Основа скатной крыши

Несущая конструкция крыши - стропильная система. От ее прочности зависит долговечность всего дома -герметичность кровли, устойчивость стен. Стропила важно выполнить по всем правилам и на основе конструкторского расчета.


Нагрузки, которые должна нести стропильная система, делят на постоянные и временные. К первым относят вес самой системы, кровельного «пирога» и кровельного материала. Вторые включают ветровую и снеговую нагрузки (величина которых зависит от региона строительства), а также вес людей, которые ходят по крыше во время ремонта или других работ. При расчете нагрузок учитывают также коэффициенты запаса, уклон и форму крыши. При проектировании стропильной системы берут во внимание условия ее опи-рания на стены, требования устройства мансарды или чердака, наличие на крыше окон (мансардных или вертикальных), фронтонов, другие особенности, обусловленные планировочными решениями дома. Стропильную систем}' собирают из отдельных элементов, на каждый из которых действуют силы в определенных направлениях.

Крайне рискованно возводить крышу без проекта, выполненного на основе конструкторского расчета. Недопустимо также привлечение к строительным работам малоопытных специалистов. Требования к проектированию крыш изложены в ДБН В.2.6-161:20Ю «Деревянные конструкции. Основные положения».

Требования к стропильной системе

Каждый элемент системы, а также вся она в целом должны быть жесткими, то есть не деформироваться под действием нагрузок давления, сдвига, распора. С учетом того, что жестким геометрическим элементом является треугольник, стропильную систему строят именно на основе этой фигуры. То есть из линейных элементов, жестко связанных между собой (досок, брусьев или металлических профилей), формируют конструкции в виде треугольников. Их еще называют фермами или рамами и устанавливают параллельно друг другу или в другом порядке, определенном проектом, обеспечивая жесткое закрепление на своих местах. Непрофессионально сделанная «подвижная» крыша не только будет протекать, но и может разрушить стены дома.


Крыша должна быть легкой, чтобы дополнительно не нагружать здание. В большинстве случаев стропильную систему делают из дерева. А в домах с применением металлических конструкций (например каркасных на основе металла) несущую конструкцию крыши тоже делают металлической. Крыши, имеющие особенно сложную пространственную форму, также иногда выполняют из металла, поскольку он прочнее дерева и легко позволяет обеспечить сложные соединения в любых направлениях.

Стропильная система должна быть сделана из качественного материала, поскольку она с трудом поддается ремонту (а при мансардной крыше даже доступ к осмотру стропил невозможен). Для стропил, затяжек, прогонов (конструкций, подверженных растяжению и изгибу) можно использовать древесину не ниже I сорта хвойных пород. Влажность древесины должна быть не выше 18 %. Следует строго соблюдать конструктивные и защитные мероприятия, продлевающие срок службы дерева. Все элементы стропильной системы должны быть обработаны антисептиками против гниения и грибка, а также антипире нами, повышающими устойчивость при пожаре.

Основные элементы конструкции

Многолетний опыт строительства позволил выработать оптимальный состав элементов, из которых состоит стропильная система дома, их параметры и способы соединения. В настоящее время расчеты позволяют оптимизировать конструкции в сторону экономии древесины, разработаны более простые способы соединений. Но по-прежнему стропильную систему крыши дома собирают из отдельных элементов, которые используют в различных сочетаниях в зависимости от конкретной конструкции.


1. Стропильная нога (стропило) -балка, создающая уклон крыши и опору для кровли. На стропила действуют силы, заставляющие их изгибаться и стремиться от наклонного положения к горизонтальному. Стропила выполняют из досок, в которых размер сечения в вертикальном направлении значительно больше, чем в горизонтальном.

2. Затяжка - расположенная горизонтально доска или брус, соединяющая между собой стропила на противоположных скатах и препятствующая расползанию их в стороны.

3. Мауэрлат - брус с сечением, близким к квадратному, на который стропила опираются своими нижними концами. Он лежит на стенах дома и равномерно передает на них нагрузку от крыши.

4. Прогон - брус, на который опираются стропила своим верхним концом (коньковый прогон) или в средней части. На прогон действуют изгибающие его вертикальные силы.

5.- Стойка - вертикальный элемент, который поддерживает стропила или прогон. Воспринимает вертикальные нагрузки, опирается на стены, колонны нижнего этажа или же на прогон (лежень), уложенный на перекрытие этажа.

6. Подкос - брус, направленный под углом к вертикали, подпирающий стропило и препятствующий его прогибу.

7. Ветровая балка - доска, которой связывают между собой стропильные ноги, образующие скат крыши. Препятствует сдвигу стропильных ног относительно друг друга и подвижкам крыши при ветровых нагрузках. Ветровую доску располагают под углом к линии свеса крыши, прибивая ее к стропилам со стороны чердака.

8. Кобылка - доска, которую крепят к нижней части стропил для со здания свеса кровли.

