Стропильная система

Силовые элементы стропильной системы: устройство и роль

Высокое качество сборки кровельного каркаса — залог долговечности всей конструкции, и в этом не приходится сомневаться. Тем не менее, будущие владельцы домов, а подчас и опытные мастера, уделяют чрезмерное внимание только внешнему покрытию, упуская из виду детали, касающиеся основы — несущей системы крыши.

Ошибки в работе стропильной конструкции прощаются редко: даже незначительные искривления и перекосы становятся причиной потери герметичности и возникновения протечек. В лучшем случае пострадает эстетика фасада, в худшем — потребуется практически полная разборка кровли ради ремонта.

Основные требования к стропильной системе

Чаще всего крыши индивидуальных домов представляют собой объемный пространственный каркас. Использование сборных элементов дает множество преимуществ:

• Уменьшение массы всей конструкции, что снижает давление на стены и фундамент.
• Возможность теплоизоляции за счет укладки утеплителя между стропилами.
• Преобладание «сухих» монтажных процессов позволяет вести работы независимо от сезона.
• Универсальность стандартных пиломатериалов дает свободу в проектировании и позволяет создавать крыши различной конфигурации и назначения прямо на объекте.

Какие задачи должна решать надежная стропильная система:

• Формировать требуемую архитектурную форму крыши — с заданными углами и габаритами.
• Обеспечивать устойчивость к погодным воздействиям — снеговым и ветровым нагрузкам, а также весу материалов кровельного пирога.
• Эффективно перераспределять усилия на опорные элементы здания.
• Служить без лишнего обслуживания и помогать оптимизировать бюджет и сроки строительства.

Выбор конфигурации крыши

Наиболее распространенный вариант — треугольная форма крыши, включая ломаную, что дает возможность обустройства мансарды вместо пустующего чердака. Треугольник — безусловный лидер по устойчивости: он одинаково хорошо справляется как с горизонтальными (ветровыми), так и с вертикальными (снеговыми) нагрузками.

Плоские односкатные крыши, при всей своей экономичности и простоте, чаще всего применяются в малых постройках — гаражах, сараях и пр. Однако при грамотно выполненном проекте подобная конструкция может украсить и современный коттедж, придавая ему оригинальный облик.

Существенным ограничением плоских крыш является их пролет — ведь вся нагрузка ложится между двумя противоположными стенами. При длине более 5–6 м конструкция требует дополнительной поддержки в виде промежуточной несущей стены и вертикальных опор — колонн, прогонов, подстропильных ног и пр.

Многоскатные крыши, сходящиеся в коньке, решают проблему пролетов благодаря разделению общей плоскости на несколько наклонных участков. Угол наклона у таких кровель позволяет снегу не задерживаться, снижая давление.

Выбор между двухскатной (с фронтонами) и вальмовой кровлей чаще зависит от предпочтений хозяев. Однако двухскатные конструкции удобны при устройстве мансарды: фронтоны легко использовать для окон или балконов. Трех- и четырехскатные варианты выигрывают в ветреных районах благодаря лучшей аэродинамике.

Устройство и функции элементов стропильной системы

Стропила

Основной элемент любой наклонной кровли — это стропильная балка. Обычно она работает на изгиб, а при формировании пары — также и на растяжение. В большинстве случаев стропила объединяются в сложные фермы с усилением различными связями.

Фермы могут собираться непосредственно на месте или изготавливаться заранее по шаблону, а затем монтироваться на крыше. Для соединения деталей применяются врубки, крепежные пластины, скобы, болты, перфорированные уголки — часто в комбинации.

Шаг и размеры стропил подбираются с учетом предполагаемых нагрузок и длины пролетов. Более крупные сечения допускают увеличенный шаг и наоборот. В сложных участках (например, у окон или дымоходов) применяются усиленные, сдвоенные стропила.

Вальмовые конструкции требуют особых элементов — удлиненных диагональных ног и укороченных нарожников.

Затяжка

Элемент, замыкающий пару стропил в жесткий треугольник. Горизонтальная балка, соединяющая нижние концы стропил, предотвращает их разъезд под нагрузкой и тем самым снимает боковое давление со стен. Если затяжка располагается выше — ее называют ригелем, и она одновременно усиливает конструкцию, не давая стропилам прогибаться.

Прогоны

Горизонтальные балки, расположенные поперечно к стропилам, служат дополнительной опорой и распределяют нагрузку. Коньковый прогон закрепляется на вершине фермы, средние — при необходимости, особенно в мансардных этажах. Коньковая балка, часто используемая в каркасных домах, играет ту же роль.

Стойки

Вертикальные элементы, поддерживающие прогоны. Они помогают точно передавать вес на внутреннюю опору или на затяжку. В мансардах стойки часто становятся частью стенового каркаса.

Подкосы

Укрепляющие наклонные связи, предотвращающие изгиб стропильных ног. Обычно монтируются под углом к стойкам и опираются на нижнюю часть стропил.

Мауэрлат

Опорный элемент, распределяющий нагрузку от крыши на стены. Представляет собой брус, закрепленный по периметру несущих стен, обычно на анкерных болтах. В деревянных домах его функции выполняют венцы, в каркасных — верхняя обвязка.

Скользящие крепления используются в срубах для компенсации усадки. Внутренний аналог мауэрлата — лежень, который служит основой для стоек и затяжек.

Обрешетка

Это завершающий силовой элемент, распределяющий нагрузку от кровельного покрытия и одновременно придающий жесткость скату. Она может быть разреженной (доска/брус) или сплошной (фанера, ОСБ), в зависимости от материала кровли. Обрешетка объединяет стропила и стабилизирует всю конструкцию.