Основные виды и схемы стропильных систем: полное руководство

Основные виды и схемы стропильных систем: полное руководство

Стропильная система — основа любой крыши скатного типа. Каждая ее деталь должна быть максимально прочной, а места соединения — жесткими и не подвластными деформации. Обдумывая структуру будущей крыши, необходимо представлять составляющие стропильной системы и знать о функциях, которые они должны выполнять. Какой бы вид конструкции ни был выбран, устройство стропил состоит из однотипных элементов в различных конфигурациях их соединения:

• Мауэрлат. Представляет собой опорный брус квадратного сечения, равномерно распределяющий нагрузку на несущие стены. Является основанием для всей конструкции стропильной системы.
• Стропильные ноги. Опорные наклонные брусы, которые формируют каркас для укладки кровли, их основная задача – выдержать всю тяжесть вышележащей конструкции и снеговой нагрузки. Расстояние между стропилами, так называемый шаг, составляет обычно 0,6-1.2 метра и зависит от веса кровли и ее конструктивных особенностей.
• Прогон и затяжка. Элементы, которые скрепляют стропила и не позволяют им разъезжаться, соединяя нижние концы, соответственно.
• Подкосы и стойки. Вертикальные стойки призваны увеличить устойчивость стропильных ног, поскольку они принимают на себя основные вертикальные нагрузки. Подкосы – наклонные стойки, которые защищают стропила от прогиба.
• Обрешетка. Система из параллельных горизонтальных досок, которые крепятся к стропильным ногам под прямым углом и равномерно передают им нагрузку от кровли. В случае использования мягкой кровли, используются листы из влагостойкой фанеры.
• Ветровая балки. Дополнительные горизонтальные наклонные балки, которые крепится к нескольким стропильным ногам с внутренней стороны. Обеспечивают устойчивость конструкции при сильном ветре, предотвращая наклон стропил в сторону фронтонов.
• Кобылки. Дополнительные брусы/доски, которые крепятся к нижней части стропильной ноги для образования свеса кровли, тем самым защищая конструкцию от воздействия атмосферных осадков.
• Лежень. Дополнительная горизонтальная опора у основания конструкции, как правило, в центре, для распределения нагрузок от стоек в тяжелых кровельных системах. Выполняет функцию, аналогичную мауэрлатам.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое стропильная система и каково её назначение

Стропильная система — это система скатной крыши, которая состоит из стропил. Или, можно сказать, это каркас скатной крыши, её основа (скелет).

Стропила выполняют несущую функцию в системе крыши. Вес от крыши через стропильную систему передаётся на несущие стены строения.

В зависимости от вида и типа строения крыши в состав стропильной системы могут входить стропила, мауэрлаты, подстропильные горизонтальные балки (ригеля), прогоны, лежни и стойки на них, а также подкосы и прочие элементы.

Поговорим о том, как устроена и как правильно построить эту систему.

Требования, предъявляемые к стропильной системе

Жесткость

Каждая деталь системы, а также места соединений обязаны быть жесткими. Они не должны деформироваться ни при усилии сдвига, ни при усилии распора.
Основа всей конструкции – треугольник. Именно такую форму имеет конструкция. Жесткая фиксация стропил обеспечивает крыше необходимую устойчивость.

Небольшой вес

Крыша не должна быть тяжелой, поэтому систему стропил, как правило, делают из дерева.
Можно взять хвойное дерево, но не ниже первого сорта, с влажностью ниже 18 процентов.
Использование антисептической обработки и применение антипиренов для защиты от огня – два обязательных условия. Тогда материалы кровли прослужат долго.

Высокое качество материала

Дерево для стропил должно быть отличного качества:

• 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 кв.см .
• Прогоны, подушки и мауэрлат делают из бруса сечением 150х150 либо из доски 50х150. Их обрабатывают антисептиком.

