Стропильная система
Стропильная система
Стропильная система предназначена для поддержания кровли и является одним из важнейших конструкционных элементов дома. Лучше всего, если проектированием несущих конструкций займутся специалисты. Ведь малейшая ошибка чревата не только протечками на чердаке, но и ухудшением эксплуатационных характеристик как самой крыши, так и всего дома. Более того, при некачественной крыше долговечность даже самого надежного здания снижается.
Стропильная система любой крыши состоит из стропил и обрешетки.
Изготавливается стропильная система из дерева, металла, железобетона. При индивидуальном строительстве наиболее распространенным материалом является дерево — брусья и доски из древесины хвойных пород.
ПРИМЕЧАНИЕ
Все деревянные части стропильной системы должны обрабатываться антисептическими и антипиренными пропитками подобно тому, как обрабатывается дерево, предназначенное для возведения стен здания. Использовать древесину без био- и огнезащиты ни в коем случае нельзя.
Кроме сравнительной простоты изготовления и монтажа, а также дешевизны, у дерева есть еще одно преимущество перед металлическими или железобетонными стропилами: вес. Деревянная стропильная система гораздо легче, а ведь вес несущих конструкций крыши дает дополнительную нагрузку на стены (собственно говоря, стропильная система и нужна для того, чтобы принять на себя нагрузку кровельного пирога, потенциальную ветровую и снежную нагрузки и передать все это несущим конструкциям здания). Кроме того, деревянную стропильную систему несложно подогнать прямо на месте, если обнаружились какие-либо недочеты в возведенных стенах. Осуществить же подгонку металлических стропил гораздо сложнее, ну а железобетонных — и вовсе невозможно.
Тем не менее некоторые предпочитают стропила из металлического профиля или смешанную конструкцию из дерева и металла. Но это уже дело вкуса.
По конструкции стропильные системы подразделяются на два типа: наслонные и висячие стропила.
Наслонные стропила — простейшая система, применяемая в зданиях с надежными внутренними стенами или опорами. Роль стропильных ног играют балки, уложенные наклонно. Их нижний конец упирается в мауэрлат — специальный подстропильный брус, который прокладывают по верху стены. Верхние концы стропил прикрепляются к горизонтальному брусу в самом верху крыши — коньковому прогону, который, в свою очередь, опирается на систему из подкосов (диагональные брусьев) и стоек (вертикальных брусьев). Таким образом, вес крыши переносится на внутренние домовые опоры.
Обычно наслонные стропила встречаются в небольших постройках, если пролет крыши (расстояние между опорами) составляет до 6,5 м (без дополнительных опор). Если здание достаточно широкое, то на внутренних стенах устанавливаются промежуточные опоры. Они представляют собой специальные лежни, проложенные вдоль внутренних стен. На эти лежни устанавливаются подкосы и стойки, на которые и опирается продольный прогон, принимая на себя часть нагрузки конькового прогона. При этом пролет крыши может достигать 10–12 м.
Шаг стропил — расстояние от одной стропильной ноги до другой — рассчитывается исходя из ряда данных:
? качественных характеристик материала, используемого для изготовления стропил (например, в случае деревянных стропил следует учесть, изготовлены они из бревен, брусьев или досок);
? типа кровельного покрытия;
? климатических условий данного региона (например, если в местности преобладает ветреная погода, то крыша нуждается в дополнительном укреплении, ведь ветровая нагрузка может быть очень значительной);
? элементов обрешетки в сечении.
Обычно шаг стропил составляет 0,3–1 м.
Способы крепления стропильной системы также зависят от перечисленных выше характеристик.
Если пролет крыши достигает 7–12 м, а надежных дополнительных опор нет, используются висячие стропила (рис. 7.2). Они изготавливаются из бревен или брусьев.
Рис. 7.2. Висячие стропила
Если наслонные стропила передают на мауэрлат всю нагрузку от кровельного пирога, то висячие — только вертикальную. Объясняется это просто. Хотя в данной конструкции нижний конец стропильной ноги опирается на мауэрлат так же, как и при устройстве наслонных стропил, ее верхний конец просто крепится к коньку при помощи прорезного шипа. Чтобы усилить крепление, используют скобы. А чтобы стропила не прогибались под весом кровли, их крепят ригелем.
