Стропильная система – описание, разновидности, порядок монтажа

Кровля дома нуждается в надёжной опоре. Для скатных крыш её роль выполняет стропильная система, сложная инженерная конструкция из древесины. Она состоит из множества элементов, имеет несколько разновидностей. Рассмотрим особенности и специфические черты стропил, порядок монтажа и прочие нюансы конструкции. Эти сведения помогут сохранить дорогостоящее кровельное покрытие и уменьшить частоту ремонтных работ. Читайте до конца, чтобы получить максимально полную информацию о стропильной системе частного дома.

Какие задачи решает стропильная система

Основная функция крыши – защита от осадков, ветра, внешних воздействий. Для большинства районов России характерны скатные крыши, обеспечивающие сток дождевой или талой воды и самостоятельный сход излишков снега. Плоские виды кровли встречаются только в южных регионах, поэтому о них говорить нет смысла.

Состав крыши включает в себя два основных элемента:

• кровля;
• стропила.

Кровля выполняет роль герметичного покрытия, уложенного под определённым углом на опорную конструкцию – стропила. В их задачи входят:

• поддержание кровельного полотна;
• создание устойчивой и надёжной системы, принимающей на себя снеговые и ветровые нагрузки;
• вентиляция чердачного помещения;
• защита верхнего перекрытия от температурных перепадов, солнечных лучей, влаги и прочих воздействий.

Кроме этого, стропила обеспечивают равномерное распределение нагрузки на стены и фундамент дома. Для регионов со снежными зимами задачей системы становится образование определённого угла наклона скатов, обеспечивающего оптимальный баланс между снеговой и ветровой нагрузками. Все эти функции приходится выполнять одновременно, поэтому расчёт и монтаж системы являются важными и ответственными этапами строительства дома.

Конструкция, разновидности

Устройство стропильной системы достаточно сложно.

Рассмотрим узлы системы внимательнее:

• Мауэрлат. Это горизонтальный брус, уложенный на верхнюю кромку стен по всему периметру дома. Принимает на себя нагрузку от стропил, распределяет и передаёт её стенам и фундаменту.
• Лежень. Горизонтальный брус, уложенный по продольной оси крыши. Иногда укладывают два лежня, если этого требует ширина крыши.
• Стойки. Вертикальные брусья, расположенные на торцах лежня. Высота стоек определяет угол наклона скатов.
• Коньковый прогон. Горизонтальная доска, установленная на ребро и прикреплённая к верхним концам стоек. На неё опираются стропильные ноги.
• Стропильные ноги. Наклонные доски, установленные на ребро. В нижней части они опираются на мауэрлат, в верхней крепятся к коньковому прогону, или просто соединяются попарно.
• Прогон. Горизонтальный брус, закреплённый на концах стоек. Используется на крышах с двумя лежнями, разделяя всю конструкцию на два яруса.
• Ригель. Горизонтальные планки, уложенные перпендикулярно прогонам и соединяющие стропильные ноги.

• Подкосы. Это наклонные планки, скрепляющие элементы конструкции и обеспечивающие их неподвижность.
• Обрешётка. Это несколько рядов горизонтальных планок, связывающих стропильные ноги между собой и служащих непосредственной опорой для кровли. Может представлять собой сплошной настил из досок. Иногда поверх редкой обрешётки укладывают промежуточный слой листовых материалов (ОСБ, ДСП или фанеру), обеспечивающих герметичность подкровельного пространства.

Кроме этого, важным элементом системы является карнизный свес. Это продолжение нижней части стропильных ног, выходящее за пределы мауэрлата и нависающие над плоскостью стен. Благодаря свесу, дождевая или талая вода стекает по водостокам на землю, не попадая на стены или фундамент. Это позволяет сохранить несущие конструкции и увеличивает срок службы постройки. При этом, сами стропила опираются на мауэрлат и там же заканчиваются. Продолжением являются отдельные элементы – кобылки, которые прикрепляются встык к стропилам и не испытывают нагрузок, приходящихся на основную часть системы.

