Строительство загородного дома или коттеджа всегда подразумевает под собой применение системы стропил, подобную той, которая применяется при строительстве жилых домов. Материалом для таких стропил обычно служит дерево.
Стропильная система может быть выполнена не только в виде треугольника, но и в виде иных конструкций. Но не зависимо от того, какой материал и какая форма будет использована, прежде всего, необходимо все-таки знать, что такое план стропил.
Что надо знать для разработки плана стропил
Для того, чтобы сэкономить жилое пространство, выбирают мансардные стропильные системы , так как именно с их помощью появляется возможность оборудования в помещении чердака дополнительной жилой комнаты.
Вообще, такой процесс, как проектирование системы стропил, можно отнести к числу довольно сложных, так как он требует определенных умений, знаний и навыков. А потому для проведения всех необходимых расчетов и грамотного составления чертежа лучше всего воспользоваться услугами специалиста, который уже имеет определенный опыт такой работы.
Самыми главными параметрами, которые должны в обязательном порядке учитываться, начиная уже с этапа проектирования кровли, можно назвать:
- Угол наклона кровельных скатов
- Выбор сечения стропил
- Тип кровли
- Материал, который будет использован для покрытия кровли
- Расчет системы стропил
Уровень наклона скатов должен учитываться при подборе материала и при проведении вычислений прочности несущей конструкции, необходимых при любых кровельных работах.
Большая часть материалов, которые могут быть использованы для подобных целей, способна оказать весьма ощутимое влияние на проект системы стропил в целом. А потому выбирать материал, который будет использован для покрытия крыши, необходимо очень тщательно, со всей ответственностью, и делать это нужно еще во время проектирования.
Чертеж стропильной системы должен рассчитываться с особой тщательностью , так как все возможные ошибки и недочеты, которые допускаются при оценивании нагрузок, вполне могут привести не только к порче и деформации стропил, но и к полному разрушению кровли уже во время ее эксплуатации, вплоть до полного обрушения крыши.
Разработка плана стропил
В процесс разработки плана стропил входят такие процедуры, как:
- Построение модульных осей, привязанных к показателям толщины несущих стен здания. В этом случае на самом плане вынесение венчающего карниза показывается на наружной стене при помощи контурной линии.
- Также на плане должны быть обозначены вентиляция и трубопроводы, их расположение непременно должно быть учтено при расположении элементов в проекте стропильной системы.
- Исходя из подобранной конструкции крыши, разрабатывается план. При этом непосредственно на эскизе должны быть непременно учтены стены и крепление стропил в коньке.
Использование подобного эскиза позволяет вычертить план системы стропил, с обозначенными на нем мауэрлатами, продольными подкосами и стойками, подстропильной балкой, ногами стропил.
Подбор подходящего расстояния между соседними стропилами осуществляется, исходя:
- из веса того материала, который выбран для покрытия кровли,
- строительных лесов, которые будут при этом использованы,
- шаг стропил может быть изменен в связи с необходимостью провести сквозь них вентиляционные трубы или дымоход.
Также вентиляцию и трубу можно пропустить, прервав ноги стропил, для чего концы их опирают на специальные деревянные перемычки, которые находятся между стоящими рядом стропилами, и закрепляют, используя специальный запил стропил.
Если речь идет о двускатных крышах, то слуховые окна должны находиться на фронтонах , которые, в свою очередь, находятся на торцах, что не может не повысить эффективность вентиляции чердака летом.
Особенности проекта крыши с четырьмя скатами подразумевают отображение на плане нарожников, опирающихся на диагональные стропильные ноги, а также слуховых окошек, расположенных на вальмах.
В тех случаях, когда место под кровлей планируется использовать для возведения мансардного этажа, это также должно быть отображено на рисунке в виде верхних балок, которые послужат опорой стропилам.
Также не следует забывать о том, что схема расположения стропил должна разрабатываться одновременно с планом разнообразных конструкций разрезов здания. И оба эти плана обязательно должны быть объединены между собой наличием общей связи.
