Как правильно выбрать стропильную систему для вашего дома

Для устройства прочной кровли важны все детали, но первостепенное значение имеет качественное строительство стропильной системы. Все разновидности кровель имеют свою специфику, которую необходимо учитывать при монтаже стропил и остальных перекрытий, но есть также общие положения и правила, следование которым гарантирует соответствие создаваемой конструкции требованиям надежности.

Что лучше: дерево или металл?

Дерево

Основным материалом для изготовления стропил является дерево. Его популярность обусловлена легкостью, доступностью в ценовом плане, простотой монтажа.

Для строительства деревянных перекрытий используют брусы из дерева хвойных пород, хотя распространенным вариантом являются также доски. Сказанное относится к строительству жилых частных домов. При возведении многоэтажных зданий и строений промышленного назначения в большинстве случаев предпочтение отдается металлическим конструкциям.

Смотрите на нашем сайте как выглядит алюминиевая фальцевая кровля и читайте всё о технологии её устройства.

Полезную информацию о пластиковых отливах и цены на них вы найдете здесь.

Для увеличения длительности срока службы деревянной стропильной системы до начала работ по монтажу их обрабатывают особыми антибактериальными (для защиты от гниения, поражения насекомыми) и антипиретическими (для предупреждения возгорания) составами. Их наносят обычной малярной кистью.

Преимущества деревянных стропил:

• Легкость конструкции. Обладая достаточной прочностью для эксплуатации, деревянная конструкция получается намного легче металлической и железобетонной. Благодаря этому можно обходиться без устройства несущих стен повышенной прочности, которые могли бы выдерживать значительные нагрузки.
• Экономичность. Дерево намного дешевле, чем металл или бетон. Кроме того, при использовании древесины удается существенно сэкономить на строительных материалах для возведения стен.
• Длительность эксплуатационного срока. Благодаря использованию современных средств для защиты древесины от насекомых, размножения микроорганизмов, грибков и определенным способам механической защиты конструкций от воздействия влаги срок службы материала значительно возрастает.
• Удобство осуществления монтажа. При устройстве деревянных систем стропил нет необходимости в использовании специальной грузоподъемной техники. Монтаж может осуществить бригада, состоящая из 2-4 строителей. Важно и то, что при необходимости корректировки размеров определенных деталей (подрезания, подрубания, наращивания) не нужно высверливать отверстия, осуществлять сварочные работы, благодаря чему заметно сокращается длительность требуемого для проведения монтажных работ времени.

В отличие от металлических и железобетонных систем, деревянные элементы можно с легкостью подогнать к конкретному месту выполнения работ.

• Экологичность. Дерево является абсолютно безопасным, безвредным, чистым в плане экологии материалом.
• Наличие широкого ассортимента современных крепежных элементов делает использование древесины в качестве материала для стропил максимально удобным.

Металл

При устройстве кровель промышленных или многоэтажных строений использование деревянных стропил нецелесообразно. В этом случае оптимальным вариантом являются металлические конструкции. На сегодняшний день самой популярной технологией их устройства является легкий стальной каркас.

Подобные конструкции на основе тонкостенного металлопрофиля с нанесенным на него слоем цинка отличаются надежностью и долговечностью. Длительность срока их службы достигает 100 лет.

Главными преимуществами металлических конструкций являются:

• Пожаробезопасность — материалы, на основе которых изготавливаются такие системы, негорючие. В случае пожара они способны сдерживать распространение огня в течение некоторого времени, благодаря чему зачастую удается предотвратить обрушение кровли.
• Отсутствие необходимости в проведении специальной обработки материалов противопожарными и антисептическими, противогрибковыми составами.
• Длительность срока службы – обусловлена прочностными характеристиками материала и его защищенностью от гнили и коррозии.
• Легкость монтажа – для установки стропил из металла достаточно иметь под рукой обычную дрель и шуруповерт.
• Такие стропила можно возводить независимо от сезона.
• Поскольку металл способен выдерживать большие нагрузки, в качестве кровельного материала можно использовать любое покрытие.
• Металлические конструкции удобно использовать при необходимости создания перекрытий для сооружений значительной высоты и площади.

