Стропильная система – важная конструкционная составляющая скатной крыши. Грамотно сделанная конструкция стропильной системы кардинально влияет на прочностные характеристики крыши и ее надежность в целом. От нее зависит, выдержит ли крыша вес кровельных материалов, вес снежного покрова и ветровые нагрузки.
При проектировании зданий обязательно необходимо производить расчет стропильной системы. Необходимо учитывать три вида действующих нагрузок: – неизменные нагрузки (вес материала кровли и утеплителя) – переменные нагрузки (это вес возможного максимального снежного покрова и интенсивность дождя) – особые нагрузки (воздействие урагана, землетрясений). Поэтому при неправильно сконструированной и расcчитанной стропильной системы в достаточно обычной неблагоприятной ситуации, можно вообще остаться без крыши.
Как устанавливать стропила, пошаговая инструкция.
1. Методы расчета и конструирования. 2. Элементы стропильной системы. 3. Материалы для изготовления стропил 4. Виды стропильных систем: висячие и навесные конструкции. 5. Особенности монтажа стропил на разных типах крыш.
Методы расчета и конструирования стропильной системы
Необходимо учитывать следующие характеристики крыши:
1. Угол наклона крыши:
-2,5 – 10% – плоская крыша;
-более 10% – скатная кровля
2. Нагрузки на крышу:
– постоянные – суммарный вес всех элементов кровельного покрытия;
– переменные – ветровая нагрузка, вес снега, людей, проводящих работы на крыше;
– форс – мажорные нагрузки, такие как сейсмические.
Снеговую нагрузку рассчитывают исходя из климатических особенностей региона по формуле S=Sg*m, где Sg – вес снега на 1 м2, m – расчетный коэффициент (зависит от наклона крыши). Ветровая нагрузка определяется по следующим критериям: тип местности, нормативы ветровой нагрузки региона, высота дома.
Все необходимые данные, такие как коэффициент, нужные нормативы и формулы, находятся в инженерно – строительных справочниках.
При конструировании и расчете стропильной системы надо учитывать параметры всех элементов конструкции.
Элементы стропильной конструкции.
Стропильная система состоит из различных элементов выполняющих конкретную функцию:
1. Мауэрлат – основа(опора) конструкции кровли. Крепится по периметру стен и равномерно распределяет нагрузку. Мауэрлат изготавливается из бруса, в деревянных домах роль этого элемента крыши выполняет верхняя обвязка стен.
2. Стропила -(стропильные ноги)состоят из бруса связывающих конек со стенами, они удерживают вес кровельного покрытия. Между стропилами укладывается утеплитель, выше монтируется обрешетка.
3. Прогоны – брусья, горизонтально расположенные вдоль кровли. Выполняют функцию опоры для стропильных ног. , различают коньковый прогон(устанавливается на вершине кровли, он держит стропила) и боковые прогоны ( находятся посередине стропильных ног).
4. Стойки – дополнительные упоры для конька и стропил, принимает на себя часть веса конструкции.
5. Дополнительные опоры – раскосы, стойки, подкосы, диагональные связки( наклонные брусья подпирающие стропильные ноги. Увеличивают прочность и жесткость крыши.
Материалы для изготовления стропил.
Стропила как правило изготавливают из деревьев хвойных пород. Для монтажа кровли используют просушенную древесину с уровнем влажности до 25%.
Деревянная стропильная система имеет один серьезный недостаток – в течении некоторого времени стропила могут начать деформироваться, поэтому конструкцию дополняют металлическими элементами.
Металлические элементы способствуют увеличению жесткости стропильной системы, но в тоже время снижают срок эксплуатации деревянных элементов, в следствии образования конденсата, который появляется на металле и приводит к загниванию и порче деревянных частей конструкции.
По этой причине необходимо, так рассчитать конструкцию, чтобы металлические и деревянные элементы не соприкасались или возможно использовать влаго-изоляционные материалы.
При строительстве производственных зданий в основном используют стропила из стального проката (двутавра, уголков, швеллера). Это дает более компактную конструкцию, но увеличиваются теплопотери, поэтому потребуется дополнительная теплоизоляция.