На чертеже должны быть учтены данные всех расстояний между модульными осями предполагаемого строения, так как именно с ними связаны все показатели толщины будущих стен.
Непосредственно в самом плане должны быть обязательно указаны расстояния между дымоходом, вентиляцией и стойками.
Помимо этого, на плане должны быть отображены выноски с указанием всех необходимых значений поперечных сечений и длин всех имеющихся деталей.
1) Нанести координационные оси здания.
2) Нанести контур стен.
3) По периметру здания на наружные стены уложить мауэрлат.
4) В углах здания уложить опорный ригель для опирания диагональных стропильных ног.
5) Под углом 45° из углов здания вычертить диагональные стропильные ноги.
6) По внутренней стене здания уложить лежень и показать верхний прогон.
7) Уложить стропильные ноги, начиная с опорного узла, через определенное расстояние.
8) По диагональным стропильным ногам уложить в шахматном порядке коротки стропильные ноги (нарожники).
9) Установить стойки через 3000 – 6000 мм, начиная с опорного узла.
10) При ширине здания более 12 м к стропильным ногам уложить ригель.
11) Для образования карниза к каждой стропильной ноге прибивается кобылка, а к диагональным стропильным ногам кобылки, называемые коротышами, прибиваются с двух сторон.
Эффективным решением устройства крыши является применение наслонных стропил для перекрытия пролетов до 14 м при наличии в здании одной внутренней опоры и до 16 м при двух внутренних опорах.
Сопряжения стропил выполняют с применением крепежных болтов, скоб ил и гвоздей.
В том случае, когда расстояние между опорами (наружными или внутренними) более 7500 мм, в гражданских зданиях несущей основой крыши являются стропильные фермы , представляющие собой плоскую геометрически неизменяемую решетчатую систему, состоящую из отдельных, связанных между собой элементов (стержней). Стропильные фермы могут быть деревянные, металлодеревянные, стальные и железобетонные. Деревянные фермы называют висячими стропилами .
Шаг стропильных ферм при пролетах до 9 м составляет 3 – 4 м, при пролетах более 10 м – 1,5 – 2 м.
Схемы висячих стропил
Слуховые окна устраивают в скатных крышах для освещения, проветривания чердака, выхода через них на крышу. Они могут быть полукруглой, треугольной, прямоугольной формы. Освещение – через остекленную створку переплета размером не менее 0,6×0,8 м. Для проветривания служат деревянные жалюзийные решетки, располагаемые смежно с остекленной створкой слухового окна. Слуховые окна необходимо размещать так, чтобы обеспечивалось сквозное проветривание. Рекомендуется низ окна располагать не выше 0,8 – 1,0 м от верха чердака.
Виды слуховых окон
а – треугольное; б – полукруглое; в – прямоугольное; г – полигональное
1 – остекленный парапет; 2 – жалюзийная решетка
Проектируя любое жилое строение, архитекторы особое внимание уделяют крыше, так как она выполняет не одну, а сразу несколько функций, в зависимости от ее конструктивных особенностей. Нужно сказать, что далеко не всех будущих домовладельцев удовлетворяет обычная двухскатная крыша, хотя ее можно назвать самой надежной, так как она имеет всего две скатные плоскости и один стык между ними. Многих привлекают более сложные конструкции, которые добавляют строению особую привлекательность и оригинальность. Другие, более практичные домовладельцы, предпочитают мансардные конструкции, которые одновременно способны выполнять роль кровли и второго этажа.
Основой любой крыши является индивидуальная стропильная система, имеющая свои конструктивные особенности. Сделать выбор нужного каркаса крыши будет значительно проще, если заранее разобраться какие же виды и схемы стропильных систем используются в строительной практике. После получения подобной информации станет более понятно, насколько сложны такие конструкции в монтаже. Особенно это важно знать, если каркас для крыши предполагается возводить самостоятельно.