Какие основные виды стропильных систем существуют

Чтобы разобраться в стропильных системах и выбрать подходящую, следует иметь представление о её составляющих. В состав большинства конструкций входят:

1. Мауэрлат.
2. Лежень.
3. Стойки.
4. Прогоны (коньковый и боковые).
5. Стропила.
6. Кобылки.
7. Затяжки.
8. Подкосы.

Рассказываем об основных элементах стропильной системы более подробно.

1. Мауэрлат. Это крупные деревянные брусья, которые укладывают по периметру стен. Главная функция мауэрлата — принять нагрузку от веса крыши и распределить её на стены. Сечение мауэрлата может равняться 150*150 или 200*200 мм.

1. Лежень . Это брус, который укладывают на внутреннюю перегородку дома, если она есть. На лежень устанавливают стойки, которые удерживают коньковый прогон. Сечение лежня обычно такое же, как и у мауэрлата.

1. Стойки. Это вертикальные подпорки, на которые устанавливают коньковый прогон. Также стойки могут подпирать стропильные ноги. Сечение стоек зависит от их высоты и может равняться 100*100, 150*150 или 200*200 мм.

1. Прогон. Он может быть коньковым или боковым. Коньковый прогон — это горизонтальная балка, которую устанавливают на стойки. Она служит опорой для верхних концов стропил.

Боковые прогоны также поддерживают стропила, но не на концах, а посередине. Как и коньковый, боковые прогоны устанавливают на стойки.

Сечение прогонов зависит от расстояния между стойками и может равняться 50*150, 50*200, 100*200 мм.

Из лежня, стойки и конькового прогона образуется «рама», которую можно усилить ветровыми связями — досками толщиной 40–50 мм.

1. Стропила. Это доски, из которых формируются скаты кровли. Их нижние концы устанавливают на мауэрлат, верхние — на прогон. Стоит отметить, что это лишь один вариант крепления стропил, о другом пойдёт речь в следующем разделе.

Сечение стропил может равняться 50*150 или 50*200. Размеры зависят от расстояния между внешней стеной и стыком двух стропильных ног. Если оно больше 6 м, то стропила «сращивают» из двух досок с сечением 50*200 мм.

1. Кобылки. Стропила могут быть удлинённые и выступать за пределы карниза, а могут быть укороченные и заканчиваться на мауэрлате. Во втором случае к ним прикрепляют бруски — кобылки, благодаря которым в стропильной системе образуется карнизный свес. Их сечение — 25*100 мм.

1. Затяжки. Это горизонтальные перемычки, которые соединяют пары стропильных ног и не дают им разъехаться. Затяжки могут располагаться как у основания стропил, так выше — ближе к коньковому прогону. Такие затяжки называют ригелями

1. Подкосы. Это подпорки, которые поддерживают стропила. Подкосы устанавливают на лежень или затяжки под углом 45°. Сечение зависит от их длины и может равняться 50*150 или 50*200 мм.

Помимо вышеперечисленных элементов, в конструкцию стропильной системы входят:

• Контробрешётка. Это бруски, которые устанавливают вдоль стропил. Их стандартное сечение — 50*50 мм. За счёт контробрешётки в кровельном пироге образуется вентилируемый зазор, Благодаря ему выветривается конденсат, образующийся на обратной стороне кровельного материала.

• Обрешётка. Это элементы, которые устанавливают поперёк контробрешётки с определённым интервалом. Они служат основанием для кровельного материала.

  Обрешётка бывает разреженной и сплошной. Разреженную укладывают под жёсткие кровельные материалы — металлическую, керамическую и цементно-песчаную черепицу, а также профнастил. Сечение и шаг разреженной обрешётки зависит от вида кровельного покрытия.

  Сплошную обрешётку из ориентированно-стружечных плит (ОСП-плит) укладывают под мягкие кровельные материалы — гибкую черепицу, а также под фальцевые панели.

Обратите внимание!

