Виды стропильной системы: особенности, элементы конструкции

Основные виды стропильной системы

 

Крыша является важнейшей частью дома. Она определяет как его внешний (архитектурный) облик, так и эксплуатационные качества. Различные виды стропильной системы позволяют реализовать практически любой вариант конструктивного исполнения крыши, наиболее полно удовлетворяющий требованиям застройщика.

Конструкция крыши.

Требования, предъявляемые к стропильной системе

В течение срока эксплуатации на крышу воздействуют различные факторы, наиболее значимыми из которых являются:

• снеговые осадки;
• ветер;
• сезонные колебания температуры.

Виды стропильных систем крыш.

Наиболее распространенным материалом для изготовления деталей и узлов стропильных конструкций является дерево. При проектировании необходимо учитывать возможность поражения строительного материала насекомыми и микроорганизмами в процессе эксплуатации. Устранить влияние биоповреждений помогут пропитка деревянных деталей растворами антисептиков и использование конструктивных мер для создания благоприятных условий эксплуатации.

К конструктивным мерам можно отнести:

• использование пароизоляции со стороны чердачного пространства;
• недопустимость прямого контакта деревянных деталей с каменной кладкой или массивными металлическими элементами;
• обеспечение качественного гидроизоляционного кровельного ковра.

Элементы стропильной фермы.

Воздействие снеговой нагрузки компенсируется на этапе проектирования путем подбора требуемых сечений конструктивных элементов. В климатических районах со значительным уровнем снегового покрова рекомендуется уменьшать расстояние между стропильными балками и увеличивать угол наклона крыши.

Увеличение угла наклона, в свою очередь, может привести к увеличению парусности крыши. В местностях, характеризующихся наличием сильных и продолжительных ветров, этот фактор может привести как к локальным разрушениям кровельного ковра, так и к более масштабным разрушениям.

Под воздействием сезонных колебаний температуры строительные материалы, из которых выполнены крыша и поддерживающая конструкция, будут расширяться или сжиматься. Степень температурных деформаций характеризуется коэффициентом температурного расширения. Соответственно, различные материалы под воздействием сезонных колебаний температуры будут деформироваться в разной степени.

При неблагоприятном стечении обстоятельств возможно нарушение целостности кровельного покрытия или даже возникновение трещин в несущих элементах стропильной конструкции. Оптимальным вариантом является подбор материалов, обладающих приблизительно одинаковым значением температурных деформаций.

Элементы стропильной конструкции

Конструкция односкатной системы стропил для крыши.

Стропильная система, поддерживающая крышу, состоит из нескольких элементов:

• стропильная балка;
• мауэрлат;
• затяжка;
• ригель;
• коньковый брус;
• подкос;
• стойка;
• лежни.

Стропильная балка является основным элементом системы. На нее производится крепление обрешетки для устройства кровли. Чаще всего в качестве стропил используются деревянные брусья или толстые доски.

Мауэрлат представляет собой брус, закрепленный по верхнему краю стены и служащий для закрепления нижнего края стропил и передачи нагрузки на стены. При строительстве каркасного дома или сруба роль мауэрлата будет исполнять верхняя обвязка или верхний венец, соответственно.

Схема стропильной системы вальмовой крыши.

Дополнительно для компенсации распирающей нагрузки, передающейся на стены, используются стягивающие балки. Они могут быть верхнего расположения (ригель) и нижнего (затяжки). Очень часто затяжки одновременно выполняют функцию межэтажного перекрытия.

При значительных нагрузках на крышу для придания ей дополнительной несущей способности верхние концы стропильных ног дополнительно усиливаются коньковым брусом.

Значительные размеры перекрываемого пролета приводят к необходимости использования дополнительных подпорок. Под коньковый брус устанавливаются вертикальные стойки. Для усиления стропильных ног могут быть использованы подкосы, которые врубаются одним концом в стойку или затяжку, другим – в стропило. Врубка подкоса допускается под любым углом, однако наиболее часто используемым является угол в 90°.

Перпендикулярно к затяжкам могут быть установлены лежни – балки, служащие опорой для вертикальных стоек. В некоторых случаях лежни могут быть использованы в качестве основания для подкосов.

На практике при проектировании и строительстве зданий используется два основных вида стропильных систем: висячие и наслонные.

Висячие стропила: особенности

Распространенные формы мансардных крыш.

Конструкция кровли, использующая висячие стропила, применяется для перекрытия пролетов длиной до 6 м. При такой конструкции нижняя часть стропил опирается только на внешние стены, верхние же части опираются друг на друга.

В самом простом случае такая система представляет собой две балки, скрепленные верхними концами. В нижней своей части балки опираются на мауэрлат. За такую простоту конструкции приходится платить большими величинами распирающих нагрузок, которые стропила будут оказывать на стены. Компенсировать нагрузки можно за счет установки ригелей и затяжек.

Для перекрытия пролетов, длина которых превышает 6 м, необходима установка дополнительных вертикальных стоек и подкосов, опирающихся на лежни. Длина участка стропил между мауэрлатом и врубкой подкоса в этом случае не должна превышать 4-4,5м.

Дополнительные подстропильные конструкции неизбежно приведут к увеличению веса всей стропильной системы. При значительном увеличении веса могут возникнуть проблемы, связанные с несущей способностью фундамента или конструктивной прочностью отдельных элементов здания. В результате придется использовать более легкие кровельные материалы, чем предполагалось ранее. Это может быть весьма затруднительно.

Наслонные стропила: характеристики

Схема стропильной системы ломанной крыши мансарды.

Наслонные стропильные системы отличаются от висячих наличием промежуточных точек опор, в качестве которых могут использоваться внутренние капитальные стены или колонны. Таким образом, имеют место как минимум три точки опоры – две внешние стены и одна внутренняя стена или колонна.

Применение промежуточных точек опор позволяет уменьшить фактическую длину перекрываемого пролета и уменьшить сечение конструкционных балок.

Важным моментом, который необходимо учитывать при проектировании наслонной системы, является обратная зависимость угла ската крыши и шага стропильных ног. Другими словами, чем больше крутизна крыши, тем чаще необходимо устанавливать стропильные балки.

Комбинированная стропильная система

Перекрытие значительных по длине пролетов требует использования стропильных ферм.

Схема монтажа стропильной системы: А – узел крепления стропил к мауэрлату; крепления кобылок; Б – общий вид правильно выполненных стропил; В – растяжка и подкос; Г – правильное крепление конька; Д – крепление к подкосу; Е – стропила в сборке.

Такие фермы используют в своей конструкции характерные элементы обеих систем и являются комбинированной стропильной системой.

Наиболее часто такая система используется для изготовления крыш так называемого мансардного типа. Стены помещения на втором этаже будут образовываться вертикальными стойками, одновременно являющимися промежуточными точками опоры для стропильных балок.

Горизонтальные брусья, пущенные по верху стоек (прогоны), будут одновременно выполнять функции конькового бруса для боковых скатов кровли и мауэрлата для верхних скатов.

Часть стропильной фермы, соединяющая верхние концы стоек, выполняет функцию ригеля для боковых скатов и одновременно является затяжкой для верхней части фермы.

Дополнительно для усиления прочности конструкции могут устанавливаться подкосы, скрепляющие вертикальные стойки и стропила боковых скатов кровли.

http://youtu.be/ArYkkRBS_sI

Комбинированная стропильная ферма несколько сложнее в изготовлении, чем традиционные виды стропильных систем. Однако трудоемкость и сложность изготовления с лихвой компенсируются отсутствием необходимости в дополнительных опорах при перекрытии больших пролетов и увеличении несущей способности кровли.