Основные функциональные задачи стропильных систем
При обустройстве скатных конструкций крыш, стропильная система является каркасом для покрытия и для удержания материалов «кровельного пирога». При грамотном монтаже каркасной конструкции будут создаваться необходимые условия для правильной и неутепленных типов кровель, защищающих стены и внутреннее пространство дома от различных атмосферных воздействий.
Кровельная конструкция также всегда является завершающим архитектурным элементом экстерьерного оформления строения, своим видом поддерживая его стилистическое направление. Тем не менее, конструктивные особенности стропильных систем в первую очередь должны соответствовать требованиям прочности и надежности, которым должна соответствовать крыша, и лишь затем уже – эстетическим критериям.
Каркас стропильной системы формирует конфигурацию и угол наклона крыши. Эти параметры во многом зависят от природных факторов, характерных для конкретного региона, а также от желания и возможностей домовладельца:
- Количество осадков в разные периоды года.
- Направление и средняя скорость ветра в местности, где будет возводиться постройка.
- Планы по применению пространства под крышей – обустройства в нем жилых или нежилых помещений, или же использования его лишь в качестве воздушной прослойки для термоизоляции расположенных ниже помещений.
- Разновидность планируемого материала кровельного покрытия.
- Финансовые возможности домовладельца.
Атмосферные осадки и сила потоков ветра дают весьма чувствительную нагрузку на строение кровли. Например, в регионах с обильными снегопадами не стоит выбирать стропильную систему с небольшим углом наклона скатов, так как снеговые массы будут задерживаться на их поверхности, что может привести к деформации каркаса или кровельного покрытия или к протеканиям.
Если же местность, где будет производиться стройка, славится своими ветрами, то лучше выбирать конструкцию с небольшим уклоном ската, чтобы случающиеся резкие порывы не сорвали отдельных элементов крыши и кровли.
Основные элементы конструкции крыши
Детали и узлы стропильных систем
В зависимости от выбранного вида стропильной системы, используемые элементы конструкции могут значительно разниться, однако, существуют детали, которые присутствуют и в простых, и в сложных системах крыш.
К основным элементам стропильной системы скатной крыши относятся:
- Стропильные ноги, формирующие скаты кровли.
- - деревянный брус, закрепляемый на стенах дома и служащий для фиксации на нем нижней части стропильных ног.
- Конек - это стык каркасов двух скатов. Он обычно является самой высокой горизонтальной линией крыши и служит опорой, на которой закрепляются стропила. Конек может быть сформирован стропилами, скрепленными между собой под определенным углом или же зафиксированными на коньковой доске (прогоне).
- Обрешетка - это рейки или брус, монтируемые на стропила с определенным шагом и служащие основой для настила выбранного кровельного материала.
- Подпорные элементы, куда можно отнеси лежни, прогоны, стойки, подкосы, стяжки и другие детали, служат для повышения жесткости стропильных ног, поддержки конька, связывания отдельных деталей в общую конструкцию.
Кроме упомянутых деталей конструкции, в нее могут быть включены и другие элементы, функции которых направлены на упрочнение системы и оптимальное распределение нагрузок крыши на стены строения.
Стропильная система подразделяется по нескольким категориям в зависимости от разных особенностей своей конструкции.
Чердачное пространство
Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.
Конструкцию скатных крыш можно разделить на бесчердачные и чердачные. Первый вариант называется именно так оттого, что пространство под крышей имеет небольшую высоту и используется только в качестве утепляющей сверху помещения здания воздушной прослойки. К таким системам обычно относится или же имеющая несколько скатов, но расположенных под очень незначительным углом.
Чердачная конструкция, имеющая достаточно большую высоту конька, может использоваться по-разному, быть утепленной и неутепленной. К таким вариантам можно отнести мансардный или же двухскатный вариант. Если выбирается кровля с высоким коньком, то в обязательном порядке необходимо учитывать ветровые нагрузки в регионе, где выстроен дом.