Мы разобрали основные элементы стропильной системы, но указали не все размеры и шаг установки. Это связано с тем, что точные параметры зависят от ряда факторов:

• уклона скатов;
• размеров и веса кровельного материала;
• веса утеплителя и внутренней обшивки;
• снеговой и ветровой нагрузки в регионе, в котором расположен дом.

Чтобы узнать оптимальные размеры элементов стропильной системы, обратитесь за расчётом к проектировщикам.

От составляющих стропильной системы перейдём к её видам и особенностям их устройства.

В чем разница между наслонной и висячей стропильной системой

В строительстве крыш нашли применение два основных типа стропил: висячие и наслонные. Они используются для поддержки и распределения нагрузки кровельного покрытия. Однако у этих двух типов стропил есть существенные отличия.

Висячие стропила - это элементы, которые поддерживают крышу и расположены под наклоном к основной стене здания. Они крепятся к стене с помощью подконструкции и повешены, или "висят" на них. Такая конструкция позволяет создавать более просторные мансардные этажи или потолки, так как висячие стропила не занимают много места под крышей.

Наслонные стропила, напротив, были разработаны для создания простых и компактных крышных конструкций. Они устанавливаются на основные стены здания и опираются на них под наклоном. Наслонные стропила обеспечивают стабильность крыши и прочность всей конструкции. Они также могут использоваться для создания чердака или мансардного этажа, но в таком случае пространство под крышей будет ограничено.

Главное отличие между висячими и наслонными стропилами заключается в их конструкции и способе установки. Висячие стропила позволяют создавать более просторные пространства под крышей, но требуют установки сложной системы подконструкции. Наслонные стропила более простые в установке, но ограничивают пространство под крышей.

Выбор между висячими и наслонными стропилами зависит от конкретных требований и пожеланий владельца здания. Если важно создать максимально просторное пространство под крышей, то можно выбрать висячие стропила. Если же важна простота установки и компактность конструкции, лучше выбрать наслонные стропила.

В любом случае, при выборе стропил необходимо учесть все особенности здания, его размеры, нагрузки и условия эксплуатации. Консультация со специалистами и использование профессиональных решений помогут создать надежную и эффективную крышу, которая будет служить в течение многих лет.

Источник: https://proremont-dom.ru/novosti/osnovy-stropilnoy-sistemy-dvuskatnoy-kryshi-chto-nuzhno-znat-nachinayushchemu

Какие схемы стропильных систем используются для разных типов крыш

Крыши строятся либо из отдельных элементов - стропил (балочные каркасные крыши), либо из ферм заводского изготовления. Классические системы обычно изготавливаются из бруса или доски, но могут также использоваться композитные материалы, такие как двутавровые деревянные балки. Балочные стропильные системы возникли еще до развития каркасного строительства в 19 веке. Предшественников современной каркасной стропильной системе можно увидеть на древних крышах по всему миру. Современная деревянная поэлементная стропильная система остается популярной, потому что это самая удобная с точки зрения монтажа система крыши, а материалы наименее дороги. Фермы изготавливаются из нескольких небольших элементов (обычно 2х4 м), соединенных на заводе или в цехе для создания одного длинного конструктивного узла. Только в очень простых зданиях (например, ангарах или производствах) экономия труда при сборке ферменной системы конкурирует с классической стропильной системы из отдельных элементов.

Балочная стропильная система

Одно из преимуществ стропил из балок заключается в том, что пространство внутри конструкции крыши может стать жилым пространством или неэксплуатируемым техническим помещением. Полуэтажные (мансардные) жилые помещения на верхних этажах и настоящие складские чердаки - примеры разнообразия использования. Второе преимущество заключается в том, что сложные крыши значительно экономичней сделать из отдельных элементов, нежели чем из ферм.

