климата в данной местности, типа кровли и особенностей устройства обрешетки: оно может колебаться от 300 мм до 1 м.

Основные сведения о стропильных фермах

Лучшим решением во многих случаях будет устройство кровли на основе стропильных ферм. Они применяются в домах со свободной планировкой, без внутренних опор. Форма стропильных ферм чаще всего представляет собой треугольник (это самая жесткая геометрическая фигура), собранный из деревянных, металлических деталей или отлитый из бетона. При этом, в середине треугольника установлены стойки и подкосы, предназначенные для равномерного распределения нагрузки, а его внутренние углы соответствуют углам наклона скатов кровли. Стропильные фермы размещаются через равные промежутки (в пределах 1–2 м) и скрепляются друг с другом горизонтальными перемычками: таким образом формируется крыша.

Читайте также:  Как крышу закрыть каскадом

Помимо треугольной формы, стропильные фермы могут быть выполнены полигональными или трапецеидальными: внешне их конструкция напоминает фермы для строительства мостов. Первый вариант предполагает наличие горизонтальной средней части и двух переломов, а второй применяется при минимальном уклоне скатов. Выглядит такая крыша так же, как плоская, но фактически скаты присутствуют. Стропильные фермы данных типов хорошо сочетаются с новыми технологиями устройства кровли на основе рулонных материалов, не требующих (в отличие от других кровельных материалов) больших углов наклона скатов. Полигональные и трапецеидальные фермы не требуют больших затрат на производство, так как создаются из сравнительно малого количества строительных материалов: стойки и подкосы в их конструкции коротки. Но при этом существуют и недостатки, основным из которых является невозможность устройства чердака. Это вынуждает применять подобные системы преимущественно для строительства производственных зданий.

Обрешетка: какой она бывает и от чего зависят ее параметры

Поверх стропильных ног крепятся брусья, предназначенные для укладки кровельных материалов: их прибивают к деревянным стропилам длинными гвоздями. Эти брусья в совокупности называются обрешеткой. Кроме несущей функции, обрешетка играет роль ребер жесткости и одновременно с этим равномерно распределяет нагрузку на стропила.

Шаг обрешетки выбирается в зависимости от используемого кровельного материала: к примеру, каждый вид металлочерепицы обладает профилем, отличающимся от профиля того же материала другого вида. Ребра жесткости у них расположены на разных расстояниях. То же касается черепицы любого типа (керамической, полимерной, цементно-песчаной). Для укладки листовых кровельных материалов применяется разреженная обрешетка с шагом в 30–40 см.

Но некоторые материалы, такие, как плоский шифер, слюда, еврорубероид, битумная черепица, требуют устройства сплошной обрешетки. Такая обрешетка может быть создана из влагостойкой фанеры или листов OSB: это объясняется тем, что монтаж гибкой черепицы и еврорубероида выполняется методом наклеивания и герметичность возможна лишь при условии монолитной основы. Кроме того, сплошная обрешетка необходима на коньке, ендовах, на карнизных свесах и ребрах.

Что такое чердаки и мансардные этажи

Скаты, расположенные под большим углом, образуют чердачное помещение. Хозяин дома должен определить, как оно будет использовано. Там могут быть проложены инженерные коммуникации (система вентиляции и кондиционирования), устроен склад или даже оборудовано жилое помещение. В зависимости от предназначения, чердак может быть устроен с утеплением или без него. Но жилой чердак, называемый мансардой, утепляется обязательно: между кровлей и обрешеткой укладывают минеральную или стекловату, плиты из пенополиуретана.

Конструкция мансардных крыш должна быть такой, чтобы обеспечить максимально возможную полезную площадь под кровлей. Для этого предусматривают излом в поперечном сечении: с его помощью формируют высокий потолок чердачного помещения за счет более пологой верхней части скатов и более крутой нижней. Следует заметить, что пол мансарды должен выдерживать значительные нагрузки, а значит, должен быть сооружен по тому же принципу, что и полы нижних этажей.

