Описание стропильных систем

Виды стропильных систем крыши — их устройство и конструкция

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:

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.
Служит основанием для крепления гидроизоляционного материала. Обрешетка стропильного каркаса используется для фиксации финишного покрытия крыши.
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.
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.

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.

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:

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.
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.

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.

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:

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.

Видео-инструкция

Виды стропильной системы крыши: их характеристика и особенности монтажа

Срок службы дома зависит не только от надёжности возведённого фундамента. У строения есть не менее важная часть — крыша, основой которой является стропильная система. Именно она принимает на себя удар превратностей погоды, а значит, защищает жилые помещения от дождя, ветра и снега. Поэтому так важно правильно её обустроить.

Виды стропильных систем с описанием и характеристикой

Существуют два типа стропильной системы. Каждый из них имеет свою область применения.

Наслонная стропильная система

Она предназначена для крыш с пролётом от 10 до 16 метров, уклон при этом не имеет значения. Единственное правило — внутри здания должны быть несущие стены, которые можно заменить колоннами.

Наслонная стропильная система подходит для плоских и скатных крыш

Элементы наслонной стропильной системы

Основным преимуществом такой стропильной системы является длительный срок эксплуатации, это связано с обустройством сквозного проветривания, а значит, риск загнивания элементов конструкции практически отсутствует. Также наслонная стропильная система ценится за простоту монтажа, что позволяет устанавливать её своими руками. Конструкция состоит из:

стропильных ног;
подстропильных элементов;
обрешётки или настила.

Конструкция может немного отличаться в зависимости от формы крыши (плоская или скатная). В первом случае она представляет собой отдельные стропила, которые опираются каждым своим краем на противоположные стены здания. При обустройстве двускатной крыши это пары наслонных ног, упирающиеся на нижние стены, и прогон, что поддерживается стойками. Подстропильные ноги, или стойки, монтируются лишь в случае увеличенного прогона. Это позволяет предотвратить прогиб стропил. Аналогичный способ укрепления системы используется и в случае обустройства ног из нескольких досок.

Повысить надёжность наслонной стропильной системы помогут стойки

К подстропильным элементам относятся:

Горизонтальный хват. Служит для повышения устойчивости системы, но влияет на это незначительно. Крепить схватку нужно в местах пересечения с установленными стойками, которые держат коньковой прогон. Этот элемент работает на сжатие и на растяжение и позволяет равномерно распределить нагрузку. Располагаться он должен на высоте 1,8 м и более от пола чердака, что позволяет человеку беспрепятственно передвигаться по помещению.
Сквозной прогон. Он присутствует в том случае, если имеются две внутренние стены. Тогда подстропильные конструкции опираются на лежень через сами опоры. Он укладывается на установленные внутренние перегородки.

Наслонная стропильная система подходит для крыш со значительными пролётами

Типы системы наслонных стропил

Такая система может быть распорной и безраспорной. Они отличаются конструкцией и технологией монтажа.

В случае с безраспорной системой можно выбрать один из трёх вариантов реализации:

Соединять стропила можно путём врубки

Низ стропил обустравается на ползуне, а их верх фиксируется гвоздями

Стропила с жёсткой фиксацией верха не прогибаются

Все эти типы схожи между собой креплением одного края стропил на шарниры, а другим — на скользящую опору, благодаря чему возможен поворот.

В распорной конструкции стропильной системы имеются опоры с одной степенью свободы. В этом и заключается основное отличие этих двух типов систем. Нужно верхний край стропил зафиксировать гвоздями или болтами, что позволяет получить шарнирную основу.

Распоры могут иметь одну степень свободы

Видео: как создать стропильную систему без распор

Правила обустройства

Надёжность системы обеспечивается путём выполнения основных требований:

Толщина элементов должна превышать 5 см.
Все узлы стропильной системы должны иметь гладкую, обработанную рубанком, поверхность. Это предохранит их от прогнивания и появления грибка.
Не рекомендуется обустраивать дополнительные узлы, поскольку система чётко рассчитана.
Мауэрлат нужно укладывать строго горизонтально. Это касается и поверхности стыковки со стропильной ногой.
Расположение стоек и подкосов должно быть максимально симметричным.
При состыковке стропил с каменной кладкой нужно сначала обустроить гидроизоляционный слой.
Нога стропил должна иметь длину максимум 4,5 м в том случае, если в системе отсутствуют стойки или подкосы.

Монтаж своими руками: пошаговая инструкция

Процесс монтажа состоит из нескольких этапов:

Мауэрлат может быть выполнен из бруса или доски

Фиксация стропил к мауэрлату должна быть надёжной

Не всегда нужен монтаж подстропильных элементов при установке стропильной системы

Видео: монтаж наслонных стропил

Система висячих стропил

Этот тип стропильной системы чаще всего обустраивается при строительстве двускатной крыши с длиной пролёта не более 6 м, при этом стен внутри чердачного помещения нет. Стропила имеют две опоры: сверху они опираются друг на друга, снизу — на мауэрлат.