Рисунок: балочная стропильная система

Фермы

Фермы позволяют перекрывать значительно большие пролеты, чем стропильные системы из обычной доски, оставляя большие открытые пространства под ними или позволяя перемещать перегородки без учета конструкции крыши выше. Фермы быстро поднимаются вверх при помощи спецтехники, что обычно приводит к экономии временных затрат при монтаже крыши в здания простой формы. Большим недостатком ферм является то, что ферменную крышу практически невозможно реконструировать, так как фермы никогда не следует резать или иным способом нарушать целостность готовых элементов.

Рисунок: ферменная конструкция крыши

В дополнение к выбору высоты, формы и структуры, рассмотренным выше, многие другие решения вносят свой вклад во внешний вид и форму крыши. К ним относятся выбор обшивки, подстилающего слоя и кровельного материала; форма карнизных и фронтонных выносов; желоба и водосточные трубы; изоляция и вентиляция кровли. Все эти вопросы обсуждаются в данной статье.

Как рассчитать нагрузку на стропильную систему

Существуют две разновидности стропил: наслонные и висячие. В первом случае верхняя и нижняя точка стропильных элементов имеет опору. У висячих нижняя часть опирается на стены строения, а в верхней они упираются друг в друга. Наслонный вариант используется для больших домов и коттеджей, а висячие для одноэтажных строений. Перед тем как рассчитывать стропила на двухскатную крышу необходимо узнать ширину доски в согласии со строительными нормами и положениями. Обычно данный показатель составляет 100 мм при толщине 30 мм и длине пролета не более 5 метров. Если длина пролета более 5 метров, используют доски 200 мм толщиной 30–40 мм.

Важно учитывать, что расстояние между стропильными элементами должно быть около метра при стандартном уклоне кровли. При уклоне более 45 градусов шаг можно сделать 1,3–1,5 метров. Если кровельная система совсем пологая, шаг уменьшают до 0,65 метров. Чтобы определить количество стропильных элементов, нужно знать длину ската, определить параметры шага и полученные данные умножить на 2. Для расчета длины стропил двухскатной крыши потребуются следующие данные:

• Высота кровельной конструкции . Величина во многом зависит будет ли данная часть строения обустраиваться под жилую. В среднем она составляет 1,8 метров.
• Ширина строения. Определяется обычно половина ширины объекта. В нашем случае она составляет 4,5 метров.
• Необходимо узнать гипотенузу треугольника. В нашем случае она составляет 4,8 метров.

При расчете требуется учесть запас на запил и прибавить к полученным данным 60 см. В случае затруднения при расчете высоты стропил двухскатной крыши можно воспользоваться онлайн-калькуляторами. Так вы сможете получить более точные данные.

Какие материалы используются для изготовления стропильных систем

Два вида стропильной системы определяют две разновидности технологии их сборки. Рассмотрим каждую по отдельности.

Монтаж наслонных стропил

Существует определенная последовательность сборки наслонных стропил.

1. Устанавливаются две крайние опорные стойки под коньковый брус. Они не только будут подпирать брус, но и являться элементами, формирующими фронтоны здания. Крепят их в нижней части к мауэрлату. При этом строго выставляют по вертикали, а верхние торцы в одной горизонтальной плоскости. Для этого между стойками натягивают прочную нить, уровнем проверяют ее на горизонтальность. Если есть отклонения, то одну из опор (низкую) приподнимают при помощи деревянных подпорок.
2. По горизонтально натянутой нити монтируют промежуточные опорные стойки с шагом 2-2,5 м. Чтобы брусы стоек не смещались, их подпирают временными крепежными элементами: подпорками или затяжками.
3. На стойки укладывают коньковый брус, который к ним же и крепится.
4. Производится попарно установка стропил двускатной крыши . Монтаж можно начинать с любой стороны. Крепление сразу проводится к мауэрлату и к коньку. Главное – выдержать расстояние между ногами, которое определяется в зависимости от тяжести и несущей способности кровельного материала. Обычно в проекте дома этот параметр указывается.
5. Если есть необходимость, монтируются промежуточные опорные стойки и подкосы.

