Стропильная система вальмовой крыши

Несущие конструкции покрытия дома выполняют важную функцию – сбор и распределение веса кровли и внешних нагрузок на стены и колонны. От того, насколько качественно они запроектированы и смонтированы, зависит удобство проживания и безопасность. Несущей конструкцией скатных крыш выступает стропильная система.

Существует несколько типов крыш, которые отличаются количеством скатов, уклоном, сложностью формы. Для каждого из них используются свои несущие конструкции. Они состоят из одних элементов, с некоторыми отличиями, но разнятся сложностью исполнения и количеством материала. Одной из популярной форм для строительства крыш частных домов является вальмовая.

Вальмовая крыша и особенности ее стропильной системы

Чем вальмовая крыша отличается от других типов? В общем, такое покрытие состоит из скатов разной формый – трапеция и треугольник. Причем скатов может быть большое количество. Самая простая такая крыша состоит из двух трапециевидных скатов и двух треугольных, расположенных друг напротив друга. Такие четырехскатные крыши относительно просты в монтаже и не требуют особого подхода в строительстве.

Конструкция стропил вальмовой крыши схожа с устройством такой же системы для двухскатных покрытий. За исключением некоторых особенностей, они аналогичны в расчете и строительстве. Каждый элемент стропильной системы рассчитывается исходя из некоторых общих для всех крыш требований:

• Жесткость. Все элементы выбираются таким образом, чтобы их жесткость не падала ниже предельного значения. Это связано с уменьшением прогибов. Даже если балка или стропило выдерживает нагрузку, но при этом прогибается больше допустимого уровня, значит жесткость этого стропила недостаточна, и необходимо менять его поперечное сечение.
• Качество. Древесина и крепежные материалы должны обладать хорошими эксплуатационными характеристиками. Если после строительства и устройства крови происходит нарушение конструкции стропил или ее разрушение, то ремонт и реконструкция требует полной разборки покрытия и больших финансовых затрат. Лучше не экономить на этапе строительства.
• Вес. Чем меньше будет общий вес крыши и каждого элемента стропильной системы вальмовой крыши, тем меньше нагрузка на стены и фундамент. Уменьшения веса добиваются грамотной компоновкой деталей и правильным подбором их сечения.

Так из каких элементов состоит стропильная система и каковы особенности именно вальмовых крыш? Рассмотрим вопрос подробнее.

Элементы стропильной системы вальмовых крыш

Для того чтобы крыша правильно функционировала и выдерживала как постоянные, так и временные нагрузки, используются стандартные компоновки стропильных систем. Практически все крыши скатного типа состоят из одних и тех же элементов, отличие только в сечениях, шаге и некоторых нюансах. Так их каких элементов происходит устройство стропильной системы вальмовой крыши? Для этого используются:

• Стропильные ноги. Это балки прямоугольного сечения. Для производства используют доски. Направление стропил и их наклон формируют поверхность ската. Стропильная нога – основной несущей элемент, на который в первую очередь передается нагрузка от веса крыши, снега, ветра, а затем она передается на стены и колонны.
• Диагональные стропила – отличаются направлением. Обычные стропильные ноги опираются нижней частью на наружные стены здания, а диагональные – на углы. Они формируют треугольный скат крыши – вальму. Это особый элемент вальмовых покрытий, которого нет в двухскатных.
• Прогон – брус, на который опираются верхние концы стропил. Он располагается под коньком крыши и получил название конькового.
• Стойка – опора для прогона. Это брус квадратного или прямоугольного сечения, на который опирается прогон. Коньковый прогон опирается на брус для передачи нагрузки на внутреннюю стену, колонну или перекрытие.
• Мауэрлат – опора для нижней части стропильной ноги. Мауэрлат монтируется на наружную стену. Фактически, это брус квадратного или прямоугольного сечения, который жестко закреплен анкерами на верхней поверхности наружной стены. Стропило опирается на него с использованием врубки.
• Подкос – опора для середины стропила. Он на дает прогибаться стропильной ноге при большой ее длине.
• Шпренгель – угловая балка из бруса прямоугольного сечения, которая опирается на две смежные стены на наружных углах, перпендикулярно его биссектрисе.
• Кобылка – продолжение балки для создания свеса.
• Нарожник – особенная стропильная нога, которая присутствуют только в конструкции вальмовой крыши и представляет собой укороченный ее вариант, который опирается верхним концом на диагональную ногу.
• Ветровая балка – доска, которая прибивается к внутренней поверхности стропильных ног со стороны чердака и соединяет их между собой. Применяется для скрепления стропил между собой и не допускает их сдвига.

Типы стропил для вальмовых крыш

Существуют разные типы стропильных систем, которые разделяются по принципу возникающих в элементах нагрузки:

• Наслонные стропильные системы – применяются в домах в внутренними стенами или другими опорами. В таком случае верхние концы тропил через коньковый прогон и стойки передают нагрузку на них. Так как и верх и низ стропила имеет опору, сама нога работает на изгиб под действием сил. Такие системы применяются для пролетов до 16 м и являются оптимальными для вальмовых крыш – для них они используются чаще, чем висячие.
• Висячие – верхние концы стропил соединяются между собой и не имеют опоры в виде стойки. Не применяется коньковый прогон. Такие стропила работают на сжатие. Также вся конструкция стремится разъехаться, так что нижние края стропильных ног нуждаются в стяжках, которые соединяют противоположные скаты. Висячие стропильные системы чаще применяют для простых двухскатных крыш при пролете до 6 м. При большем пролете необходимо использовать внутренние опоры, которые будут опираться на перекрытие или стяжки. В общем, стяжки для висячих стропил могут являться элементом чердачного перекрытия.
• Стропильные фермы – сборные конструкции. Представляют собой собранные воедино элементы для стропильной системы, которые просто выставляются на стены с использованием крана. Производятся на заводе или собираются на строительной площадке.