Читайте также: Утепление скатов крыши

Элементы висячей стропильной системы

Простейшая система стропил представляет собой треугольник, две стороны которого образованы опирающимися друг на друга стропильными ногами, а третья — затяжка. Преимущество такой системы в том, что распор на стены не передаётся ввиду нивелирования его затяжкой. Это означает, что горизонтальное давление на стены отсутствует, что приводит к повышенной надёжности и прочности конструкции узлов опоры.

Висячая стропильная система напоминает треугольники

Основными элементами висячей стропильной системы являются:

стропила;
стойка;
мауэрлат — можно заменить досками, которые укладываются на гидроизоляционный материал;
подкос;
затяжка — деревянный брусок или металлическая планка;
ригель;
бабка.

При выборе конструкции системы стропильных ног непосредственно для вашего дома нужно учитывать:

климат, в частности, снеговую и ветровую нагрузку, годовое количество атмосферных осадков;
вид крыши, ведь стропильная система двускатной и шатровой кровли в корне отличаются друг от друга;
угол наклона скатов (для плоской конструкции висячая стропильная система не используется);
тип кровельного покрытия (разные материалы отличаются массой и требованиями к обрешётке).

Эти параметры позволяют рассчитать сечение стропил, ширину пролёта, место расположения затяжки.

Разновидности конструкций системы висячих стропильных ног

Существует несколько типов конструкций, которые можно использовать при монтаже висячей стропильной системы скатной крыши. Арка может быть:

Форма трёхшарнирной системы имеет вид замкнутого треугольника

Бабка в стропильной системе является опорным подвесом

Затяжка необязательно располагается внизу стропил

Работа стяжки в системе с ригелем направлена на сжатие

Особенность системы с подкосами и подвеской заключается в круговой передаче нагрузки

Также есть несколько вариантов обустройства карнизного узла:

ортогональная лобовая врубка с одним или двойным зубом;
пластинчатое крепление;
дощатая фиксация.

Пошаговая инструкция монтажа

Существует определённая последовательность действий по установке висячей стропильной системы. Она включает в себя несколько этапов:

Соединять стропила можно с помощью системы запилов

В верхней части стропила можно соединить металлическими пластинами

Треугольные заготовки можно сделать на земле

Видео: монтаж висячей стропильной системы

Соблюдение технологии монтажа системы стропил крыши так же важно, как и правильный выбор конструкции, и её расчёт. Только при взвешенном подходе к работе на каждом этапе можно получить в итоге качественную стропильную систему, а значит, и крышу дома.

Устройство стропильной системы крыши

Чтобы отстроенный дом прослужил много лет, будучи крепким и надежным, ему нужен не только хороший фундамент. Не менее значимым элементом является стропильная система крыши, которая принимает на себя все превратности непогоды. И она с честью должна выдержать нагрузки в виде порывов ветра, обильных снегопадов и сильных ливней. Поговорим о том, как устроена и как правильно построить эту систему.

Требования предъявляемые к стропильной системе

Жесткость

Прежде всего, каждая деталь системы, а также места соединений обязаны быть жесткими, не деформируясь ни при усилии сдвига, ни при усилии распора. Основа всей конструкции – треугольник. Именно такую форму имеют рамы (фермы), которые закрепляются параллельно друг другу. Их жесткая фиксация обеспечивает крыше необходимую устойчивость. А вот если фермы получились подвижными, недалеко и до беды. Такая неполноценная крыша и сама может разрушиться, и стены обвалить.

Небольшой вес

Крыша не должна быть тяжелой, поэтому систему стропил, как правило, делают из дерева. Если же вес кровли солидный, то несущую основу делают из металла. Или берут хвойное дерево, не ниже первого сорта, с влажностью ниже 18 процентов. Использование антисептической обработки и применение антипиренов для защиты от огня – два обязательных условия. Тогда узлы крепления стропильной системы кровли будут прочными и крепкими.

Высокое качество материала

Дерево для стропил должно быть следующим:

Древесина берется 1 – 3 сорта. Трещин и сучков должно быть по минимуму. На метр может быть 3 сучка высотой не более 3 см. Трещины допустимы не по всей глубине, длиной до половины длины доски.
Несущие элементы делают из деревянных деталей толщиной от 5 см, площадью от 40 см 2 .
Хвойные доски могут быть длиной до 6,5 м, а лиственные – до 4,5 м.
Прогоны, подушки и мауэрлат делают из твердых лиственных пород дерева. Их обрабатывают антисептиком.

Основные части конструкции стропильной системы

Продумывая устройство стропильной системы крыши, необходимо знать, из каких деталей эта самая система состоит.

#1. Мауэрлат – это как бы фундамент всей системы. Он помогает равномерно распределить нагрузку на стены.

#2. Стропильная нога определяет угол наклона ската, а также общий вид кровли, жестко фиксируя отдельные элементы.

#3. Прогон – скрепляет ноги стропил. Коньковый прогон находится вверху, боковые прогоны – сбоку.

#4. Затяжка – не дает стропильным ногам разъезжаться, соединяя их внизу.