Установка стропил на конек по натянутой нити Источник kbumb.ru

Монтаж висячих стропил

Технология установки висячих стропил другая. Для этого вся конструкция, собранная из двух стропил и затяжки, собирается на земле. То есть подготавливаются кровельные фермы в необходимом количестве, которые затем поднимаются на крышу. Иногда мастера собирают фермы на крыше. Собрали одну – установили, собирают следующую.

Необходимо отметить, что такие фермы имеют значительную массу. Поднимать их вручную сложно и опасно, поэтому используют услуги подъемного крана. А это увеличивает себестоимость сооружения.

Собранные на земле стропильные фермы висячего типа Источник moydom-irk.ru

Самое сложное – выставить фермы. Все они устанавливаются по месту монтажа с запланированным шагом, где временно закрепляются укосинами и подпорками. Затем между крайними фермами натягивается нить. Ее надо выставить так, чтобы она, во-первых, был натянута строго по горизонту, во-вторых, по конструкции, которая выше остальных.

Остается только приподнимать стропильные конструкции, которые оказались ниже натянутого уровня. И последнее – монтаж обрешетки, которая закрепит все фермы в одну стропильную систему. Обратите внимание, что в нижней части стропила будут закрепляться к мауэрлату.

Как правильно утеплить крышу дома. Конструкция кровли и схемы утепления

Расчет стропил

Какие параметры необходимо рассчитать, чтобы крыша дома была собрана точно по проекту:

• длина стропильных ног;
• шаг их установки;
• сечение используемого пиломатериала.

С длиной все просто, для этого придется воспользоваться теоремой Пифагора, в основе которой лежит формула: c²=a²+b², где c – гипотенуза треугольника (это и есть стропила), a и b – катеты. Последние – это высота крыши и половина ширины дома. Все параметры легко можно замерить.

Длина стропилы равна l²+H² Источник remontik.org

С шагом установки сложнее, потому что многое будет зависеть от массы кровельного материала и нагрузок от природных осадков. Чем больше обе нагрузки, тем меньше шаг установки. Но, как показывает практика, данный параметр варьируется в пределах от 60 см до 2 м. Последний показатель используется, если в качестве кровельного материала применяется профнастил с большими параметрами гофры, к примеру, Н75.

Что касается сечения стропильных ног, то здесь, как и в случае с шагом монтажа, учитываются нагрузки, а также длина ног и шаг их установки. Здесь зависимость такая: чем больше нагрузки, шаг и длина, тем больше сечение.

Какие преимущества и недостатки у различных видов стропильных систем

Стропильная система — это скелет крыши, от которого зависит её надежность и долговечность. Именно здесь допускается наибольшее количество критических ошибок, способных привести к серьезным последствиям.

Одна из самых распространенных проблем — неправильно подобранное сечение стропильных ног и нарушение шага стропил. Сечение необходимо выбирать строго по расчету, учитывающему длину стропил, угол наклона крыши, вес кровельного покрытия и климатические нагрузки. Шаг стропил рекомендуется делать не более 580-590 мм, особенно если крыша будет утепляться минеральной ватой. Превышение этого параметра затрудняет правильную установку теплоизоляции и создает мостики холода.

Другая критическая ошибка — использование необработанной древесины для изготовления стропил и обрешетки. Необработанные пиломатериалы быстро подвергаются воздействию влаги, грибка и насекомых, что существенно сокращает срок службы всей конструкции. Древесина должна быть:

• очищена от коры и обзола
• высушена до нормативной влажности
• обработана качественными антисептиками и антипиренами
• не должна иметь крупных сучков, трещин и других дефектов, снижающих прочность

Особое внимание следует уделить узлам соединения стропильных ног в коньке. В зависимости от типа стропильной системы применяются различные методы соединения: встык с накладками, врубкой, шарнирным соединением или с помощью конькового прогона. Каждый из этих способов имеет свои особенности монтажа и требует определенных крепежных элементов.

