Кровельные конструкции – один из сложнейших в проектировании, монтаже узлов жилого сооружения. Кровля первой принимает на себя «удар», защищая дом от осадков, ветра и холода, поэтому от ее герметичности, долговечности, качества зависит комфорт всех домочадцев. Основа надежной крыши – стропильная система, которая придает конструкции форму, задает оптимальный уклон, а также служит для крепления гидроизоляционного материала. Состав и взаимное расположение элементов каркаса зависят от конфигурации кровли. В этой статье мы расскажем, какие виды стропильных систем бывают, а также чем они отличаются друг от друга.

Функции

Стропильная система – совокупность опорных элементов, поддерживающих геометрию крыши, каркас кровельной конструкции, придающий ей жесткость, нужный уклон. Состав, толщину сечения, расположение частей «костяка» кровли определяют с помощью расчетов, учитывающих постоянные и временные нагрузки. Стропильный каркас выполняет следующие функции, определяющие функциональность крыши:

1. Задает геометрию, уклон. Стропильные ноги каркаса придают крыше необходимый угол наклона и форму, способствующие облегченному сходу снега или атмосферных осадков с поверхности. Именно от каркаса зависит, сколько щипцов или скатов будет иметь кровля, а значит именно этот элемент конструкции определяет ее внешний вид.
2. Служит основанием для крепления гидроизоляционного материала. Обрешетка стропильного каркаса используется для фиксации финишного покрытия крыши.
3. Равномерно распределяет вес крыши. Взаимосвязанные элементы стропильной системы равномерно распределяют, а затем перенаправляют нагрузку от финишного покрытия и вес снежной массы между несущими стенами сооружения, не допуская перекоса или деформации конструкции.
4. Обеспечивает функционирование кровли. Строение каркаса, учитывающее особенности устройства крыши и кровельного покрытия, обеспечивает поддержку, аэрацию и защиту от конденсата.

Учтите, что грамотно спроектированная стропильная система – залог долговечности, надежности и механической прочности крыши, поэтому ее проектирование и монтаж доверяют профессиональным архитекторам. Опытные мастера считают, что качественный каркас намного важнее финишного кровельного покрытия, поэтому экономить на нем не стоит.

Функции стропильных систем

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.

Зависимость высоты мансарды от уклона

Влияние климатических факторов

Влияние кровельного материала

Материалы

Стропильная система – обязательный элемент скатных кровель любой формы и конфигурации, состоящий из вертикальных опор, горизонтальных затяжек и стропильных ног, обеспечивающих поддержку и надежное крепление кровельному материалу. Материал, используемый для изготовления каркаса, должен обладать легким весом, высокой прочностью, несущей способностью, а также устойчивостью к воздействию влаги. Наиболее подходящими вариантами считают:

1. Древесина. Дерево – природный, экологически безопасный материал, который отличается легким весом и прочностью. Для изготовления каркаса применяют бруски квадратного сечения 100х100 мм или 150х150 мм, доски сечением 50х150 мм твердых пород. Существенным недостатком деревянных элементов каркаса является то, что они прогибаются под собственным весом при большой длине, а также обладают слабой устойчивостью к воздействию влаги.
2. Металл. Металлические стропильные системы дороже деревянных, они используются в основном при большой площади скатов и большом весе кровельного материала. Высокая несущая способность металлического профиля или уголка позволяет увеличивать шаг между элементами каркаса без потери прочности конструкции. Чтобы снизить вероятность распространения ржавчины, применяются коррозионностойкие виды металла.

Обратите внимание! Дерево считается наиболее подходящим материалом для изготовления стропильного каркаса крыши жилых построек, так как оно обладает 3 важными качествами: легким весом, прочностью, воздухопроницаемостью. Чтобы увеличить устойчивость древесины к воздействию влаги, нужно провести обработку элементов стропильной системы глубоко проникающим антисептиком.

