Стропильная система крыши — конструкция, схема

Крыша является завершением здания и очень важным элементом его конструкции. Чтобы должным образом защитить его от неблагоприятных погодных условий, он должен быть прочным и устойчивым. Среди различных конструкций крыш воротниковая балка считается наиболее устойчивой, поскольку она прекрасно защищает здания, а также (благодаря своей прочности) позволяет укладывать тяжелые кровельные материалы. Изучите типы стропильных ферм. Посмотрите, чем отличаются стропильная система крыши.

Стропильная система крыши
Стропильная система крыши.

Стропильная система — форма крыши

Форма крыши зависит не только от функциональных, климатических и конструктивных условий, но очень часто и от региональных традиций. Крыши с крутым уклоном используются там, где часто выпадают интенсивные осадки, а зимой наблюдается значительная и длительная снеговая нагрузка, а также в ситуации, когда проектируется полезный чердак.

Выбор формы и угла наклона ската крыши, обусловленный требуемой герметичностью, определяет выбор кровельного покрытия. Чем меньше угол наклона ската, тем плотнее должна быть кровля. Обычно крыши с меньшим углом наклона покрываются битумными материалами по всей плоскости. Керамическая и цементная черепица укладывается на крыши с крутым уклоном.

Форма крыши влияет не только на внешний вид дома, но и в значительной степени на использование чердака. Например, простые двускатные крыши с большим пролетом и значительным углом наклона (более 40°) и крыши с высокой угловой стеной обеспечивают много места. Свобода обустройства мансарды зависит также от типа конструкции крыши, так как ее элементы могут существенно ее ограничивать.

В жилых домах рекомендуются крыши с простым каркасом (обычно двускатные) и связанные с ними простые конструкции. Такие кровельные конструкции дешевле и на них проще правильно смонтировать кровлю, поэтому лучше не разнообразить их многочисленными мансардами, дымовыми камерами и башенками.

Сложные многоскатные крыши требуют очень высокой квалификации и большой трудоемкости как от плотников, так и от кровельщиков. А многочисленные ложбины между склонами способствуют накоплению снега и препятствуют отводу дождевой воды.

При описании крыш архитекторы, строители и подрядчики по-разному называют их конфигурацию и используют различные технические термины. Их полезно знать, чтобы облегчить разговор.

Стропильная система типичных форм крыши

Стропильная система типичных форм крыши.

Стропильная система — ферма крыши

В простейших фермах пары стропил, сходящихся у конька, образуют ферменную конструкцию — одинаковую по всей крыше. Если чердачное перекрытие выполнено из дерева, то нижние брусья фермы могут быть балками перекрытия, а если перекрытие железобетонное или керамическое, то его несущая конструкция также может взять на себя функцию нижних брусьев. В этом случае стропила обычно устанавливаются не непосредственно на стену, а на закрепленный в ней брус.

Стропильная балочная ферма на основе деревянных балок перекрытия
Стропильная балочная ферма на основе деревянных балок перекрытия.

Деревянные элементы стропильного каркаса должны быть отделены от стены слоем влагоизоляции. Чаще всего его изготавливают из кровельного покрытия.

Стропильная балочная ферма на основе мауэрлата
Стропильная балочная ферма на основе мауэрлата.

Затяжка, горизонтальный элемент между стропилами, усиливает стропила и уменьшает изгиб стропил под нагрузкой. Фермы соединены с ветровыми балками, которые усиливают ферму, а также укрепляют кровлю.

Самым большим преимуществом этой конструкции является ее простота. Однако в типовом строительстве основными недостатками являются небольшой допустимый пролет — до 6-7 м и требуемый крутой угол наклона крыши — 40°-60°. Однако, поддерживая воротниковую балку двумя опорами на ее концах и усиливая соединение стропил в коньке (с помощью накладок и коньковой доски), а также фиксируя нижний конец стропила, можно увеличить пролет конструкции до 12 м и уменьшить уклон крыши до 20°.