ПРИМЕЧАНИЕ
Выбор конструкции стропил зависит и от материала, из которого возведены стены здания. Так, наслонные стропила применяются, если стены достаточно массивны и могут воспринимать как вертикальную, так и горизонтальную (распорную) нагрузку от стропил. Висячие же стропила применяются в постройках с легкими стенами, например в каркасных домах.
Если здание имеет большие пролеты (12–24 м) и свободную планировку, а надежные внутренние опоры отсутствуют, то возникает необходимость в применении более сложной поддерживающей конструкции — стропильной фермы.
Стропильная ферма состоит из соединенных между собой деталей крыши. Ее основу чаще всего составляет один или несколько решетчатых треугольников (треугольник является самой жесткой и экономичной геометрической фигурой). Стропильная ферма может быть сегментной, треугольной и полигональной (многоугольной) (рис. 7.3). Использование той или иной базовой геометрической фигуры для изготовления стропильной фермы обусловлено уклоном крыши. Так, при трапециевидной ферме крыша планируется с минимальным уклоном, а полигональная ферма предполагает два перелома и горизонтальную среднюю часть. Эти формы ферм в последнее время приобрели особую популярность: при их использовании подкосы и стойки достаточно коротки, что дает ощутимую экономию в строительных материалах. К тому же современные кровельные материалы не нуждаются в большом уклоне, в отличие от традиционной черепицы. К недостаткам таких ферм относится то, что чердака в доме уже не будет.
Рис. 7.3 Конструктивная схема стропильной фермы: а — треугольной; б — треугольной на лобовых рубках; в — многоугольной; г — пятиугольной на лобовых врубках
Полигональные фермы в основном применяются при возведении зданий производственного назначения.
ПРИМЕЧАНИЕ
Фактически стропильная ферма — это усложненный вариант висячих стропил.
Стропильная ферма может выполняться как из древесины, так и из стали и железобетона. Для индивидуального строительства чаще применяется стропильная ферма из древесины.
Внутренние вертикальные балки в такой конструкции называются стойками, наклонные стержни — раскосами. Балки плоской фермы, которые расположены по верхнему контуру, называются верхним поясом, а те, что расположены по нижнему контуру, соответственно нижним поясом.
Чаще всего опоры несущей системы построены треугольником. Стороны треугольника образуют две стропильные ноги — это верхний пояс фермы. Нижние концы ног упираются в горизонтальный брус, называемый затяжкой. Нижние части стропил и затяжки закреплены на внешних стенах. Для большей надежности фермы дополняют добавочные подпорки — подкосы, стойки, схватки.
Среднее расстояние между стропильными ногами составляет 1 м, но оно может меняться в зависимости от климата региона строительства и выбранного кровельного материала.
Все стропильные фермы должны иметь одинаковый профиль, поэтому сначала их собирают не на крыше, а на земле по шаблону, которым служит первая ферма. На нижнем конце шаблона и на затяжке отмечают и расчерчивают места нужных врубок.
Бруски для стропильных ног должны выполняться чуть длиннее шаблона на случай, если расчет был неточным.
Прежде всего делают врубку на нижних концах стропил, соединяют их с мауэрлатом, затем врубают верхнюю часть, отрезая излишки древесины. На собранном по шаблону соединении делают отметки, а затем его разбирают, чтобы впоследствии собрать на месте.
Существует еще один, альтернативный способ сбора стропильной фермы, менее трудоемкий, но не менее надежный. Современный рынок строительных материалов предлагает серию накладных металлических элементов, при помощи которых стропильная ферма собирается с высоким качеством сопряжения элементов. Примером таких соединителей являются зубчатые пластины с выштампованными зубьями, которые забивают с двух сторон в узлах фермы, соединяя все сходящиеся элементы (рис 7.4). Обычно таким технологическим приемом пользуются при изготовлении ферм в заводских условиях для домов каркасно-щитовой конструкции.