Элементы каркаса треугольной крыши

Так же как и стропильная система вальмовой конструкции, скелет трехскатной крыши выполняется из набора таких элементов:

• Мауэрлат. Деревянная обвязка пристройки, которую укладывают на специальные строительные шпильки. При этом важно не забыть простелить слой гидроизоляционного материала под дерево мауэрлата.
• Коньковый прогон. Является верхней точкой опоры любой крыши. Именно на коньковый брус опирают стропильные ноги.
• Диагональные стропила. Деревянные элементы каркаса, которые монтируют под углом к коньковому брусу. В количестве двух штук, отходящих от конька в виде лучей и упирающихся на мауэрлат, они образуют своеобразный треугольник, основанием которого является дерево мауэрлата по торцевой стене пристройки.
• Центральное стропило. Элемент каркаса, который отводят по обеим сторонам конька перпендикулярно его длине. Таких фрагментов должно быть 4 штуки. Причем два из них будут выполнять роль диагональных стропил в задней (торцевой) части крыши, которая упирается в стену дома.
• Промежуточные стропила. Устанавливают между центральными с шагом 40-70 см в зависимости от финишного кровельного материала.
• Нарожники (короткие стропила). Устанавливаются между двумя диагональными стропилами по вальме и между ними же и центральными стропилами по трапециевидной части крыши. То есть, верхний конец таких ног каркаса стыкуют с угловыми стропилами, а нижний — с мауэрлатом. Причем эти ноги должны быть расположены строго параллельно центральным ногам по трапеции, и строго перпендикулярно протяженности мауэрлата по вальме. То есть, чем ближе к углам дома, тем короче будут эти ноги.
• Раскосины. Деревянные брусовые элементы, которые используют для усиления жесткости конструкции. Монтируют их под углом по отношению к укрепляемому элементу.
• Шпренгель. Деревянный брусовый элемент, который укладывают по внутренним углам мауэрлата для увеличения его жесткости.
• Вертикальные стойки. Служат опорами для конькового бруса и упираются в деревянный прогон.

Важно: чтобы все элементы каркаса были максимально жесткими, их нужно усиливать металлическими стальными скобами, уголками и пр. А перед монтажом крыши желательно все деревянные её фрагменты обработать антисептиками и антипиренами. При этом для изготовления всех фрагментов скелета крыши лучше использовать брус или доску влажностью 16-20%. При большей влажности дерево начнет со временем усыхать, что приведет к проседанию конструкции, и её возможному разрушению.

Устройство

Устройство стропильной системы крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые поддерживая друг друга, придают конструкции жесткость, необходимую прочность, а также распределяю вес кровельного материала равномерно между несущими опорами. Состав каркаса, величина сечения отдельных элементов и их размещение зависят от типа финишного покрытия, уклона ската и способа использования подкровельного пространства. Обычно каркас состоит из:

• Мауэрлата. Мауэрлатом называют подстропильный брус, который крепится поверх верхнего венца или ряда несущих стен дома. Он изготавливается из прочной, твердой древесины хвойных пород. Крепят мауэрлат с помощью длинных металлических шпилек или анкерных болтов.
• Леженя. Лежнем называют мауэрлатный брус, расположенный не на внешних несущих стенах, а на внутренних перегородках. На лежень устанавливают центральные стойки, поддерживающие конек крыши.
• Стоек. Стойками называют вертикальные опорные элементы, которые поддерживают коньковый прогон или центральную часть стропильных ног каркаса.
• Стропил. Стропильные ноги опираются на мауэрлат и коньковый прогон, располагаясь под углом к основанию кровли.
• Ригеля и затяжки. Эти терминами называют горизонтальные элементы каркаса, стягивающие между собой попарно стропильные ноги. Ригель располагается в верхней части стропил, прямо под коньком, он толще и прочнее затяжки, размещающейся гораздо ниже.
• Подкосов. Подкос устанавливают под углом к стропилам, чтобы предотвратить их прогибание под действием собственного веса. Одним концом они упираются в ногу, а вторым – в стойку или затяжку.

Важно! Самая простая стропильная система состоит только из мауэрлата, стропил и конькового прогона. С увеличением сложности кровли повышается количество дополнительных элементов, упрочивающих конструкцию, а также компенсирующих нагрузки на прогиб и распирание.

Устройство каркаса

Монтаж стропильной системы крыши

Монтаж стропильной системы крыши требует соблюдения строжайших мер безопасности, поэтому необходимо использовать передвижные стройлеса, особенно, при возведении большого домостроения с двумя или большим количеством этажей.