#5. Стойки и подкосы – дают ногам стропил дополнительную устойчивость. Они упираются в лежень (который лежит внизу параллельно коньку).

#6. Обрешетка – набивается перпендикулярно стропильным ногам и представляет собой обрезные бруски или доски. Она призвана передавать всю нагрузку от кровельного материала на стропильные ноги.

#7. Конек крыши – это место соединения двух скатов крыши. Вдоль конька набивается сплошная обрешетка для усиления данной части крыши.

#8. Кобылки – применяют для создания свеса в случае если длинна стропильных ног не достаточна.

#9. Свес крыши – это элемент предназначенный для защиты от попадания на стены избыточного количества осадков.

Теперь рассмотрим такой сложный узел как стропильная ферма. Она имеет плоскую форму, а входят в нее, кроме стропил, растяжки, стойки и раскосы. Их располагают так, что нагрузки на стены внутри дома не происходит. Лишь внешние его стены являются опорами, причем нагрузка идет вертикально. Расстояние между фермами определяется расчетами. Если пролет большой, то ферма состоит из нескольких деталей. У чердака нижний пояс фермы служит в качестве потолка.

Выше приведены примеры деревянных стропильных ферм, кроме этого в некоторых случаях применяют фермы сделанные из бетона и металла.

Формы крыш и стропильных систем

Односкатная крыша.

Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °. Если дом маленький, а пролет его не превышает 5 м, то нужна система стропил наслонного типа. Опирается она на внешние стены, а также на стену внутри здания (если она есть). Когда пролет более 5 м, нужно использовать стропильные фермы.

Устройство стропил односкатной крыши.

Двускатная крыша

Крыша с двумя скатами также несложная, под ней располагается мансарда или чердак. Уклон ее от 14 до 60 °. Если внешние стены отстоят друг от друга менее чем на 6 метров, делают висячую стропильную систему. Наслонные стропила нужно использовать тогда, когда пролет велик и есть внутренние опоры.

Устройство висячих и наслонных стропиль двускатной крыши.

Четырехскатная крыша

Крыша с четырьмя скатами называется вальмовой или полувальмовой. Ее уклон бывает от 20 до 60 °, а пролет может составлять – до 12 м. При этом должны иметься внутренние опоры. Фронтонные стены в данном случае отсутствуют, что экономит материалы. Однако монтаж подобной крыши сложнее, чем двухскатной. Для такой конструкции крыш стропильные системы делаются либо наслонного типа, либо с применением стропильных ферм.

Особенности конструкции четырехскатной крыши.

Ломанная крыша

Крыша ломаная, или мансардная, внизу может иметь уклон до 60 °. А вот вверху она обычно более пологая. За счет этого площадь мансарды увеличивается. Такая крыша хороша для домов, где ширина не достигает 10 м. Как и в предыдущих случаях, можно применять наслонную систему стропил. Однако фермы использовать предпочтительнее.

Устройство ломанной крыши.

Выше перечислены наиболее распространенные, но далеко не все формы крыш, подробнее смотрите материал: Виды крыш частных домов по конструкции и геометрическим формам

Типы стропильных систем – чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу – мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Соединительные элементы

Чтобы крыша получилась надежной, узлы стропильной системы должны правильно соединяться. Нужно при этом учесть направление и силу нагрузок (как статических, так и динамических). А еще важно предусмотреть возможное растрескивание дерева от усушки, сделав так, чтобы узлы системы стропил при этом не перестали исправно работать.

Читайте также: Монтаж мансардной крыши

Ранее все детали стропильной системы скрепляли между собой врубками. Это надежно, но не слишком экономно. Ведь для этого нужно, чтобы деревянные конструкции имели большие сечения, которые позволяли бы делать врубки безопасно ослабляя деревянные элементы.

Поэтому в нынешнее время узлы стропил скрепляют не врубками, а нагелями и болтами.

Способы крепления стропильных ног.

Популярно применение перфорированных стальных накладок, имеющих покрытие от коррозии. Закрепляют накладки гвоздями или пластинами с зубцами, утопленными в дерево. Такой крепеж для стропильной системы удобен тем, что:

Накладки уменьшают расход дерева на одну пятую, так как требуются элементы меньшего сечения, чем при врубке;
они могут монтироваться мастером с не очень большим опытом;
они закрепляются весьма быстро.

Перфорированные пластины использующиеся для крепления стропил.

На последок можете посмотреть полезное видео в котором рассказывается о всех самых важных моментах конструирования стропильной системы крыши.

Элементы стропильной системы – из чего состоит конструкция, правила устройства

Для обеспечения надёжности крыши при её обустройстве наибольшее значение имеет прочность несущих систем, функцию которых главным образом выполняют стропильные конструкции. Устройство скатной кровли может быть различным, в зависимости от типа и тяжести кровельного покрытия.

Разновидности стропильных систем

Различают несколько типов стропильных сооружений, в частности:

Каждый из указанных вариантов имеет свои отличительные характеристики и особенности. В зависимости от разновидности конструкции, элементы стропильной системы также могут различаться. Однако во всех случаях основным предназначением стропил является обеспечение надёжности кровли по отношению к различным нагрузкам.