Перечислены основные элементы стропильной системы, но порядок их соединения и размещения может быть разным. В зависимости от способа сборки возникают разные виды стропильных систем:

• Наслонные. Стропила опираются снизу на мауэрлат, а сверху крепятся к коньковому прогону.
• Висячие. Снизу стропила установлены на мауэрлат. А сверху соединены с противоположными ногами с другого ската. Как правило, такова конструкция кровли скатных крыш небольших одноэтажных домов каркасного типа, или построек из лёгкого пенобетона.
• Шпренгельные системы. Они состоят из цепочки отдельных ферм, собранных на земле и в готовом виде установленных на крыше. Такой метод позволяет уменьшить опасность от работ на высоте, обеспечивает лучшее качество и точность сборки.

Выбор той или иной конструкции не является капризом владельца дома. Тип крыши закладывается в проекте строительства по результатам расчётов, учёта возможных нагрузок и климатических условий региона.

Критерии выбора конструкции

Стропильная система, или просто стропила – это несущая система, служащая опорной конструкцией для кровельного покрытия, теплоизолятора и других слоёв кровельного пирога. Кроме этого, стропила принимают на себя все внешние нагрузки, обусловленные климатическими и погодными факторами. При расчёте конструкции учитываются два основных фактора:

• Ветровая нагрузка. В некоторых регионах случаются настоящие ураганы, когда скорость ветра составляет 20 м/с и более.
• Снеговая нагрузка. Это значительная величина. Достаточно сказать, что для Москвы вес снега на 1 м2 составляет 180 кг (III снеговой регион по картам СНиП). Это означает, что даже для небольшой постройки (например, гаража) с площадью крыши в 20 м2, снеговая нагрузка составит 3600 кг, или 3,6 т.

Для уменьшения ветровой нагрузки требуется уменьшать угол наклона скатов. В то же время, условия для схода снега возникают при большом уклоне кровли. Поэтому, проектировщикам приходится выбирать некое среднее значение. Учитывается сравнительная редкость сильных ветров и стабильность снеговой нагрузки, её сезонный характер. Если ветра бывают редко, а снега много, уклон увеличивают, и наоборот.

Кроме того, учитывается тип кровельного покрытия. Для каждого материала есть свои ограничения – если на металлочерепице сход снега возможен при достаточно пологих скатах, то для мягкой кровли допускается более высокий наклон. Способность самостоятельного схода снега считается весьма полезным, но и опасным свойством крыши. С одной стороны, снимаются нежелательные нагрузки, с другой – возникает опасность повреждения имущества, получения травм для пешеходов, оказавшихся под массой снега. Проблема в том, что сход всегда непредсказуем и происходит в неизвестный момент. Поэтому, скаты стараются делать либо крутыми, чтобы снег не успевал накапливаться, либо пологими, если количество осадков в регионе не слишком велико.

Виды конструкций крыши

Узлы стропильной системы, скомпонованные тем или иным способом, образуют определённую форму кровли. В зависимости от местных климатический условий, а также от конфигурации дома, существуют разные варианты конструкции:

• Односкатная. Как правило, это вспомогательные или хозяйственные постройки. Вся кровля представляет собой единую плоскость. Наклонённую в противоположную от входа сторону.
• Двускатная. Кровельное полотно разделено на два ската, представляющие две одинаковые (чаще всего) половины с уклоном в противоположные стороны.
• Вальмовая. Это разновидность двускатной крыши, у которой продольный (коньковый) участок короче, а с торцов имеются дополнительные наклонные плоскости. Есть полувальмовые крыши, у которых торцовые участки не продолжаются до самого верха, оставляя небольшие вертикальные фронтоны.
• Ломаная (мансардная). Каждый скат кровли делится на две продольные части с разным углом наклона. Эта конструкция увеличивает объем чердака, позволяя использовать его в качестве жилого помещения (мансарды).

• Шатровая. Крыша, не имеющая конька. Все наклонные плоскости сходятся в одну верхнюю точку.
• Многощипцовая. Это конструкция крыши для дома, составленного из нескольких секций, примыкающих друг к другу под прямым углом.

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.

Материал

Стропильные конструкции изготавливаются из древесины. Существуют достаточно жёсткие стандарты на качество и размеры материала. Основные требования к древесине:

• для сборки используются обрезные доски хвойных или лиственных пород;
• влажность материала не должна превышать 18%;
• на каждом погонном метре доски допускается наличие 3 сучков (не больше), максимальный диаметр которых не превышает 3 см;
• сквозные трещины не допускаются;
• длина несквозных трещин не должна превышать половины длины доски.