Это тоже важно знать: Монтаж стропильной системы двухскатной крыши – проект, расчеты, обработка, крепление, сборка и установка

Если у строения отсутствуют капитальные внутренние стенки, то стропилины смогут опираться на мауэрлат, уложенный поверх капитальных стен снаружи дома. В таком случае рекомендуют применять висячие стропилины.

Система стропил включает следующие основные элементы:

• стропилины – основная опорная и несущая часть системы, образующая скатную плоскость крыши, которая изготавливается из брусьев;
• брусья, скрепляющие стропилины, называются затяжками или воздушными связями.

Для формирования свеса можно использовать «наращенные» стропилины, образующие кровельный свес, защищающий дом во время осадков.

Для производства стропил используются брусья с сечением от 5х20 см. Значение сечения может быть увеличено, если домостроение возводится в регионе со сложными климатическими условиями.

Сечение стропильных брусьев определяется с учетом следующих данных: силы ветра, объема выпадающего снега, расстояния между стропилами, вида кровельного материала.

Технология обустройства стропильного перекрытия для опытного строителя несложная – важно только соблюдать технологию и точность всех расчетов.

На будущую кровлю поднимают 2 бруса, концы у которых надрезаются таким образом, чтобы они стояли устойчиво на поверхности мауэрлата. Желательно разметить все стропилины согласно их будущего расположения на кровле.

Виды

Конфигурация каркаса крыши зависит от архитектурных особенностей перекрываемого сооружения. Кровля должна учитывать количество несущих опор внутри или снаружи дома, чтобы равномерно распределить ложащуюся на них нагрузку. Различают следующие виды стропил:

1. Наслонные. Наслонными стропилами называют каркас крыши, который опирается как на наружные несущие стены, так и на внутренние. В роли внутренних пор может выступать ряд колонн или капитальная перегородка между комнатами, предусмотренная проектом. Дополнительная внутренняя опора используется в качестве поддержки под коньковый прогон. С помощью наслонных стопил можно перекрывать сооружения большой площади без потери жесткости.

   
   Наслонные стропила

2. Висячие. Стропила висячего имеют опору только в одной точке – в месте стыковки с мауэрлата. Другим концом они опираются друг на друга без поддержки конькового прогона. Такая система подходит для сооружений, в которых не предусматривается внутренняя капитальная стена. Стропильные фермы такого типа имеют устойчивую форму в виде равностороннего треугольника, поэтому не нуждаются в стабилизирующих элементах.

   
   Висячие стропила

Учтите, что финальный вид стропильного каркаса из деревянных или металлических элементов зависит от количества скатов и разновидности крыши. Наиболее простыми вариантами считают односкатную и двухскатную кровлю, а сложными – вальмовую, полувальмовую, шатровую.

Виды крыш

Зависимость устройства каркаса от уклона

Конструкции крыш стропильной системы

Немало важным является вопрос о конструкции стропильной системы, ведь именно он берет на себя все нагрузки. Она обязана выдерживать не только свой вес, вес кровельных материалов и отделки кровли, а также нагрузки от снега, ветра, внутренних материалов отделки и утепления.

Выделяют следующие конструкции стропильных системы:

• С использованием наклонных стропил

Наклонные стропила опираются на мауэрлат внизу, и на коньковый прогон вверху. Коньковая балка опирается на фронтоны и несущие стены внутри дома.

• Висячих стропил

Висячие стропила опираются на мауэрлат внизу, и друг в друга вверху, не имея больше ни каких опор, за счет упора стропила не падают.

• Их комбинации, т.е. комбинированные

Совмещение двух (висячих и наклонных) устройств и служит подстропильным приспособлением, на которое накладывают прогон и на них накладывают стропила.

Выбор варианта стропильной системы будет обусловлен формой дома, его планировки и поставленных архитектурных и дизайнерских задач. Не следует забывать, что по несущей способности, эти оба варианта полностью равнозначны. Также может быть система стоек, подкосов, раскосов и других элементов, которые перераспределяют нагрузки на несущие стены и столбы внутри дома. Совокупность всех элементов дает возможность обеспечения жесткости всей конструкции.