Нагрузки на кровельное покрытие, в свою очередь, также подразделяются на несколько типов:

Постоянные, куда относится вес самой кровли со всеми её составляющими.
Временные, такие как дождь, снег, ветровые порывы, вес рабочих, выполняющих кровельные работы и т. д.
Нестандартные, например, возникающие при землетрясениях и прочих непредвиденных ситуациях.

Поскольку основная часть нагрузки в любом случае выпадает на стропильную кровельную систему, необходимо как следует позаботиться о её прочности и надёжности. Грамотное устройство кровли из стропил является гарантией долговечности крыши в целом. Важным при этом является правильный выбор разновидности несущих сооружений, а также материалов для их изготовления. С этой целью стоит более подробно рассмотреть основные типы стропильных систем – что входит в них, каковы их основные характеристики, особенности монтажа и прочие технологические свойства.

Стропильные конструкции наслонного типа

Такие системы устанавливаются на кровлях домов, в которых имеется несущая средняя перегородка либо промежуточные опоры столбчатого типа. Стропила при этом представляют собой наклонные балки, упирающиеся внизу в несущие внешние стены, а вверху – в коньковый прогон. Опорой для самого конькового прогона служат вертикальные стойки, упирающиеся во внутреннюю несущую стену.

Подобная конструкция стропильной системы обуславливает то, что она функционирует исключительно посредством изгиба. При необходимости сооружение дополнительно укрепляется подкосами, затяжками и вспомогательными ветровыми элементами.

Главным достоинством наслонной системы стропил является облегченность её структуры при любой ширине здания, что позволяет обойтись минимальным количеством материалов. Помимо этого, благодаря постоянной сквозной вентиляции, в конструкциях такого типа предотвращаются гнилостные процессы, что обусловливает длительный срок их эксплуатации.

В значительном числе случаев стропильные системы наслонного типа изготавливаются из дерева, что связано с несколькими причинами:

Устройство стропильной системы крыши из деревянных элементов обходится значительно дешевле по сравнению с прочими материалами.
Конструкция скатной крыши с деревянными стропилами легче по весу, а значит, оказывает меньшую тяжесть на фундамент и стены.
Деревянная стропильная система кровли более проста в монтаже.
Зачастую прочие внутренние конструкции крыши также изготавливаются из дерева. В результате, сборка стропильной системы деревянной крыши из того же материала облегчает соединения между элементами, являясь наиболее приемлемым вариантом.

Деревянные элементы наслонной системы

Если же говорить о том, что входит в стропильную систему наслонного типа, то основные элементы здесь следующие:

стропильные ноги;
мауэрлат;
подкосы;
стойки;
лежни;
распорки;
коньковая балка (прогон).

Помимо этого, для устройства скатных крыш по деревянным стропилам используется ряд дополнительных приспособлений и элементов, таких как болты, скобы, нагели, металлические пластины и т. д.

Висячие стропильные системы

Такие конструкции имеют только две точки опоры, которыми они упираются к стенам здания, и выполняют свою функцию посредством изгиба и сжатия. Нагрузка, падающая на подобное устройство, довольно велика, и часть ее передается на стены. С целью уменьшения тяжести, падающей на стропила и стены, у основания стропильных ног обычно монтируется затяжка, выполняющая одновременно функции балки перекрытия.

В простейшем случае стропильная система висячего типа состоит из стропильных ног, мауэрлата и дополнительных связующих конструкций. Стоит отметить, что в названиях элементов стропильных систем используется строительная терминология, знакомая далеко не всем. Стропильные ноги – это те же самые балки, часто называемые просто стропилами. Они образуют основной каркас несущей конструкции кровли. Мауэрлат представляет собой бревно или брус, который может изготавливаться из различных материалов, и служит крайней нижней опорой для стропил. В случае стропильных сооружений висячего типа он укрепляется железобетонным поясом для придания большей прочности.

Висячие стропильные системы обладают следующими достоинствами:

высокая жёсткость конструкции;
простота проектировки и монтажа;
отсутствие в структуре стропильного сооружения сложных узлов и механизмов.

Конструкции из стропил висячего типа чаще всего находят применение для нежилых строений, либо для жилых зданий с двускатными крышами.

Комбинированные стропила

В ряде случаев в строительстве приходится иметь дело с обустройством стропильных систем для многоскатных, ломаных и прочих сложных кровель. Такая работа довольна сложна и требует особого мастерства и умения. Обычно в подобных ситуациях используется чередование висячих и наслонных стропильных конструкций.

С целью повысить жёсткость сооружения снизу от конькового прогона производится установка стойки с подкосами. В результате, промежуток между боковыми опорами становится возможным увеличить до 10-12 метров.

Устройство элементов стропильной системы

Крепление нижних частей системы стропил производится к мауэрлату, который, в свою очередь, устанавливается и крепится к верхней поверхности несущих стен. Для прочной фиксации мауэрлата к стене в ней производится установка резьбовых шпилек, на которые он насаживается, закрепляясь посредством гаек. Вместо шпилек для монтажа мауэрлата иногда используются анкерные болты.

