Стропильные системы. Их виды

Кровля поддерживается специальной конструкцией, состоящей из обрешетки, непосредственно эту кровлю несущей, и стропил (стропильных ферм), передающих нагрузку от собственного веса крыши, снега, ветра на стены и внутренние опоры. Конструкция стропил зависит от формы крыши, наличия и расположения внутренних опор, величины пролета, а также действующих нагрузок.

Стропильной фермой называют такую несущую конструкцию крыши, которая состоит из системы стержней, расположенных в одной плоскости и соединенных по концам. Элементы бревенчатых и брусчатых ферм соединяют в узлах врубками, болтами и скобами, дощатых — гвоздями и нагелями, стальных — сваркой и (реже) заклепками.

Стержни, определяющие геометрическое очертание фермы, образуют ее верхний и нижний пояса, а соединяющие пояса стойки и раскосы — решетку фермы. В зависимости от перекрываемого пролета деревянные стропильные фермы (висячие стропила) могут иметь различные конструктивные схемы.

Нижний пояс висячих стропил (затяжка) работает на растяжение, воспринимая распор от стропильных ног. Для уменьшения провисания затяжки в фермах пролетом более 8 м устраивают подвески (бабки), а для уменьшения прогиба стропильных ног — раскосы, врубаемые в подвеску. Подвеска работает на растяжение.

По верхнему поясу ферм укладывают прогоны, а к нижнему крепят подвесное чердачное перекрытие на стальных подвесках. Часто в деревянных фермах элементы, работающие на растяжение, делают из стальных тяжей. Такие фермы называют металлодеревянными.

Главная фигура в стропильной конструкции — треугольник. Он наиболее жесток. Основной элемент любой фермы — стропильные ноги, укладываемые вдоль ската и поддерживающие обрешетку.

Висячие стропила опираются только на две крайние опоры (например, лишь на стены здания без промежуточных опор). Их стропильные ноги работают на сжатие и изгиб. Кроме того, конструкция создает значительное горизонтальное распирающее усилие, которое передается стенам.

Уменьшить это усилие помогает затяжка (деревянная или металлическая), соединяющая стропильные ноги.

Рис. 42. Висячие стропила опираются только на две крайние опоры (например, только на стены здания без промежуточных опор).

Стропильные ноги соединяются затяжкой, препятствующей их разъезжанию

Наслонные стропила устанавливают в домах со средней несущей стеной или столбчатыми промежуточными опорами. Их концы опираются на наружные стены дома, а средняя часть — на внутреннюю стену или опоры. В результате их элементы работают как балки — только на изгиб. При одной и той же ширине дома крыша с наслонными стропилами получается более легкой. При установке над несколькими пролетами единой кровельной конструкции наслонные и висячие стропильные фермы могут чередоваться. Там, где нет промежуточных опор, применяются висячие стропила, там, где есть, — наслонные.

Рис. 43. Наслонные стропила устанавливают в домах со средней несущей стеной или столбчатыми опорами

Мауэрлат. Стропильные ноги опираются не на сами стены, а на опорный брус — мауэрлат. В деревянных конструкциях мауэрлатом является верхний венец сруба (бревно, брус). При кирпичных стенах это специально устанавливаемый заподлицо с внутренней поверхностью стены брус (с наружной стороны он должен ограждаться выступом кирпичной кладки).

Между мауэрлатом и кирпичом обязательно прокладывается стой влагозолирующего материала (например, два слоя рубероида). Верхние концы стропильных ног, если это необходимо, могут поддерживаться системой стоек и раскосов. Их задача — разгрузить стропильные ноги, передав нагрузку на внутренние стены или опорные столбы, а также обеспечить конструкции жесткость.

В местах отсутствия несущих стен пятки стропильных ног могут опираться на мощные продольные балки — боковые прогоны, длина которых ограничена действующей на них нагрузкой.

Коньковый прогон. В вершине стропильной конструкции любой крыши укладывают прогон, соединяющий стропила (фермы) между собой.

Именно на нем будет в дальнейшем устроен конек крыши.

Рис. 44. Конструктивные элементы крыши: а — карнизный узел; б — коньковый узел: 1 — наружная стена; 2 — рубероид; 3 — мауэрлат; 4 — стропильная нога; 5 — подкос; 6 — хомут или скрутка из проволоки; 7 — обрешетка; 8 — внутренняя стена; 9 — лежень; 10 — стойка; 11 — коньковый прогон; 12 — кровля

И еще две немаловажные детали. Если в плоскости стропильных ног жесткость обеспечивается самими стропильными фермами, то для противостояния ветровым нагрузкам, действующим, например, со стороны щипца (фронтона), в каждом скате крыши устанавливают необходимое количество диагональных связей. Ими могут служить доски толщиной 30...40 мм, прибитые к основанию крайней стропильной ноги и к середине (или выше) соседней. Чтобы крышу не снесло ветром, стропильные ноги вместе с мауэрлатом надо накрепко связать со стенами. Для этого в кладку под стропильной ногой заделывают стальные шпильки (ерши) или заранее ставят закладные элементы, к которым стропильная нога притягивается скруткой из стальной проволоки диаметром 6 мм (рис. 45). Для срубов это прием считается необязательным: верхний венец с остальной стеной всегда связан надежно.

Рис. 45. Крепление

стропильной ноги: 1 —

стропильная нога; 2 — мау-

эрлат; 3 — гидроизоляция;

4 — обрешетка; 5 — скрутка

из проволоки для крепления

стропильной ноги к кирпич-

ной стене; 6 — костыль или

закладной элемент

Основным материалом для изготовления стропильных конструкций в индивидуальном коттеджном строительстве по-прежнему остается дерево. Поэтому уже на стадии проектирования должны быть предусмотрены (а при эксплуатации — строго соблюдаться) конструктивные и защитные мероприятия, продлевающие срок службы древесины. К конструктивным мероприятиям относятся: устройство прокладок из водоизоляционных материалов в местах соприкосновения дерева с кирпичом, предотвращение протечек кровли, создание и поддержание в сохранности влагоизоляционного (со стороны кровли) и пароизоляционного (со стороны эксплуатируемых помещений) слоев, а также оборудование вентилируемых зазоров, которые обеспечивают удаление паров влаги потоком поднимающегося по этим зазорам воздуха. К защитным мероприятиям относится и обработка древесины антисептиками или огнебиозащитными препаратами.

Конструктивная схема наслонных стропил зависит от ширины здания и расположения внутренних опор. Стропильные балки (ноги) укладывают на подстропильные брусья (мауэрлаты) и прогоны.

Проантисептированные мауэрлаты укладывают на каменные стены с прокладкой под ними слоя толя на высоте не менее 40 см, от верха чердачного перекрытия.