Недостатками применения металла в качестве материала для стропил являются:

• большой вес конструкции;
• необходимость применения специальной техники для доставки деталей на кровлю;
• подверженность материала деформации при высоких температурах;
• высокая цена.

Металлические системы являются оптимальным вариантом при устройстве кровель многоквартирных домов или строений коммерческого, промышленного, спортивного, хозяйственного назначения.

В области частного строительства применение металлических конструкций нерационально, поскольку из-за высокой теплопроводности материал не только не способствует сохранению тепла, но даже приводит к его утечке. Выбор дерева оказывается более выгодным с экономической точки зрения, поскольку позволяет существенно сократить энергозатраты.

Альтернативный вариант

В некоторых случаях оптимальным решением является усиление деревянных конструкций отдельными металлическими элементами. В этом случае обязательным условием является прокладка слоя изоляционного материала между деревянными и металлическими конструкциями для предупреждения скопления конденсата в древесине и ее последующего гниения. При возведении цельных металлических конструкций посредством сваривания деталей нет угрозы гниения материала под воздействием влаги, поскольку нет участков контакта металла с деревом.

В случае использования металлических частей необходимо проводить утепление кровли, поскольку они образуют мостики холода.

Очень распространено использование конструкций из металла в качестве дополнительных опор. В таких случаях их вставляют под коньковый прогон, так как на этот участок приходится максимальное количество нагрузок.

Выбор сечения стропил

В конструкциях различных типов стропильная нога называется по-разному (рядовым стропилом, накосной стропильной ногой). В любом случае до ее устройства следует произвести необходимые расчеты.

Расчет на прочность должен основываться на учете нагрузок временного и постоянного характера, которые будут оказывать воздействие на кровлю.

В постоянные нагрузки входят:

• общий вес элементов конструкции стропил;
• вес гидро- и пароизоляционных материалов;
• вес кровельного покрытия;
• в случае устройства мансардного помещения – вес материалов для отделки потолка.

Во временные нагрузки входят:

• максимальная ветровая и снеговая нагрузка для конкретного региона;
• вес обслуживающих кровлю строителей и инструментов;
• вес устраиваемого на кровле инженерного оборудования: дымоходов, вентиляционных систем, зенитных фонарей, аэраторов и т.д.;
• вес ограждений, переходных мостиков, трапов, которые нужны для проведения ремонтных работ и последующей эксплуатации кровли.

Основываясь на полученном значении нагрузок, производят расчет стропильных ног, их длины, поперечного сечения, определяемых выбранным материалом, типом кровли и стропил (висячих или наслонных). Кровли сложных конфигураций иногда включают в себя разные виды стропил.

В кровлях вальмового типа наряду со стропильными ногами применяют также стропила укороченного типа – так называемые нарожники. Для них необходимо производить отдельный расчет. Помимо этого, надо рассчитать также дополнительные детали системы стропил: подкосы, затяжки, ригели. На них также приходится некоторая часть нагрузки, передаваемой от стропил.

Длина стропильных ног в первую очередь определяется размерами здания и величиной угла уклона кровельных скатов, получаемого от выбранной формы кровли. В основном стропила стараются делать максимум 6-метровой длины: имеющийся в продаже пиломатериал обладает именно такими параметрами. В тех случаях, когда размеры строения требуют большей величины, производится наращивание стропил. Значительные по длине стропильные ноги бывают у диагональных (накосных) стропил, используемых при строительстве кровель вальмового или полувальмового типа.

Сечение стропильной ноги выбирается в зависимости от ряда факторов:

• постоянных и временных нагрузок;
• конкретного вида кровельного материала;
• типа кровельной конструкции;
• размеров строения;
• величины уклона скатов;
• особенностей климатического региона;
• качества материала, из которого изготавливаются стропильные ноги.