Диаметр бруса для мауэрлата обычно составляет 18-20 сантиметров. Важно отметить, что между стенами и мауэрлатом необходимо присутствие гидроизоляции.

Другим важным элементом для монтажа стропильной системы является коньковый прогон. К нему стропильные конструкции крепятся в своей верхней части. Сам же прогон в концевых частях чаще всего фиксируется к торцевым стенам строения. Фактически, посредством конькового прогона стропильные ноги соединяются в верхней части в единую конструкцию. Поэтому прочность его имеет особенно большое значение, а монтаж должен производиться на основании точных расчётов, с соблюдением всех технологических правил.

Если в соответствии с проектом в поперечных стенах строения имеются некоторые интервалы, тогда возникает необходимость в использовании дополнительных опор, таких как подкосы, шпренгели и стойки.

При обустройстве стропильной системы кровли следует уделить существенное внимание силе ветровых нагрузок, выпадающих на кровельные фронтоны. Поскольку при прямом воздействии сильных порывов ветра фронтоны принимают на себя довольно значительную нагрузку, это может в определённой степени повлиять на прочность кровельной конструкции. Поэтому уместным будет уменьшить на них давление ветра, установив диагональные связующие элементы. Их функцию могут выполнять доски сечением в 3-4 сантиметра, монтаж которых произведён к основанию стропильных ног.

Особо тщательное внимание требуется при обустройстве стропильных сооружений для сырых деревянных срубов, поскольку в этом случае материалу требуется усадка. Одним из возможных вариантов является выжидание необходимого времени для высыхания древесины, однако в сырое время года на это может потребоваться довольно значительный срок, а отсрочка строительства возможна не всегда. Оптимальным решением в таком случае может послужить установка скользящих опорных конструкций, либо компенсаторов усадки – винтовых домкратов.

Монтаж скользящих опор технологически более прост и может быть осуществлён собственными силами, в то время как установка винтовых домкратов должна осуществляться только специалистами с высокой квалификацией (требует высокой точности производимых расчётов и работ).

Свойства материалов, из которых изготавливаются конструкции

Выше уже было отмечено, что дерево является одним из самых распространённых материалов при обустройстве стропильных систем, что связано с его низкой стоимостью, лёгким весом и простотой в монтаже. Наряду с этим, деревянные стропильные конструкции имеют и свои недостатки: они менее прочны и долговечны по сравнению с металлическими, могут впитывать влагу, а значит изменять некоторые свойства даже после усадки. Для компенсации последнего фактора наилучшим вариантом является использование скользящих креплений и опор.

Стропильные сооружения нередко изготавливаются также из других, более прочных материалов. Наибольшее распространение среди них имеют металлические и железобетонные конструкции. Конечно, они значительно прочнее и надёжнее деревянных, однако вместе с тем во много раз превышают их по весу. По этой причине, монтаж и крепление таких стропил является достаточно трудоёмким процессом. Ещё одним минусом является то, что если конструкция уже готова, очень трудно вносить в неё какие-либо изменения и корректировки.

Железобетонные и металлические стропила оказывают значительную тяжесть на фундамент и несущие конструкции, а потому применение их возможно только для прочных каменных или бетонных строений.

В последнее время на рынке строительства появились также полимерные изделия для обустройства стропильных систем, однако этот вариант пока новый и не испытанный временем. Ввиду отсутствия достаточного опыта по использованию таких стропил, нужно как следует подумать, прежде чем выбирать их для обустройства кровли.

Как видно, при выборе материала для устройства стропильной системы необходимо основательно взвесить все плюсы и минусы тех или иных вариантов. Правильный выбор стропил служит гарантией того, что кровельное покрытие будет иметь надёжную и прочную основу, способную прослужить долгие годы без каких-либо проблем в процессе эксплуатации.

Виды стропильных систем

Стропильная система – сложная инженерная конструкция. Она может быть выбрана для:

Обустройства кровли двускатной и многоскатной;
Для организации крыши в помещениях с большими расстояниями между стенами, обычно в производственных здания, на складах;
Для обустройства мансарды в жилом доме.

Множество разновидностей крыш обусловлено многообразием стропильных систем. Выбор той или иной перед строительством объекта определяется множеством факторов:

Форма крыши или мансарды;
Возможные нагрузки на стены или опоры;
Желаемый состав системы и т.д.

Состав и основные виды стропильных систем крыш и мансарды рассмотрим в этой статье.