О карнизных свесах и слуховых окнах

Карнизные свесы необходимы для защиты наружных стен от дождя и талого снега: они просто отводят влагу на некоторое расстояние. Кроме того, они защищают чердак от продувания и заметания снега. Поэтому стропила обязательно должны выходить за внешние стены: минимальный вынос составляет не менее 0,5 м, максимальный — до 2 м. Выбор зависит от количества осадков, выпадающих за год в данной местности, а также конструктивных особенностей крыши дома. В том случае, если стропила не выходят за стены, свес формируют при помощи специальных «кобылок»: досок, которые прибиваются к нижнему краю стропил.

Слуховые окна необходимы для обеспечения естественного освещения чердака и вентиляции. Они также могут быть своеобразным украшением кровли: их обрамляют резными деталями и чеканкой, стилистической росписью.

Источник

Какие стропила для крыши следует применять? Виды и расчет стропил крыши

Возведение кровли – процесс непростой, требующий определенных знаний и навыков. Сегодня в нашей статье мы постараемся ответить на большинство вопросов, которые, несомненно, интересуют начинающих застройщиков. А начнем, пожалуй, с самого главного – с типов существующих крыш и стропильных систем, что используются при их возведении.

Стропила (стропильные ноги) это основные несущие элементы любой скатной крыши. Именно они принимают на себя основные нагрузки и воздействия окружающей среды, такие как снеговые и ветровые нагрузки, а также несут на себе весь кровельный пирог. Стропила это составляющие стропильной системы, куда входят еще многие элементы, такие как стойки, подкосы, прогоны, мауэлат и т.д..

Читайте также:  Как поднять крышу дома домкратом

Типы и конструкция стропил

Есть три типа стропил наслонные, висячие и скользящие.

Скользящие стропила применяются в основном только в деревянных бревенчатых домах. Их способ крепления позволят им перемещаться (скользить) вперед и назад на определенное расстояние. Это связано с особенностью деревянных домов.

Висячие стропила используются только в тех домах, где расстояния между стенами не превышает 6,5 м, так как опираются концами на противоположные стены здания.

Наслонные стропила опираются не только на стены здания, но и имеют промежуточную опору, при этом пролет между опорами должен быть 4,5 и более. Благодаря дополнительным опорам можно перекрыть пролет до 15 метров.

Опорой для стропил служит:

  • верхний венец в рубленых и брусчатых домах;
  • верхняя обвязка в каркасных домах;
  • мауэтлат (брус толщиной 100-150 мм) в каменных домах. Мауэрлат может укладываться по всему периметру здания или же только по стене, где опираются стропильные ноги.

Стропила, при необходимости, могут усилятся дополнительными элементами, такими как затяжками (ригелями) и подкосами. Это позволит избежать их провисания в процессе эксплуатации.

Стропила для разных видов крыш

В зависимости от вида крыши применяются разные несущие элементы кровли, какие именно мы сейчас и рассмотрим.

Стропила для односкатной крыши

Односкатная крыша – наиболее распространенный вид кровли. Используется он в основном при строительстве сравнительно небольших построек, например, дачных домиков, гаражей, бань и прочих построек.

Стропильная система односкатной крыши состоит из отдельных элементов, точками опоры которым служат противоположные стены здания. Чаще всего в этом случае используются стропила для крыши длиной около 4,5 метров. Если производится перекрытие относительно большой площади необходимо использовать подстропильные ноги и стойки.

Стропила для двухскатных крыш

Стропила, предназначенные для двухскатной крыши, представляют собой конструкцию, сложенную в виде домика. Процесс ее обустройства более сложен, нежели в односкатной кровли. Чаще всего этого вида стропила применяются при возведении небольших построек. Они подразделяются на два основных типа – наслонные и висячие.

Стропила для вальмовой кровли

Вальмовая крыша отличается наличием дополнительных скатов, что создаются при помощи стропильной системы вальмовой кровли. Конструкция этой кровли состоит из двухскатной крыши, которая по длине не полностью закрывает боковую часть строения, а также вальма, покрывающего боковую, не закрытую часть кровли.

Примером такого вида кровли может послужить известные всем «хрущевки», где нашли свое применение вальмовые стропила.