Распространенные ошибки при соединении стропил:

• несоблюдение технологии врубки (недостаточная глубина или неточная подгонка)
• недостаточное количество или неправильное расположение крепежных элементов
• использование крепежа, не соответствующего нагрузке
• отсутствие затяжек при распорной системе стропил

Правильное соединение стропил в коньке и с мауэрлатом имеет решающее значение для обеспечения жесткости всей конструкции и распределения нагрузок на несущие стены. Ошибки в этих узлах часто приводят к деформации кровли даже при небольших нагрузках.

Илья Волков

Эксперт в области строительства и обустройства загородных участков. Большой опытом в различных аспектах благоустройства, включая строительство заборов, бассейнов, водоемов, установку освещения на участке, организация полива газона, строительство беседок, веранд, сараев, гаражей и т.д. Грамотное планирование и реализацию проектов, учитывая такие факторы, как ландшафтные особенности, климатические условия и предпочтения клиентов.

Звонок специалиста

Вопрос эксперту

Какой самый надежный способ проверить качество уже построенной крыши, если нет явных протечек, но есть сомнения в качестве работ?

Начните с визуального осмотра чердачного помещения в дневное время - пятна света указывают на нарушения кровельного покрытия. Проверьте наличие следов влаги на стропилах и утеплителе. Обратите внимание на состояние деревянных элементов и вентиляцию. Точную диагностику лучше доверить специалисту с тепловизором, который выявит скрытые дефекты теплоизоляции и участки намокания. Также рекомендуем провести проверку во время сильного дождя.

Как правильно установить и смонтировать стропильную систему

Комбинированная система является совмещением двух схематичных сложений: висячих и наслонных устройств. Если совсем уж просто разъяснить, то висячая стропильная установка служит подстропильным приспособлением, на которое накладывают прогон либо несколько по обеим сторонам скатов и на них наслонные стропила.

Доски висячей системы, установленные с шагом от 3 до 6 м, поддерживают коньковый брус и балки прогонов, на которые с обеих сторон скатов опираются наслонные стропильные ноги (рис.). Шаг установки наслонных досок принимают не более двух метров. Дополнительные прогоны на боковые поверхности лучше монтировать на узлах трехшарнирных арок. Благодаря этому с верхнего пояса снимаются равномерно-распределенные нагрузки и остаются сосредоточенные силы. Тем самым, с балок висячего механизма исчезает изгибающее напряжение, и сохраняются только растягивающие и сжимающие усилия, что дает некоторую экономию на пиломатериалах, поскольку элементы арки можно принять меньшим сечением.

Если более доступно для понимания пояснить данное распределение сил, можно на примере доски, переброшенной через траншею, которая играет роль в данном сравнении балки на двух шарнирных опорах. Например, при наступлении на крайнее место доски (подразумевается шарнирная опора), то она и не подумает прогнуться, а при продвижении по ней ближе к середине (получается смещение сосредоточенных влияний на центр пролета с шарнирной опоры), получим прогиб. То есть, приложенная сила в шарнирном узле установки не вызовет изгибающих напряжений, поскольку компенсируется опорой. А при сосредоточении воздействий в любой другой точке пролета, получаем изгибающее напряжение.

В случае монтажа поперечных перекладин не на узлах арок, а при установке распором между ними, то балки стропил будут работать на изгиб, но не от равномерно-распределенных влияний, а от сосредоточенных воздействий. Тогда нет смысла использовать в качестве подстропильной установки под наслонное приспособление треугольную арку. В таком случае, разумнее заменить ее фермой.

Ферму получим путем введения в конструктивное строение подкосов, работающих на сжатие, и бабок, которые работают на растяжение, под каждую опору прогона. Сосредоточенные нагрузки будут возникать в шарнирах и исключат изгибающий момент. Конструктивная особенность фермы позволяет использовать в строительстве крыши бруски небольшого сечения.