Конструктивные элементы комплекса

Двухскатная крыша и мансарда схожи по строению за исключением некоторых особенностей каждой конструкции, но состав стропильных систем в обоих случаях аналогичный. Выбор материала для изготовления элементов определяется, исходя их конструктивных расчетов, для небольших крыш часто применяют деревянный брус, для производственных сооружений – металлический прокат. Разные типы стропильных систем крыши и мансарды содержат все перечисленные элементы в разных видах и количествах:

Мауэрлат – брус, часто с размерами 100×150 или 200×250 мм. Его укладывают по периметру несущей стены-основания, в дальнейшем на него опирается вся система, а поступающая нагрузка равномерно распределяется мауэрлатом на стены. Дерево для изготовления предпочтительно хвойное, хорошо высушенное и обработанное.
Лежень – родственник мауэрлата. Это такой же брус, который укладывают на внутреннюю несущую стену. На него устанавливают несущие стойки и распорки для поддержания центральной части кровельной системы.
Стропильная нога – основной элемент системы, который занимает больший объем по сравнению с остальными частями конструкции. Размер бруса и шаг рассчитываются индивидуально методом сложных конструктивных вычислений, на сегодняшний день с этой задачей успешно справляются компьютерные программы. Очень важно грамотно определить сечение и шаг стропильных ног, от этого зависит прочность всей крыши, ведь именно эти элементы воспринимают основную нагрузку от ветра, дождя, снегового покрова. Для односкатной и двускатной крыши стропила едины, для мансарды делятся на 2 вида: коньковые и боковые.
Затяжка – балка, монтируемая между несущими стенами со значительными расстояниями. На нее устанавливаются стойки для поддержания конструкции. В качестве затяжки часто применяют металлический швеллер или двутавр, для небольших пролетов может быть применен деревянный брус.
Стойки призваны поддерживать конек двускатной крыши, в мансардах на них опирается балка чердачного перекрытия, балки обвязки. Стойка устанавливается строго вертикально, изготавливают ее из бруса квадратного сечения.
Бруски обвязки предназначены для создания жесткости между вертикальными опорными стойками и стропилами.
Коньковый брус устанавливают на месте соединения противоположных стропильных ног. Он служит местом их крепления, а может вовсе отсутствовать, тогда коньком называют верхнюю часть кровли, защищающую лицевой материал от проникновения воды. Обычно это угол из металла, ПВХ или дерева.
Кобылки – доски, продолжающие стропила, к которым и крепятся. Кобылки создают свес карниза на проектную длину.
Лобовая доска, доска карнизного короба – элементы карниза. Лобовая венчает торец вылета крыши, карнизный короб – обшивка нижнего края карниза.

Читайте также: Обрешётка крыши

Виды стропильных систем для скатной крыши

Существует 2 разновидности систем стропил для двускатных крыш:

Основная разница между ними – способ опирания деревянного каркаса на стены и колонны.

Стропильная система висячего типа

Систему применяют для организации кровли при небольших пролетах между стенами – опорами не более 10 метров. Характерная особенность системы – опирание на несущие стены, вследствие чего на них действует большая нагрузка, способная привести к постепенному распиранию конструкции. Чтобы этого не произошло, помимо принятия подходящей толщины стены, основания стропил соединяют затяжками, которые частично компенсируют поступающие усилия. Вместо отдельных затяжек могут выступать балки перекрытия, которые выступают в качестве основания для пола чердака или мансарды.

Достоинства висячих стропил:

Не обязательно устройство мауэрлата;
Простой монтаж составляющих системы;
Арка стропильная на шарнирах, что способствует ее адаптации к незначительным изменениям в положении стен при усадке.

Варианты стропильной системы крыши:

Трёхшарнирная арка простая треугольная. Это привычная всем крыша правильной треугольной формы, в которой скаты воспринимают всю нагрузку. Затяжка для расстояния между стенами не более 6 метров может быть заменена стальным тяжем.
Усиленная бабкой или подвесом трёхшарнирная балка. Такая система пригодная только для строительства больших производственных или сельскохозяйственных помещений, где расстояние между несущими стенами превышает 6 метров. Принцип работы системы: вес затяжки принимает на себя коньковый брус. Эти элементы соединены между собой бабкой – деревянным бруском с металлическим хомутом и регулятором провиса. Соединение осуществляется болтовым методом.
Трёхшарнирная арка с бабкой и подкосами. Эта система напоминает упомянутую выше, только используется при длинных провисающих стропилах. Поскольку опорной промежуточной стены у подвесных систем нет, подкосы в нижней части опираются на бабку, верхней – в стропило. Таким образом получается жесткое кровельное основание, нагрузка концентрируется в верхней части крыши. На фото приведены способы крепления затяжки к бабке.

Трёхшарнирная арка с приподнятой затяжкой. В этой схеме затяжная балка располагается не у основания стропильных ног, а выше. Этот вариант отлично подходит для обустройства кровли в мансарде. Получается, стропила держатся на мауэрлате методом ползуна, но при условии, что стропильный брус выступает за пределы наружной стены. Затяжка крепится к стропиле методом врезки с дополнительной фиксацией гвоздём. Чтобы затяжка не провисала, её крепят методом подвеса к коньковому брусу.

Треугольная акра на трёх шарнирах с затяжкой и ригелем. В этой системе может отсутствовать мауэрлат: стропила смыкаются между собой затяжкой по основанию, сверху крепят ригель для уменьшения распорных усилий. В этом случае балка будет работать не на растяжение, а на сжатие. Ригель необходимо прикрепить жестко, а не шарнирно, для обеспечения устойчивость конструкции.