Рис. 7.4. Треугольная ферма с соединениями на металлических зубчатых (просечных) пластинах: 1 — стропила; 2 — пластина
Для сопряжения деталей ферм обычно используют металлические накладки с отверстиями, через которые вворачивают шурупы или забивают гвозди. При этом в каждую деталь необходимо вворачивать как минимум два шурупа или забивать два гвоздя на глубину не менее 2/3 толщины деревянного бруска.
Гвоздевое соединение самое слабое, так как теряет прочность и надежность по мере высыхания древесины. Более надежны соединения с помощью болтов, но просверленные для них отверстия ослабляют стропила. Поэтому строители предпочитают скобы и хомуты, которые соединяют детали ферм прочно, надежно и надолго, при этом не оказывая отрицательного воздействия на стропила.
Однако самые надежные соединения получаются, если воспользоваться услугами промышленного производства — разместить заказ на изготовление стропильной системы достаточно просто. В заводских условиях стропила соединяются в фермы при помощи стыковых планок, которые не только обеспечивают прочность соединения, но и препятствуют смещению деревянных элементов в процессе естественной усушки. Кроме того, деревянные детали обрабатываются биозащитными составами и антипиренами, причем пропитки глубоко проникают в древесину, тем самым удлиняя срок службы всей конструкции. И наконец, гарантируется точность соблюдения расчетных размеров. На стройплощадку доставляются уже готовые фермы, которые сразу собираются в стропильную систему, благодаря чему сроки монтажных работ существенно снижаются.
Стропильная система для дома с мансардой. В наше время дома с мансардой стали практически нормой. Это неудивительно: мансарда позволяет увеличить жилую площадь здания и уменьшить его теплопотери, хотя ее возведение обходится дороже, чем сооружение простого холодного чердака. Однако надо помнить, что в доме с мансардой увеличивается и нагрузка на несущие деревянные конструкции крыши. Для компенсации такого увеличения нагрузки применяют балки большего сечения, а шаг стропил уменьшают.
Чтобы жилой объем мансарды не уменьшился, в стропильных фермах обходятся без нижнего пояса, а нижние концы стропил упирают в мауэрлат. Вертикальные стойки укрепляют подкосами, которые зарезают в стойки. Места соединений укрепляют болтами и скобами.
Вверху стропильные ноги соединяют вполдерева на болтах. Поскольку отсутствует затяжка (нижний опорный брус для стропил), возрастает значение ригеля. Его делают более прочным, большего сечения, крепят на болтах и чаще всего даже не зарезают, чтобы не снижать прочность несущей системы. Центр ригеля подтягивают к верхнему соединению стропил стойкой, которая также крепится на болтах. Соединение укрепляют стальными пластинами на саморезах или болтах.
Чтобы воспрепятствовать сдвигу брусьев, их концы (при вязке стропильных ног, углов срубов, углов оконных и дверных коробок) соединяют способом, который называется вязкой вполдерева (рис. 7.5).
Рис. 7.5. Вязка вполдерева
Готовые стропильные фермы получаются жесткими, прочными и достаточно легкими, так что их можно без особого труда поднять к месту установки несущей конструкции.
И обычные стропильные фермы, и облегченные монтируют по одной схеме. Нижние концы стропильных ног устанавливают на мауэрлаты. Затем, привязав веревку к месту верхнего соединения стропил, ферму поднимают и устанавливают в вертикальное положение. Правильность установки проверяют по уровню. В этом положении закрепляют стропила с помощью бруска, прибитого к верхней части соседней фермы. Это временное крепление впоследствии необходимо убрать, когда будет набиваться обрешетка.
Обычно такие ответственные соединения, как места установки стропил на стены, «врубают», то есть на концах стропильных ног делают «зуб» или «двойной зуб» (рис. 7.6), а в опоре выдалбливают гнездо, чтобы части плотно соединялись между собой. Соединения дополнительно скрепляют металлическими скобами.
Рис. 7.6. Врубка с «двойным зубом»
Для облегченных конструкций используются пиломатериалы минимального профиля, и, чтобы они не смещались друг относительно друга, их фиксируют длинными гвоздями.
Порядок установки стропильных ферм следующий: сначала устанавливают крайние фермы, затем все промежуточные. Верхний край установленных стропил должен лежать в одной плоскости по обоим скатам.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.