Виды стропильных конструкций и их изготовление

Какими бывают виды стропильных конструкций?

 

Выбор кровельного материала практически не влияет на качественные параметры крыши. Основное при создании перекрытия – конструкция, состоящая из обрешетки и стропила. Именно эти части крыши являются основой, на которой крепится кровля. Срок службы всего этого комплекса зависит от качественных параметров стропильной системы, поэтому при строительстве им надо уделить особое внимание. Для того чтобы правильно произвести подбор нужной конструкции стропильных систем, надо узнать поподробнее принципы их работы и их типовые узлы.

Схема стропильной системы крыши.

Элементы конструкции крыши, передающие основные нагрузки от ее веса и различных атмосферных воздействий, на стены дома или внутренние подпорки (если они есть в проекте), называются стропилами. Они бывают выполнены из следующих материалов:

• деревянных балок;
• конструктивных элементов из железа или стали;
• комбинации предыдущих материалов.

Обычно при строительстве используют стропила из дерева. Соединения балок выполняются внахлест или встык. Для полного расчета этих элементов на изгиб и кручение существуют специальные методики и справочники, с помощью которых определяют размеры и сечения деревянных балок, чтобы создаваемая стропильная конструкция удовлетворяла всем строительным нормам и выдерживала расчетные нагрузки:

Схема наслонных и висячих стропил.

• ветры различной силы;
• температурные колебания в течение суток при разных временах года;
• атмосферные осадки в виде дождя, снега или града;
• повышенную влажность;
• обледенение в виде сосулек;
• сконденсированный водяной пар – туман;
• нашествие насекомых, питающихся древесиной (термиты, древесные жуки) или бактерий, вызывающих гниение дерева.

Часть из перечисленных нагрузок касается кровельного покрытия, а те из них, которые связаны с повышением веса (снег), оказывают непосредственное влияние на стропила.

Для уменьшения влияния снегопада крыши делают с крутыми скатами (более 27 градусов), а между самими стропилами уменьшают расстояние.

Влияние ветра на покрытие дома огромно – он при встрече со зданием создает зоны высокого и низкого давления около стен, а его отрывающая сила способна сорвать часть кровли или вздуть ее. Для минимизации этих явлений основание кровли должно быть герметичным, а ее отдельные элементы имеют дополнительные крепления к основе.

Все материалы, применяемые при строительстве дома, имеют тенденцию к растяжению при повышении температуры и к сжатию – при ее понижении. Для избежания деформирования крыши или ее разрушения они должны быть подобраны с приблизительно одинаковым коэффициентом температурного расширения.

Схема разновидностей крыш.

Скапливающийся внутри здания водяной пар может отрицательно воздействовать на деревянные или металлические стропила и другие конструктивные элементы. Чтобы частично снять эту проблему, применяют специальные пароизоляционные пленочные материалы.

Для защиты от микроорганизмов или насекомых деревянные стропила пропитывают специальными антисептическими составами.

Исходя из вышеперечисленных требований, для того чтобы стропильная система строящегося здания выдерживала все нагрузки, расстояние между отдельными балками выбирают в пределах 0,35-1,1 м.

Различные виды стропильных систем

Существуют следующие типы подобных конструкций:

• наслонные балки, применяемые при перекрываемом крышей пролете до 15 м;
• висячие стропильные элементы.

Рассмотрим обе эти конструкции поподробнее.

Применение наслонных стропильных систем осуществляется при возведении кровли зданий с центральной опорной стеной или столбами в виде основных несущих элементов. В этом случае стропильные балки опираются на стены дома, а средняя часть этой системы – на опорную стену или столбы.

При использовании стропильных балок для висячей конструкции надо учесть, что они имеют две опорные точки, находящиеся на стенах дома.

Схема крепления стропил к мауэрлату.

Стропила этой системы подвержены изгибу и сжатию, а горизонтальное (распирающее) усилие передается на стены здания. Чтобы уменьшить его, делается так называемая затяжка из дерева или металла, соединяющая стропильные балки. При строительстве мансарды ее устанавливают около основания, а в других случаях располагают немного выше.

При этом надо помнить, что чем круче скат у крыши, тем меньше должно быть расстояние между самими стропилами. Это уменьшит нагрузку на опорные стены дома при больших снегопадах.