При устройстве стропильной системы в основном применяется сосновая древесина без больших сучков и синевы. Оптимальная влажность материала — 20-22%. Такое требование обусловлено возможностью изменения формы и размеров дерева по мере усыхания, что может привести к деформации возведенной кровли.

В настоящее время есть множество фирм, предлагающих услуги по проведению расчетов системы стропил. Это можно сделать и самостоятельно, воспользовавшись онлайн калькуляторами. После ввода в программу нужных размеров она выдает готовые результаты сечения, шага, длины стропил.

При возведении частных домов в основном применяют доски, сечение которых составляет 50 х 150 мм. Они подходят для кровель любых конфигураций.

Длина шага стропильных ног составляет приблизительно 1 метр. Величина зависит от типа кровельного покрытия, величины уклона и количества снега.

Например, при угле уклона больше 45 градусов стропильный шаг будет равняться 1,2-1,4 м. Для областей с обильными осадками в зимнее время расстояние сокращается до 0,6-0,8 м с учетом возможной снеговой нагрузки.

Следует учитывать также кровельный материал. Наибольшим весом обладает натуральная черепица: при ее выборе в качестве покрытия для кровли величина сечения стропильных ног должна увеличиваться при большей длине стропильных ног и их шага.

Стропила для крыш различных видов

Самым простым типом кровель являются односкатные конструкции, стропила которых опираются на стены дома. Длина таких элементов должна быть не больше 4,5 метров. Однако есть решение проблемы перекрытия значительных площадей. В этих случаях необходимо использовать стойки или подпорки, благодаря которым такая конструкция сможет удерживаться.

Большая часть двускатных кровель внешне очень похожи, но по внутреннему строению они могут существенно отличаться. В настоящее время применяются четыре основных варианта:

1. Первый предполагает применение конькового прогона, служащего опорой для стропильных ног. Усиление скатов осуществляется посредством использования подстропильных ног. Что касается прогона, то он удерживается при помощи стоек. Стойки устанавливают на лежень. По ширине подобные конструкции могут быть до 10 м.
2. При втором варианте применяются подстропильные ноги, нижней частью опирающиеся на стойку конька, а верхней – на затяжку (схватку), посредством которой стропильные ноги соединяются поближе к коньку. При этом ширина кровли увеличивается примерно до 14 м.
3. В третьем варианте конькового прогона нет. Он заменен расположенным под одним из кровельных скатов брусом. Применяют также затяжку, опирающуюся на лежень стойку, подстропильные ноги. Величина углов наклона подстропильных ног колеблется в диапазоне 45-53 градусов. Эта разновидность по сравнению с предыдущей не отличается особой выигрышностью в плане ширины кровли, но прекрасно подойдет в случае расположения опорной стены не в центре, а с некоторым смещением в сторону.
4. При необходимости перекрытия широких построек применяются симметричные конструкции, в которых использованы два прогона. Они располагаются параллельно друг другу под стропильными ногами кровельных скатов. В таких двускатных конструкциях предполагается применение двух затяжек: функцией верхней является соединение стропил, а нижней – стоек и подстропильных ног. При этом максимальная ширина конструкции может составлять 16 м.

Величина расстояния между стропилами определяется длиной их сечения:

• при сечении 40 х 150 мм шаг будет составлять 60 см;
• при параметрах 50 х 150 мм величина достигает 90 см;
• размеры 100 х 150 мм увеличивают шаг до 215 см.
5. Кровли вальмового типа также очень популярны в современном загородном строительстве. Их отличительной чертой является отсутствие фронтонов, на месте которых располагаются дополнительные скаты, или вальмы. В основном в конструкции предполагается наличие прогона, простых стропил – на основных скатах, вальмовых – на боковых. Опорой для вальмовых стропил являются длинные диагональные элементы. Здесь происходит их стыковка с верхней частью простых стропильных ног. Для подобных конструкций целесообразно использование усиленной обвязки.

Утепление ломаной крыши изнутри: технология, материалы и полезные советы.