Специалисты советуют отдавать предпочтение хвойным породам. Они пропитаны смолой, увеличивающей устойчивость материала против гниения, грибка или плесени. Толщина досок для сборки стропильной системы жилого дома не должна быть меньше 50 мм. При этом, для хозяйственных построек допускается использование 40-мм досок. Ширина также нормируется – для стропил жилого дома минимальная величина составляет 150 мм. Если длина ската больше 6 м, минимальная ширина составит 180 мм. Поскольку стандартная длина пиломатериала составляет 4 или 6 м, доски придётся удлинять. Участок стыка составляет не менее 50 мм и делается ближе к коньку крыши. Иногда используют двойную доску, соединённую так, чтобы участки стыка обоих слоёв находились в разных местах.

Для изготовления мауэрлатов, лежней и стоек используют брус. Требования по качеству древесины (влажность, наличие дефектов и гнили) те же, что и к обрезной доске. Оптимальным размером считается 100×150 мм, что позволяет при необходимости соединять две доски 50×150 мм.

Материал необходимо обработать антисептическими и антипереновыми составами. Они исключают опасность поражения древесины насекомыми или микроорганизмами, увеличат устойчивость к возгоранию. Пропитывать древесину следует по требованиям технологии для используемых составов. Как правило, проводится двойная обработка с промежуточной сушкой.

Порядок монтажных работ

Сборка стропильной системы производится сразу после укладки верхнего (чердачного) перекрытия. Монтаж стропил требует соблюдения определённой последовательности действий. Независимо от вида крыши, работы ведутся поэтапно:

• Установка мауэрлата. Брус укладывают на гидроизолированные торцы стен и закрепляют анкерами. Углы брусьев соединяют вполдерева и фиксируют болтовыми соединениями.

• Укладка лежня. Один или два бруса размещают на центральной оси (или по сторонам от неё на расчётном расстоянии).
• По торцам лежня устанавливают крайние стойки. Между ними с шагом 3-6 м устанавливают промежуточные элементы, если длина крыши это позволяет.
• На верхней части ряда стоек укрепляют коньковый прогон. Его фиксируют металлическими скобами или специальными уголками.
• Производится установка стропил. Нижняя часть крепится на мауэрлат, верхняя опирается на конёк с креплением к нему, или соединяется с противоположной стропильной ногой с опорой на коньковый прогон. Шаг установки стропил колеблется в пределах 0,6 -1,2 м. Их равномерно распределяют по всей длине крыши.
• Стропила укрепляют подкосами и ригелями согласно проектной схеме. Если ширина ската достаточно велика, количество элементов может быть увеличено.
• Укладка пароизоляционной мембраны. Её располагают полосами внахлёст, начиная снизу.

• Установка кобылок, оформление карнизного свеса. Подшивка снизу досками или сайдингом.
• Поверх стропил устанавливают сплошной дощатый настил или более редкую обрешётку. Обычно, для неё используют обрезную доску толщиной 40 мм.
• Установка кровли. Работы ведутся в соответствии с технологией монтажа данного покрытия.

Приведённый порядок сборки действителен для любого типа крыши. В него вносят незначительные поправки для придания нужной формы или конфигурации.

Коротко о главном

Установка стропильной системы является основным этапом строительства крыши. Это опорная конструкция, которая принимает и распределяет снеговую и ветровую нагрузку, удерживает в заданном положении кровельное покрытие, защищает стены и основание дома от воздействия влаги.

В состав стропил входит множество элементов, каждый из которых выполняет собственную задачу. Одни служат обвязкой периметра стен, другие поддерживают стропильные ноги, третьи соединяют их и удерживают в неподвижности. В результате получается прочная уравновешенная конструкция, вес которой невелик. А несущая способность весьма значительна.

Элементы системы могут соединяться несколькими способами, что позволяет получать разные конструкции крыш. Выбор той или иной формы производится на этапе проектирования, но, при необходимости, можно изменить форму и конфигурацию отдельных участков или всей крыши.

Монтаж рекомендуется поручать опытным специалистам, способным грамотно выполнить сборку и не допустить ошибок.