Наслонные стропила

Тип системы применяется удя установки между большими пролетами стен, в центре между которыми должна присутствовать промежуточная опорная стена или колонна.

1) Безраспорные стропила опираются на мауэрлат и центральную вертикальную стойку. Таким образом, они не распирают стены, а полностью принимают на себя нагрузку, работая на изгиб.

3 варианта обустройства системы:

Нижнюю часть ноги врубают в мауэрлат, фиксируя соединение хомутами. Верхняя часть методом подвижного соединения укладывается на коньковый прогон.
Второй вариант – скользящее крепление нижней части стропила к мауэрлату, возможно – штучным бруском. Верхние части ног соединяются попарно или крепятся к коньковому брусу.
В третьем случае верх стропильных ног жестко фиксируют к коньку. Для этого ноги соединяют попарно, дополнительно прибивая их дощечками, зафиксированными перпендикулярно мауэрлату как на схеме ниже. Суть метода: конек принимает большую нагрузку на растяжение, стропила прогибаются значительно меньше. Это уменьшает риск деформации и разрушения крыши.

2) Наслонные распорные стропила жестко закреплены на мауэрлате и соединены со стеной, передавая на нее основную распорную нагрузку. Для частичной её компенсации к конструкции можно добавить поперечные прогоны. Система, как и предыдущие 3, не имеет распорок.

3) Стропила с подкосом помогают построить крышу с длинными скатами. Для этого к центральной опоре прибивают брус, соблюдая угол 45° к основанию. Для компенсации нагрузок может быть применен прогон как в предыдущем варианте.

4) Стропила на подстропильных балках устраивают при наличии 2-х промежуточных несущих стен между наружными при большом пролете крыши. Конструкцию поддерживают вертикальные, поставленные на лежень, стойки, по верху которых уложены опорные балки. Стропила соединяются попарно жестким замком без конькового бруса (он отсутствует). Для поддержания соединения устанавливается распор.

Ниже поддерживающих прогонов устанавливается затяжка. Низ стоек фиксируется схватками – брусками между параллельными прогонами. Могут быть применены расшивки крест-накрест.

Стропильная система для односкатной крыши

Односкатная крыша обычно обустраивается над пристроями, банями, гаражами. Как правило, здания небольшие, пролеты не требуют особенного усиления. Принцип их обустройства аналогичен двускатным кровлям, только один пролет отсутствует. В таком случае стропила опираются в верхней части на стену. Остальной принцип устройства остается прежним, что видно на приведенной схеме.

Длинные скаты опираются на подстропильные ноги, очень длинные – на две стойки с подпорками. Для коротких скатов подстропильные опоры не требуются.

Виды стропильных систем для мансарды

Стропильные системы для мансарды схожи с кровельными, ведь в обоих случаях речь идет о создании каркаса под кровлю.

Какой бывает стропильная система для мансардной крыши:

Двускатная классическая образована двумя скатами под углом 30-60°. Способ обустройства у нее такой же, как у двускатной крыши. Предпочтение отдают тем схемам, в которых отсутствует большое количество внутренних опорных деталей, занимающих пространство.
Ломаная двускатная мансардная крыша более выгодна для обустройства эксплуатируемой мансарды, но и более сложная для строительства. Стропила в данном случае состоят из 2 частей: боковые и коньковые. Конструкцию составляют опорные балки, стойки, опорные прогоны и сами стропильные ноги.
Вальмовая крыша мансарды приобретает дополнительные наклонные грани, что расширяет и гармонизирует внутренне пространство. Она отличается от ломаной только заменой фронтона на скаты. В остальном обустройство остается прежним.
Полувальмовая система стропил срезает только верхнюю часть скатов.
Для зданий круглой или многоугольной формы подойдет купольная система стропил мансарды. Такая встречается крайне редко и состоит из комплекса распорок, стропильных ног и подкосов.

Существуют и другие виды систем стропил для устройства мансарды, их проектируют для каждого дома персонально. Создать схему можно самостоятельно, опираясь на представленную в статье информацию: принципы конструирования распространяются на все виды конструкций без исключения. В каждом случае необходимо рассчитать поступающую нагрузку и правильно рассредоточить ее со слабых мест.

Стропильная система – разновидности, расчет нагрузок, оптимальные конструкции и идеи по монтажу (95 фото)

Занимаясь выбором проекта будущего дома, обратите внимание на конструкцию будущей крыши. Самыми простыми принято считать односкатные и двухскатные крыши. Хотя, не каждого клиента может полностью устраивать простой внешний вид его будущего сооружения.

На самом деле 2-скатная крыша самая надёжная и распространенная конструкция среди архитекторов и строителей, её предпочитают и благодаря простоте своего сооружения.

За такую крышу может взяться даже непрофессиональный специалист без опыта и строительного образования, и при этом справиться с поставленной задачей на отлично.