Основные конструкции крыш и их стропильных систем

Применяемые виды кровли бывают следующего типа:

• односкатные;
• двухскатные;
• вальмовые (четырехскатные);
• различного вида полувальмовые;
• шатровые;
• многощипцовые.

Односкатные крыши применяются при строительстве жилых построек очень редко. В основном их используют при возведении хозяйственных строений, террас и т. д. Этот вид кровли делают на стенах разной высоты. Скат нужно располагать с наветренной стороны здания. Крыша может покрывать весь дом или быть частью сложной кровли. При строительстве для односкатной крыши используется наслонная система.

Если размеры дачного домика или коттеджа невелики (например, 5 х 5 м), то применяется двускатное перекрытие кровли. Образуются две наклонные площадки и 2 фронтона – эта конструкция позволяет применять легкие материалы для крыши. Она проста в монтаже, и для ее создания можно применять как наслонную стропильную систему, так и висячий тип.

Схема видов соединения стропил.

Если крыша состоит из 2 трапеций и связанных с ними треугольных скатов, то она называется вальмовой. Это один из самых сложных видов крыш, которые применяют при строительстве домов в районах с очень большой ветровой нагрузкой.

Многощипцовые крыши имеют множество ребер и примыканий, а под ними обычно строят мансарды, что вызывает необходимость учета в смете строительства дополнительных расходов на их утепление. Стропила в таких крышах могут быть закрыты отделочными материалами или оставлены на виду. Многощипцовые конструкции обладают следующими достоинствами:

• имеется возможность перекрытия сразу нескольких помещений;
• опрятный общий внешний вид всего здания.

Недостаток подобной конструкции – повышенная трудоемкость работ.

Основные узлы стропильных систем

Подбор типа и элементов стропил производят с учетом следующих параметров:

• желаемой формы крыши;
• перекрываемой площади;
• расположения и наличия опорных стен или столбов.

http://www.youtube.com/watch?v=ms1VvWy5Pcc

Существует ряд стандартных схем при проектировании двускатной крыши здания с различным расстоянием между опорными стенами (столбами):

1. Если оно менее шести метров, то применяют наслонную систему стропил, которые опираются на мауэрлат (брус, идущий по всему периметру дома и служащий для опоры). Такая конструкция снижает расход материалов и трудозатраты.
2. При промежутке между стенами от шести до восьми метров противостоящие стропила связывают ригелем.
3. Возможно использование промежуточных стоек с их опорой на несущую стену или столб при использовании наслонной стропильной системы. Это дает возможность перекрыть пролет в 13 м, если установлена одна опора, и до 15 метров при использовании 2 опорных элементов.
4. При отсутствии внутренних несущих стен или столбов на расстоянии более 12 м надо перейти на систему с висячими стропилами.

В качестве элементов таких конструкций используются следующие узлы:

• опорные части для крепления стропильных балок;
• коньки;
• сборочные ряды «стойка-подкос-стропило» и «подкосные элементы – стойки-балки».

http://www.youtube.com/watch?v=QzKUByuVb-E

После окончательного определения с конструктивным решением производят расчет всех основных узлов системы и составляют их план для строительства крыши выбранного типа.

Изготовление стропильных секций и ферм

Для них используют хорошо просушенные деревянные брусья с размерами, которые получились при расчете. Из них прямо на строительной площадке изготавливают фермы согласно плану и поднимают с помощью подъемного крана на место установки. При сборке секций деревянных стропильных конструкций их можно обработать специальными составами.

Готовые фермы устанавливают на расчетном расстоянии друг от друга. При большой площади крыши секции собирают из нескольких поднятых частей, что упрощает монтаж.

Примерный перечень нужных материалов и инструментов при расчете и изготовлении стропильной системы:

• деревянные брусья;
• строительные гвозди;
• металлические опорные и соединительные элементы;
• антисептические составы для обработки дерева;
• подъемный кран или лебедка;
• пилы, молотки и измерительный инструмент;
• электродрель со сверлами;
• рулетка;
• справочники для расчета конструктивных узлов, калькулятор, карандаш.

http://www.youtube.com/watch?v=uKkpCrhAbFM

От того, насколько правильно будет произведен расчет и изготовление стропильной системы, в большой степени зависит правильность и надежность функционирования кровли возведенного здания и комфорт будущих жильцов этого дома.