Выбор стропильной системы: висячие и навесные(наслонные) конструкции.
Стропильные конструкции делятся на два вида: висячие(распорные) и навесные (наслонные). Использование того или иного варианта, зависит от типа кровли, материала перекрытия и природными факторами региона.
Висячая система опирается только на внешние стены дома, внутренние стены не задействованы в принятии нагрузки крыши. Стропильные ноги опираются на наружные стены и работают как на изгиб так и на сжатие. Коньковый брус в верхней части является опорой. За счет того что нагрузка передается на крайние точки, создается горизонтальное распирающее усилие, которое передается стенам. Для предотвращения “разбегания” стропил, они в основании крепятся специальными горизонтальными стяжками. Чем выше они поставлены тем более надежным будет их крепление со стропилами.
Как правило висячая система используется тогда, когда пролеты крыши достаточно длинные от 8м и выше, и есть необходимость делать мансарду.
Наслонные стропила применяется в тех вариантах домов, где есть внутренние несущие стены или столбчатые опоры. Величина пролетов не должна быть более 7 м. Нижние края стропил крепятся на внешних стенах, а их средние части на внутренних несущих перегородках или опорных столбах.
Способы монтажа стропил на различных типах крыш.
Двускатная крыша.
Двускатная крыша, согласно строительным нормам, имеет угол наклона до 90 градусов. Угол наклона зависит от погодных условий местности. В регионах, где идут часто обильные дожди и вообще преобладают осадки лучше делать более крутые скаты, а где господствуют сильные ветра, лучше монтировать пологие, чтобы уменьшить ветровую нагрузку на сооружение.
Наиболее широко применяется вариант двускатной крыши и углом наклона порядка 35-45 градусов. Как показала практика это наиболее оптимальный угол с учетом расхода материалов и распределения нагрузки на сооружение. Но есть определенные минусы, такой вариант конструкции не дает возможности обустроить мансардное жилое помещение.
При монтаже двускатной крыши используется как наслонная так и висячая стропильные системы.
Шатровая крыша.
Все скаты крыши имеют равную площадь и угол наклона. Коньковый прогон не используется и стропила соединяются в одной точке, что достаточно усложняет монтаж такой типа крыш.
Шатровую крышу имеет смысл монтировать при наличии двух условий:
– это когда основание сооружения имеет квадратную форму и в его центральной части имеется несущая опора или перегородка (стена).
Смонтировать шатровую крышу возможно и без центральной опоры, в таком случае конструкцию необходимо укрепить дополнительными модулями (стойками затяжками).
Вальмовая крыша
Вальмовая кровля традиционно предполагает применение накосных или диагональных стропил, которые направлены к углам сооружения. При такой конструкции крыши, угол наклона ската не более 40 градусов. Диагональные прогоны как правило укрепляют, потому что они несут основную нагрузку. Для этого применяют прочный брус достаточного сечения или сдвоенную доску.
В местах соединения элементов обязательно устанавливаются подпорные стойки, которые увеличивают прочность конструкции. Опоры располагаются на расстоянии 1/4 длины больших стропил от конька. На месте фронтонов двускатной крыши монтируются более короткие стропила.
Четырехскатная крыша, допускает использование очень длинных диагональных элементов, более 7 метров. В таком случае под стропила необходимо устанавливать вертикальную стойку, с опорой на балку перекрытия. В качестве опоры возможно применять шпренгель – эта балка размещается в углу крыши и крепится на стенах. Ее можно также усилить подкосами.
Ломанная крыша.
При необходимости создания мансарды большого размера применяют конструкцию “ломанных крыш”. Монтаж стропил в этом варианте кровли происходит в три этапа:
1. Установка П-образной конструкции – опоры для прогонов, которые удерживают стропильные ноги. Основание конструкции это балки перекрытия.
2. Монтируется не менее 3-х прогонов: два элемента устанавливаются по углам П -образной конструкции, а коньковый прогон, устанавливается по центру мансардного перекрытия.