Из чего изготавливается стропильная система?

Требования к древесине

Основа создания прочной и надежной стропильной системы вальмовой крыши своим руками – расчет и выбор правильного материала. Так как несущая конструкция скатной крыши в основном состоит из древесины, то необходимо знать основы выбора пиломатериалов. Необходимо придерживаться следующих правил:

• Нормативными документами допускается применение хвойных пиломатериалов длиной до 6,5 м и лиственных до 4,5. При индивидуальном заказе возможно применение и 9,5 метровых изделий, но необходимо следить за их пригодностью.
• В первую очередь проверить дерево на трещины и сучки. Допустимы продольные сквозные трещины до 0,5 длины бруса или доски и не более 3-х сучков на метр (до 30 мм в диаметре).
• Минимальный размер пиломатериала – 5 см. Любое изделие, которое предполагается применять в конструкции для несущего элемента должно обладать поперечным сечением площадью больше 40 см2.
• Пиломатериалы допускается применять сухие и ровные.
• Лиственные породы, после антисептической обработки, применяют для ответственных деталей.

По каким принципам проектируют каждый элемент и всю конструкцию?

Принципы проектирования стропильных систем

Расчет стропильной системы вальмовой крыши заключается в выборе размеров каждого элемента и его сечения. В первую очередь определяются с типом стропильной системы, количеством скатов, уклоном крыши (в зависимости от планируемой кровли). Затем подсчитывают общую нагрузку на несущую конструкцию, площадь кровли, исходя из которых определяют шаг стропил, сечения всех элементов.

Для правильного расчета необходимо использование нормативной литературы, формул и инженерных программ. Требуется наличие опыта и знаний. Если вы не специалист, то лучше доверить эту работу опытному проектировщику. Как вариант, можно подобрать средние размеры каждого элемента, которые рассчитаны опытным путем. Но нужно иметь ввиду, что тогда конструкция крыши будет не оптимальной именно для вашего объекта.

Проектирование деталей

Для упрощенного расчета стропильной системы принимают такие значения и характеристики ее элементов:

• для мауэрлата применяют брус размером от 100×100 до 150×150 мм как квадратного, так и прямоугольного сечения;
• прогоны проектируют из бруса 100×100 или 100×200 мм;
• подкосы – 150×150 или 100×100.

Сечение стропил зависит от их шага и длины. Принято устраивать расстояние между ними от 0,8 до 1,2 м. Исходя их этих значений в таблице указаны минимальные размеры бруса для стропильных ног (размеры в мм).

Как проходит сам монтаж?

Монтаж стропильных систем двухскатных крыш

Монтаж стропильной системы происходит в определенном порядке, который практически не зависит от типа крыши:

1. Подготовка поверхности стены под мауэрлат – выравнивание, устройство гидроизоляции.
2. Крепление мауэрлата анкерными болтами.
3. Установка стоек на внутреннюю стену под прогон.
4. Монтаж конькового прогона.
5. Установка стропильных ног.
6. Монтаж подкосов, ветровых балок, шпренгелей, затяжек.

Далее приступают к установке кобылок, монтажу обрешетки, устройству и утеплению кровли.

На что обратить внимание

При проектировании и строительстве следуют некоторым правилам:

• Все детали перед установкой на свое место гладко остругиваются. Это необходимо для защиты от поражения грибком и гниения. Также происходит обработка антисептическими составами.
• Расположение опор, подкосов и стоек для стропил проектирует таким образом, чтобы конструкция была как можно более симметричной.
• Если стропильная система уже запроектирована, то нельзя по ходу строительства менять ее состав, расположение элементов без дополнительного перерасчета.
• Необходимо устраивать подпорки под стропила таким образом, чтобы длина участка между ними не превышала 4,5 м.
• Устраивают вентиляционные зазоры и продухи. Это важно для защиты от гниения.
• Важное значение имеет правильное опирание стропил на вальмовой крыше. Для этого необходимо грамотно установить мауэрлат. Технология подразумевает его монтаж строго горизонтально, чтобы его верхняя поверхность не отклонялась от этого уровня. Иначе под действием сил, которые передают мауэрлату стропила, он будет стремиться опрокинуться.
• Все деревянные конструкции, которые соприкасаются с кирпичом и стенами, необходимо гидроизолировать. Для этого при монтаже мауэрлата выполняют прокладку из слоя рубероида иди другого рулонного гидроизолятора.
• Крепление всех деревянных элементов между собой производят гвоздями, винтами, другими металлическими крепежными элементами, которые также необходимо выбирать тщательно, для обеспечения надежности всей конструкции.

Грамотно запроектированная и построенная стропильная система будет выполнять свою функцию много лет без ремонтов и переделок.

• Кровля