Чертежи конструкции мансардной полувальмовой крыши вы найдете в статье на нашем сайте.

Как выполнить гидроизоляцию кровли жидкой резиной вы узнаете по адресу https://rooffs.ru/krovelnye-materialy/zhidkaya-rezina/pravila-gidroizolyatsii-krovli.html

6. Список завершает ломаная кровля с довольно сложной конструкцией. При ее возведении применяют способ, включающий в себя устройство каркаса для стропильных ног. Каркас состоит из вертикальных стоек и горизонтального бруса. После завершения его монтажа приступают к установке остальных деталей. Роль перекрытия мансарды выполняет верхняя перекладина каркаса в форме буквы “П”. Она служит опорой и для стойки конька. В этом случае расстояние между стропилами выбирается с учетом действующей на кровлю нагрузки, величины угла наклона скатов и толщины выбранного бруса.

Что влияет на выбор угла уклона?

Основными факторами, оказывающими влияние на величину угла уклона, являются:

1. Факторы окружающей среды. При выборе угла наклона учитываются климатические особенности региона, в котором ведется строительство.

Большое влияние на кровельную конструкцию в целом и стропильную в частности оказывает ветер. Даже небольшое увеличение угла уклона (до 30 градусов) приводит к почти пятикратному возрастанию ветровой нагрузки. Однако и слишком маленькая величина может оказать негативное влияние на сохранность кровельной конструкции, поскольку в этом случае ветер с легкостью проникает в стыки на покрытии. При сильных порывах он способен сорвать крышу.

Атмосферные осадки тоже неблагоприятно сказываются на эксплуатационных характеристиках крыши. Скапливаясь на ней, они значительно увеличивают общую нагрузку. Кроме того, при недостаточной герметичности кровельного покрытия дождевая и талая вода легко проникает в кровельный пирог, способствует гниению деревянных частей и со временем может привести к разрушению конструкции.

Грамотный подбор угла поможет избежать этих нежелательных явлений.

Снеговая нагрузка на кровлю достигает максимума при 30-градусной величине угла уклона. При увеличении показателя до 45 градусов дождь и снег совершенно не задерживаются на поверхности.

2. Тип кровельного покрытия. Строительные нормы определяют минимальные величины наклона для всех кровельных материалов. При их разработке были учтены снеговые, ветровые нагрузки и их воздействие на кровли с разным наклоном. К примеру, для черепичной крыши минимальным показателем является величина 22 градуса, в случае шифера она возрастает до 30 градусов и т.д.

При строительстве дома в регионе с большим количеством осадков логичным является выбор 45-градусного наклона ската. При небольшом количестве осадков, но сильных ветрах оптимальным вариантом считается устройство кровли с наклоном в 30 градусов.

Чем больше угол наклона, тем больше требуется финансовых расходов на строительство.

Для определения величины угла параметры конька делятся на половину ширины здания, а полученная цифра умножается на 100. Многие специалисты для проведения расчетов пользуются особыми графиками и матрицами. Некоторые из них доступны на строительных ресурсах интернета.

ВЫВОДЫ:

• Для устройства прочной кровли первостепенное значение имеет строительство качественной стропильной системы.
• Для изготовления стропил используются дерево и металл. Каждый из материалов имеет свои плюсы и минусы.
• В некоторых случаях оптимальным решением является усиление деревянных конструкций отдельными металлическими элементами.
• Расчет стропил на прочность основывается на учете нагрузок временного и постоянного характера, которые будут влиять на кровлю.
• Сечение стропильной ноги выбирается в зависимости от постоянных и временных нагрузок, конкретного вида кровельного материала, типа кровельной конструкции, размеров строения и ряда других факторов.
• Выбор стропил определяется также в зависимости от конкретного типа кровли.
• При выборе величины угла уклона кровли необходимо учитывать особенности региона строительства и используемый кровельный материал.

Подробнее о том, как выполняется монтаж стропильной системы крыши вы узнаете из видеосюжета.