Особенности стропил четырехскатной крыши

К четырехскатным крышам можно отнести и вальмовые и шатровые кровли. Их очевидным преимуществом является отсутствие фронтонов, что подразумевает изрядную экономию стройматериалов, а значит и денежных средств. К тому же эти дома отличает замечательный внешний вид, выглядят они на редкость эффектно.

Состоит четырехскатная крыша из мауэрлата, подкосов и раскосов, коньковых и боковых прогонов.

Стропила для ломаной кровли

Применение ломаной крыши способствует значительному увеличению площади чердака, которая, в ряде случаев используется в качестве мансарды. При возведении такой стропильной системы применяются два коротких стропила, в месте перегиба которых применяется стойка. Вследствие этого уклон нижней части крыши составит 80 градусов, а уклон верхней части лишь 25-30 градусов.

Разновидности стропил для крыши

При строительстве любой кровли находят свое применение стропила всего лишь двух видов – наслонные и висячие. Висячие стропила имеют две точки опоры, которые находятся у основания, к примеру, опора на несущие стены здания, наслонные помимо этого могут опираться на столбчатые опоры, либо внутренние стены.

Материал для изготовления стропил

Дерево и металл – вот основной материал, из которого чаще всего изготавливаются стропила.

При возведении кровельных перекрытий жилых домов, хозяйственных построек применяются деревянные стропила, реже металлические. Металлические (железобетонные) стропила в основном используются при строительстве кровель с большими пролетами и нагрузками на кровлю, в основном для перекрытия производственных зданий. Цена данных стропильных конструкций довольно высока, так все ее элементы выполняются из металла, в основном используется швеллер.

Стропила из дерева

В свою очередь деревянные стропила подразделяются на три вида:

  1. Самым популярным и широко использованным видом стропил являются конструкции выполнены из обрезной доски, обычно это доска сечением 150х50 мм или 200х50 мм. Популярности данный вид стропил приобрел благодаря своей дешевизны и простоты изготовления.
  2. Стропила для крыши, изготовленные из бревен. В качестве исходного материала используют стволы деревьев диаметром 10-20 см, зачищенные и обработанные.
  3. Стропила, сделанные из клееного бруса. Клееные стропила производятся из брусков древесины и досок, склеенных при помощи специальным составом. Такие стропила более удобны в работе, брус имеет в сечение квадрат или прямоугольник. Вследствие чего, он легко укладывается на обрешетку, к тому же упрощается их крепление к мауэрлату, а также процесс наращивания. Данный вид стропил намного прочнее обычных деревянных.

Расчет стропил крыши

До того как начать расчет стропил крыши, необходимо четко осознавать какие типы нагрузок и с какой силой они будут действовать в течение всего года на кровлю нашего дома.

Читайте также:  Виды крыши для второго этажа

Факторы, которые влияют на кровлю, принято классифицировать в зависимости от интенсивности:

  1. Постоянные нагрузки. Данная категория объединяет нагрузки, постоянно воздействующие на конструкцию строения. К ним относятся как вес самой кровли, так и гидроизоляция, тепло и пароизоляция, обрешетка, а также другие конструкционные элементы двускатных или мансардных крыш, создающих постоянное значение веса.
  2. Нагрузки переменного типа. Данный тип объединяет все типы климатического воздействия, в том числе осадки, потоки ветра и пр.
  3. Нагрузки особого типа. В данной группе учитываются климатические воздействия, обладающие высокой силой. Данную характеристику требуется принимать во внимание в сейсмически активных зонах и в зонах, в которых возможны проявления штормовых ветров или ураганов.

Постоянные нагрузки

Размер стропил для крыши нужно начинать рассчитывать с общего веса «пирога» кровли. Чтобы получить конечное значение требуется вычислять вес квадратного метра каждого из используемых материалов. В большинстве случаев кровля будет состоять из следующих компонентов:

  • внутренняя отделка (в случаи устройства мансардной кровли, учитывается материал отделки и элементы креплений);
  • стропила (вес стандартного стропила размером 150х50 мм, в дальнейшем этот параметр может корректироваться);
  • утеплитель;
  • гидро-ветроизоляция (учитывается вес пленок и мембран);
  • обрешетка, смонтированная из досок малой толщины (чаще всего 25 мм).
  • контобрешетка (зачастую брусок 30х50, 40х50 или 50х50 мм);
  • покрытие кровли (вес квадратного метра кровли можно найти на сайте производителя).