9. Шпренгель - балка из бруса или бревна, уложенная горизонтально на смежные стены перпендикулярно биссектрисе угла между ними. Шпренгель укрепляет стропильную конструкцию, придает ей устойчивость, воспринимая горизонтальные ветровые нагрузки.

10. Нарожник - укороченная стропильная нога в конструкции вальмой кровли, опирающаяся одним концом на диагональную ногу, а другими на мауэрлат.

Формы крыш

Односкатная. Обычно имеет небольшой уклон - 14-260. В небольших зданиях с пролетом до 5 м ее выполняют на основе наслонной стропильной системы с опиранием на наружные стены и на внутреннюю при ее наличии. В строениях с большим пролетом применяют стропильные фермы.

Двускатная. Простая в изготовлении мансардная или чердачная крыша, ее используют в зданиях с уклоном 14-60°, пролет может достигать 16 м. При расстоянии между наружными стенами до 6 м можно применить висячие стропила. При больших пролетах и наличии внутренних опор используют систему с наслонными стропилами, а при их отсутствии - стропильные фермы.

Четырехскатная (вальмовая). Более сложная в монтаже, чем двускатная, но экономичная крыша (за счет отсутствия фронтонных стен), пригодна для мансард и чердаков, уклон может составлять 20- 6о°, пролет - ДО 12 м при наличии внутренних опор. Выполняют на основе системы с наслонными стропилами или стропильных ферм.

Мансардная (ломаная). Крыша имеет скаты, пологие в верхней части, а в нижней уклон может быть более 6о°. Позволяет увеличить пло щадь мансардных помещений на этаже, обычно ее применяют в зданиях шириной до ю м. Чаще выполняют на основе системы с наслонными стропилами, но гораздо проще монтировать такую крышу при использовании стропильных ферм.

Типология

Есть несколько принципиальных типов стропильных систем. Выбор конкретной конструкции зависит от размера и формы дома, расположения несущих стен, формы крыши, наличия внутренних стен и др. Каждый из типов стропильных систем имеет различные варианты решений, кроме того, на одном объекте их можно комбинировать.

Система с висячими стропилами. Обычно используется в двускатных крышах с пролетом между несущими наружными стенами до 6 м при отсутствии внутренних стен. Стропила в своей верхней точке опираются друг на друга, в нижней - на мауэрлат. Поскольку стропила стремятся разъехаться в стороны, создавая распор на стены, в системе присутствует затяжка, скрепляющая между собой стропильные ноги с противоположных скатов. Затяжки в виде балок могут располагаться у основания стропил и одновременно служить балками перекрытия. Затяжкой может быть также железобетонное перекрытие этажа (в этом случае оно должно быть жестко связано с обеими противоположны ми стенами). Затяжка (так называемый ригель) может располагаться и выше основания стропила, в том числе на высоте, позволяющей устроить мансардное помещение, что удобно при крутом наклоне крыши (40-60°). Если применять систему при пролете между наружными стенами более 6 м, то стропила необходимо подпирать раскосами или стойками, установленными на прогоны, уложенные на перекрытие. При этом длина нижней части стропильной ноги должна быть не более 4,5 м.

Система с наслонными стропилами используется в крышах с любыми уклонами, различной формы, с пролетами между наружными стенами 10-16 м при наличии в пределах пролета опор (внутренних стен или колонн). Стропильные ноги в верхней части опираются на коньковый прогон, который, в свою очередь, поддерживается стойками или лежит на внутренней стене (лежне). Нижние части стропильных ног опирают на мауэрлат. В этой системе нагрузки направлены вертикально, распор стен не возникает, затяжка между стропильными ногами не нужна. При большом расстоянии между наружными стенами (например до іб м) для опирания стропил вместо конькового прогона можно использовать два боковых, опирающихся на стойки, а также ригели и подкосы, которые служат для уменьшения изгиба стропильных ног. При создании мансардного этажа наслонные стропила удобно опирать на стенку, высотой 1-1,5 м (она называется аттиковой), при этом не требуется ее усиление железобетоном. Или же можно использовать стропильную систему с изломами (мансардную крышу с ломаными скатами).


Стропильные фермы также универсальны в применении. Ферма -это плоский элемент стропильной системы, включающий в себя, в соответствии с расчетами, стропила, затяжки, стойки, раскосы. Все элементы расположены в пределах нижнего и верхнего пояса фермы таким образом, что не нуждаются в дополнительных опорах в виде внутренних конструкций здания. Ферма опирается лишь на наружные стены, создавая на них только вертикальное давление, может иметь большой пролет (16 м -не предел). При помощи этих систем можно обеспечить различную форму крыши (треугольную, ломаную, трапециевидную и т. п.) и любой необходимый уклон. Фермы (изготовленные на стройплощадке или доставленные с завода в готовом виде) устанавливают на расчетном расстоянии друг от друга.