Уклон скатов
Чтобы определить оптимальный наклон скатов крыши будущего жилого строения, в первую очередь нужно присмотреться к уже выстроенным малоэтажным соседским домам. Если они стоят уже не один год и стойко выдерживают ветровые нагрузки, то их конструкцию смело можно брать за основу. В том же случае, когда владельцами поставлена цель создать эксклюзивный оригинальный проект, непохожий на стоящие рядом постройки, необходимо ознакомиться с конструктивными и эксплуатационными особенностями различных стропильных систем и произвести соответствующие расчеты.
Следует учитывать, что от того, насколько велик уклон скатов крыши, зависит изменение касательных и нормальных значений силы ветра — чем круче угол наклона, тем большее значение имеют нормальные силы и меньше касательные. Если крыша пологая, то на конструкцию больше влияет касательная нагрузка ветра, так как увеличивается подъемная сила с подветренной стороны и уменьшается с наветренной.
Зимняя снеговая нагрузка тоже должна быть учтена при проектировании кровли. Обычно этот фактор рассматривается в комплексе с ветровой нагрузкой, так как с наветренной стороны снеговая нагрузка будет гораздо ниже, чем с подветренного ската. Кроме этого, на скатах существуют места, где обязательно будет собираться снег, давая большую нагрузку на эту область, поэтому ее следует укрепить дополнительными стропилами.
Уклон скатов крыш может варьироваться от 10 до 60 градусов, и он должен быть выбран не только с учетом консолидированной внешней нагрузки, но и в зависимости от кровельного покрытия, которое планируется использовать. Этот фактор учитывается потому, что кровельные материалы различаются по своей массе, для их закрепления требуется различное количество элементов стропильной системы, а значит, будет разниться и нагрузка на стены дома, и насколько она будет большой, тоже зависит от угла уклона крыши. Немаловажное значение имеют и особенности каждого покрытия по сопротивляемости проникновению влаги – многим кровельным материалам в любом случае необходимо тот или иной уклон для обеспечения свободного схода ливневой воды или тающего снега. Кроме этого, выбирая уклон крыши, нужно заранее продумать то, как будет осуществляться процесс очистки и ремонтных работ на кровле.
Планируя тот или иной угол скатов крыши нужно знать, чем меньше стыков между листами покрытия, и чем они герметичнее, тем меньше можно делать уклон ската, конечно, если не предполагается устроить в чердачном пространстве жилое или хозяйственное помещение.
Если же для покрытия кровли используется материал, состоящий из небольших элементов, например, керамическая черепица, то уклон скатов нужно делать достаточно крутым, чтобы вода никогда не задерживалась на поверхности.
Учитывая вес кровельного материала, нужно знать – чем тяжелее покрытие, тем угол скатов должен быть больше, так как в этом случае нагрузка правильно распределится на стропильную систему и несущие стены.
Для покрытия крыши могут быть использованы следующие материалы: или профильный лист, оцинкованная сталь, волнистые асбестобетонные и битумно-волокнистые листы, цементная и керамическая черепица, рубероид, мягкая кровля и другие кровельные материалы. Ниже на иллюстрации показаны допустимые углы крутизны скатов для различных типов кровельных покрытий.
Базовые конструкции стропильных систем
В первую очередь стоит рассмотреть базовые виды стропильных систем относительно расположения стен дома, которые применяются во всех конструкциях крыш. Базовые варианты разделяют на наслонную, висячую, а также комбинированную, то есть включающую в свою конструкцию элементы и первого, и второго типа систем.
крепления для стропил
Наслонная система
В постройках, где предусмотрены внутренние несущие стены, чаще устанавливается наслонная стропильная система. Монтировать ее гораздо проще, чем висячую, так как внутренние несущие стены обеспечивают для ее элементов надежную опору, а кроме того, для этой конструкции потребуется меньшее количество материалов.