При переходе к сложению всех рассчитанных данных, рекомендуется добавлять к полученному результату еще 10%, то есть умножать конечный результат на постоянный коэффициент 1,1. Такой подход позволяет оставлять запас по прочности для кровли.

Снеговые нагрузки

Учитывать снеговые нагрузки необходимо обязательно, поскольку во многих регионах возможно длительное влияние осадков в виде снега. Чтобы предостеречь владельцев от перелома крыши под массой снега, требуется заранее рассчитывать возможную нагрузку.

Чтобы повысить удобство расчетов, была выведена формула, для подставления коэффициентов из строительных норм и правил. Формула имеет следующий вид:

где F – это значение полной снеговой нагрузки, P – нагрузка, приходящаяся на квадратный метр, k – корректирующий коэффициент, зависящий от наклона ската крыши.

Вес снега на 1 квадратном метре крыши необходимо определять непосредственно на месте возведения сооружения. Каждый регион имеет среднее значение интенсивности осадков, данные можно узнать со строительных норм СНиП 2.01.07-85*.

Ветровые нагрузки

Данный тип нагрузок имеет очень высокий уровень критичности, потому что она может влиять на кровлю интенсивными ветрами, вне зависимости от угла крыши. Даже маленький угол наклона делает возможной ситуацию со срывом крыши под воздействием аэродинамических нагрузок. Слишком большой уклон способен привести к тому, что вся крыша будет испытывать на поверхности сильное ветровое давление.

Для расчета влияния силы ветра на крышу также существует специальная формула, в которой существует зависимость от поправочных коэффициентов:

где V – ветровая нагрузка, R- показатель, выбираемый исходя из регионального положения дома, k – корректировочный коэффициент, который зависит от высоты сооружения.

После суммирования всех нагрузок, получиться общая нагрузка на 1 квадратный метр крыши.

Расстояние между стропил

Шаг стропил — это расстояние между стропильных ног. Среднее значение данного параметра при частном строительство, обычно составляет один метр, однако точная цифра выбирается исходя из полного расчета несущих способностей выбранной системы кровли.

Чтобы самостоятельно вычислить расстояния между стропил, необходимо следовать следующему алгоритму:

  • Нужно определиться будет ли утеплено междустропильное пространство. Если да, то шаг стропил будет равен ширине утеплителя за вычетом 2 см. Если нет, то шаг принимается произвольный в пределах 1 метра.
  • Исходя из конструктивной схемы стропильной системы, определяем длину стропилы.
  • Далее воспользуемся программой «Расчет деревянных балок» и подставим в нее данные: суммарную нагрузку, шаг и размер поперечного сечения (исходное значение 150х50 мм). Смотрим на результаты, если в программе указано, что данного сечения недостаточно, то изменяем высоту балки (ширина незначительно влияет на результат), например до 200х50 мм. Также можно изменять расстояние между стропил, если нет утеплителя или используется рулонный материал.

На первый взгляд расчет стропил крыши кажется сложным и не понятным, но потратив всего несколько часов можно во всем разобраться, тем самым точно подобрать нужный размер стропильных ног.

Размеры стропил

Минимальный размер стропила для крыши дома должен быть 50х150 мм (40х150 мм), обычно применяют стропила 50х200 мм. При больших пролетах кровли могут использоваться стропила 50х250 мм или же сдвоенные, то есть две доски соединяются вместе с помощью гвоздей. Также возможен вариант использования брусков с размерами 100х150 мм. Чтобы точно знать какой размер стропил нужно выполнить расчет. Для этого собирается вся нагрузка (см. выше), которая воздействует на стропило и вычисляется нужное сечение.

Если же делать расчет нет желания, то можно воспользоваться табличными значениями, по крайней мере это лучше, чем принимать размеры наугад.

Задавшись шагом стропил и зная длину можно определить размер сечения стропилы. Данный вариант является не точным и желательно его подтвердить расчетом!

Источник