Мы же с Вами давайте поближе рассмотрим все виды стропильных систем, которые могут применяться в строительстве. Получив необходимый минимум информации, можно будет сразу же разобраться в сложностях построения той или иной стропильной конструкции и определиться с выбором будущей стропильной системы.

Как было замечено выше, специалисты рекомендуют применять двухскатную стропильную систему, объясняя это многочисленными плюсами и богатыми возможностями данной конструкции.

Двускатная крыша (разновидности стропильной системы)

Существует 3 вида двухскатных крыш:

наклонные стропила;
висячие стропила;
комбинированные стропила (включают в себя конструкцию из наклонных и висячих стропил).

Висячий тип стропил применяется, когда расстояние между стенами дома не превышает 10 метров и отсутствуют промежуточные конструкции-перегородки и стены. Такая крыша дает определенную нагрузку на несущие стены.

Понизить уровень сопротивления можно при помощи затяжки, формирующей треугольник у основания из металла или дерева. Роль затяжек обычно берут на себя балки перекрытия. Их применяют в качестве конструкций чердачного этажа.

Когда расстояние между внешними стенами свыше 10 метров, используется опорная балка.

Факторы, оказывающие влияние на выбор той или иной конструкции крыши:

Уровень осадков в данном регионе;
Материальные возможности хозяина дома;
Применяемый кровельный материал (мягкая черепица или керамическая);
Использование пространства крыши в качестве жилого или нежилого помещения. Оборудование чердачного этажа или полноценного жилого пространства с комнатами или зоной отдыха;
Погодные условия и климат.

Специалисты по кровельным системам и архитекторы особое внимание уделяют уровню осадков в выбранной местности, обилию и плотности снегопадов (дождей). В заснеженных северных регионах не используют крыши с малым углом наклона скатов. Снег на таких крышах задерживается и может привести, как минимум, к деформации конструкции или к полному разрушению крыши и дома.

Виды стропильных систем

Как было отмечено чуть выше, самыми надежными считаются односкатные и двухскатные стропильные системы, но бывают и другие виды стропильных систем.

В зависимости от погодных условий, назначения будущего сооружения, особенностей местностей, специалистами применяются различные виды конструкций крыш: односкатные, двухскатные, плоские, вальмовые, многощипцовые, четырёхскатные, полувальмовые, ломаные, мансардные, полувальмовые. Ознакомиться с фото стропильных систем можно ниже.

Двускатная крыша своими руками

Убедив Вас в том, что двухскатная крыша самый оптимальный выбор для Вашего дома, рассмотрим устройство стропильной системы.

Напомним, что крыша должна обладать должным запасом прочности и выдерживать природные нагрузки — сильный ветер, осадки (снег, град, дождь). Сюда же можно отнести вес человека и кровли.

При грамотном построении крыши с 2-мя скатами, нагрузка на стены распределяется равномерно. Такая конструкция крыш чаще всего применяется при одноэтажной застройке.

Расчет крыши с двумя скатами

Выполняя расчет стропильной системы двухскатной крыши, следует уделить внимание используемому материалу (кровли), а также техническим требованиям в сфере архитектуры и строительства:

Угол наклона двухскатной крыши должен быть более 5°. В некоторых случаях этот показатель достигает отметки в 90°.

В той местности, где погодные условия не самые лучшие и постоянно прослеживаются дожди и снег, скаты делаются крутыми. В подобной ситуации угол выбирают в пределах 35-40°. Тогда это предотвращает задержку воды и снега на поверхности крыши.

Однако, с таким углом кровли невозможно возвести дополнительный этаж с чердачными помещениями. Выходом из ситуации послужит ломаная стропильная система крыши. Сверху такая конструкция будет пологой, а снизу с резким уклоном.

Пологие крыши активно применяются в местностях с сильными порывами ветра. При постоянном ветре уклон делают 15-20°, чтобы защитить покрытие кровли.

Оптимальным выбором будет что-то промежуточное, когда скат подбирается не самый крутой. Обратите внимание, чтобы наклон не был слишком пологим.

Не стоит делать слишком большой угол наклона, это повлечет за собой дополнительные расходы на сооружение крыши из-за парусности будущей конструкции крыши.

Выполняя монтаж стропильной системы, сначала следует ознакомиться с основными элементами конструкции:

Мауэрлат — брус, крепящийся по периметру дома на верхнюю плоскость стен;
Опоры и стойки;
Лежни — опорная система брусьев, монтируемые на колонные или несущую систему перегородок;
Прогоны — элементы опоры, укладываемые вдоль оси конструкции крыши, используются стойки;
Балки перекрытия.

Висячие стропила своими руками

Стропильная система своими руками на примере висячих стропил подразумевает на первом этапе установку балки перекрытия и мауэрлата. Полное отсутствие каких-либо опор (вертикальных, горизонтальных). Не требуется установка стоек и прогонов.

По шаблону размечают центральную часть крыши, где будет располагаться конек. Для этого используют доски фронтоны прибитые по центру. На самих фронтонах делают пометки высоты будущей конструкции кровли.