Для стропил в этой системе определяющей опорной точкой является коньковая доска, на которой они и закрепляются. Безраспорный вид наслонной системы может быть обустроен в трех вариантах:
- В первом варианте верхняя сторона стропил фиксируется на коньковой опоре, называемой скользящей, а нижняя их сторона закрепляется путем врубки к мауэрлату. Дополнительно стропила в нижней части фиксируется к стене с помощью проволоки или скоб.
- Во втором случае стропила в верхней части подрезаются под определенным углом и соединяются между собой при помощи специальных металлических пластин.
Нижний же край стропильных ног крепится к мауэрлату подвижными креплениями.
- В третьем варианте стропила жестко скрепляются в верхней части брусками или обработанными досками, расположенными горизонтально, параллельно друг другу с обеих сторон соединенных под углом стропил, а между ними защемляется коньковый прогон.
В нижней части для закрепления стропил, так же, как и в предыдущем случае, применяются скользящие крепления.
Необходимо пояснить, почему для фиксации стропил на мауэрлате часто используются именно скользящие крепления. Дело в том, что они способны избавить несущие стены от излишнего напряжения, так как стропила не зафиксированы жестко, и при усадке строения они имеют возможность сдвигаться, не деформируя при этом общей конструкции кровельной системы.
Этот вид крепления применяется только в наслонных системах, что также отличает их от висячего варианта.
Однако в некоторых случаях для наслонных стропил применяют распорную систему, в которой нижний конец стропил жестко фиксируется к мауэрлату, а чтобы снять нагрузку со стен в конструкцию встраиваются затяжки и подкосы. Этот вариант и называется комплексным, так как включает в себя элементы наслонной и висячей системы.
При проектировании дома внимание следует уделить стропильной системе. Обязательно составляется так называемый план стропил, который включает все особенности сооружения конструкции, шаг стропильных ног и прочие моменты, необходимые для построения надежной и долговечной крыши, способной выдержать расчетные нагрузки.
Виды стропильных систем.
Проектирование системы стропил
Составление плана стропил для четырехскатной крыши, двускатной или для другой конструкции — процесс сложный и ответственный одновременно. Именно поэтому для составления чертежа используется специальная программа, требуется учитывать расчеты снеговой, ветровой нагрузок, вес кровельного материала, размеры самого дома. Проводит составление плана специалист, который имеет необходимый опыт выполнения подобных работ. При составлении плана стропил учитываются такие параметры, как:
- материал для возведения крыши (это может быть дерево или металл);
- тип кровли, ее особенности;
- угол наклона крыши;
- сечение стропильных ног;
- если перечисленные данные имеются, можно приступить к выполнению плана стропильной системы.
Схема конструкции стропильных ног зависит от:
Узел крепления стропил к мауэрлату.
- формы будущей крыши;
- длины перекрытий и пространства, которое надо перекрыть;
- наличия внутренних опор.
План стропил должен составляться с учетом всех параметров. Для сооружения крыши применяются наслонные и висячие стропила. Конструкция ноги может выполняться в форме треугольника, чтобы обеспечить максимальную жесткость и прочность . Если фермы будут использоваться сложные, то дополнительно придется приобрести:
- подкосы;
- ригели;
- затяжки;
- дополнительные стойки;
- стропильные балки.
Наслонные стропила используются для домов, где в качестве несущей стены берется средняя. Стропильная конструкция включает в себя 2 стропильные ноги, мауэрлат, на который они опираются снизу, и коньковый прогон для опоры сверху, а также стойки. Стойки крепятся на лежень, он ставится на внутренней несущей стене, что дает возможность правильно распределить все нагрузки. Если же внутренние стены отсутствуют, то опора приходится на столбы или колонны, шаг между которыми составляет 6,5 м.
Статья по теме: Светофильтры на пластиковые окна закроют от солнца
Висячие стропила используются, когда внутренние опоры или стены полностью отсутствуют. В этом случае стропильные ноги будут опираться только на наружные стены.
Схема стропильной системы ломанной крыши мансарды.
В состав конструкции входят сами стропильные ноги, горизонтальный брус в виде растяжки. Нижние концы брусьев опираются на специальный мауэрлат поверх стены, он позволяет распределять нагрузки равномерно. Такие стропила могут обеспечить перекрытие пространства в 7-12 м. Для усиления используются ригели.
Производство висячих стропил является более сложным, чем наслонных, именно поэтому вторые применяются намного чаще. Стоимость висячих стропил выше, но в некоторых случаях только их и можно использовать. Для снижения затрат можно использовать комбинированные системы. Это дает возможность сделать строительство более простым и экономным.
Чертеж составляется при помощи специальной программы. При составлении чертежа выполняются следующие действия:
- Первыми наносятся модульные координационные сети, они позволяют привязать все данные по конструкции стропильной системы к капитальным стенам будущего дома.
- На плане прочерчиваются все каналы вентиляционной и дымовой системы, трубопроводы, которые в процессе строительства будут выходить через стропильную систему.
- Выполняется разработка плана будущей выбранной формы кровли. При составлении эскиза требуется учесть расположение стен.
На схеме обязательно указываются такие элементы, которые имеет кровля: ребра крыши, ендовы, коньки и прочее. Обязательно надо учитывать, какую форму примут скаты, направление и угол уклона. На чертеже указывается расположение фронтонов, слуховых окон, если они есть.
Пользуясь планом кровельной системы, строители возведут прочную и надежную конструкцию. На плане обязательно указываются параметры:
Конструкция односкатной системы стропил для крыши.
- подстропильных балок;
- мауэрлата;
- стропильных ног;
- затяжек и кобылок для крепежа ног;
- стоек с продольными подкосами, гарантирующих пространственную жесткость всей стропильной системы (на чертеже такие элементы необходимо отображать в виде штриховой линии).
Статья по теме: Как самостоятельно укладывать пробковый пол?
Если планируется строительство стропильной системы крыши из металла, т.е. специальных оцинкованных балок, то необходимо использовать совершенно другие программы, предназначенные для проектирования. Делать это может только специалист, в противном случае при неправильных расчетах крыша не выдержит нагрузок. Шаг стропильных ног рассчитывается с учетом строительного материала, нагрузок от утеплителя. Например, для четырехскатной крыши, которая сооружается из дерева, шаг стропил может составлять:
- При изготовлении стропильных ног из брусьев шаг составляет 150-180 см.
- При изготовлении стропильных ног из обрезной доски шаг составляет 100-120 см.
Важно, чтобы на плане отображались вентиляционные выходы труб, так как может потребоваться усиление конструкции.
В некоторых для прохождения трубы необходимо стропильную ногу распилить, а оставшиеся концы установить на специальные деревянные перемычки, которые будут находиться между располагающимися рядом ногами. Для крепежа в данном случае используется запил. Схема стропильной системы.
Технологические правила
Схема стропил со скользящей опорой.
Для четырехскатной крыши или иной конфигурации во фронтонах предусматривают небольшие слуховые окна, чтобы обеспечить правильную вентиляцию чердачных помещений, особенно в теплое время года. Например, для четырехскатной крыши необходимо на плане стропил обязательно отображать диагональные накосные стропильные ноги, опирающиеся на них нарожники. Важно не забыть о слуховых окнах, которые будут располагаться на вальмах.
Если планируется сооружение мансардного жилого помещения, то следует отобразить на плане верхние балки для обвязки стен. Они будут служить опорой для стропильных ног всей конструкции, обеспечивая необходимую прочность и надежность крыши. Схема проектирования, всегда выполняется одновременно с разработкой планов всех конструктивных разрезов здания. Это позволяет связать их между собой, обеспечить правильное и четкое проектирование. В результате каждый узел будет четко связан с остальными, конструкция получится устойчивой и надежной.