 Простые и очень прочные способы соединения стропил у конька: (a) с накладками, (b) на коньковом прогоне, (c) на доске и накладках
Простые и очень прочные способы соединения стропил у конька: (a) с накладками, (b) на коньковом прогоне, (c) на доске и накладках.

При небольших пролетах, где нет колонн, чердачное пространство можно разделить по своему усмотрению. Маркизы часто используются в качестве конструктивного элемента потолков, чтобы придать характер угловым пространствам.

Стропильная система — обрешетка крыши

Прогоны — это балки, параллельные коньку, на которые опираются стропила . Нижняя обрешетка опирается на потолок или колено стены, остальные — на стойки. Нагрузка передается через балки на несущие стены и потолок.

Наиболее распространенными элементами фермы также являются подкосы — пары балок или досок, расположенных под обрешеткой, которые прикрепляют стропила и стойки с обеих сторон. С другой стороны, мечи позволяют увеличить расстояние между шестами. Столбы и стяжки ставятся только через каждые 3-4 пары стропил (ферм), остальные состоят из самих стропил.

Фермы крыши - стропила обозначены только пунктирной линией
Фермы крыши — стропила обозначены только пунктирной линией.

Стропильные фермы бывают разных видов и очень универсальны. Пролет крыши может достигать 12 м, а ее проекция может быть очень сложной.

Выбрав соответствующее количество обрешетки и стоек, можно спроектировать крышу практически с любым уклоном, даже минимальным.

Крыша имеет очень небольшой уклон
Крыша имеет очень небольшой уклон. Здесь нет места для типичных ферм, поэтому балки опираются на виадуки.

Препятствием для обустройства мансарды с такой конструкцией являются столбы, они расположены каждые 3-4 метра и могут быть спрятаны в перегородках.

Стропила крыши изготовлена из решетчатых ферм

Решетчатые фермы — это современные конструкции с более тонкими элементами, чем традиционные. Такая ферма состоит из верхнего и нижнего пояса, между которыми находятся тонкие вертикальные стойки и диагональные пояса. Они делят поверхность фермы на относительно небольшие треугольники.

 Решетчатая ферма
 Решетчатая ферма.

Решетчатая ферма обладает очень высокой жесткостью и прочностью, при этом она легкая и требует мало древесины для изготовления. Конечно, у таких ферм есть и недостатки — их строительство очень трудоемко и требует большой точности.

Поэтому лучше всего, если они будут готовиться не на строительной площадке, а на специализированном заводе. В этом случае выгоднее (и дешевле) изготовить много одинаковых ферм. Тонкие элементы более восприимчивы к огню и биологической коррозии (грибки и насекомые), поэтому качество древесины особенно важно. К счастью, заводы обычно заботятся о качестве своего сырья.

В жилых домах используются фермы с пролетами до 12 м, хотя можно изготовить и гораздо большие. Их преимущество в том, что они не требуют промежуточных опор (внутренних несущих стен или стяжек). Хотя фермы могут быть спроектированы под любую крышу, угол наклона ферм обычно невелик (до 20°), поскольку чердачное пространство, разделенное фермами, по сути, бесполезно.

Исключение составляют крыши с конструкцией, показанной. Для проектирования стропильной крыши использовались фермы — решетчатая балка высотой 30-40 см заменяет стропила из цельного дерева. Пролет крыши может достигать 12 м, а допустимый угол наклона — 21-44°. Получившаяся мансарда может с успехом служить жилой комнатой.

Фермы крыши с решетчатыми балками
Фермы крыши с решетчатыми балками вместо цельных деревянных балок.

Подвесные фермы крыши

Это особый тип конструкции, который в основном используется при очень большом расстоянии между несущими стенами (около 10 м), где, например, все нагрузки должны быть переданы на внешние стены (без несущей способности внутренних стен).

Например, стропила передают нагрузку на балки, а те — на подвесы, а не на стойки. Фермы только с подвесками не распространены и редко встречаются с пролетами более 12 м. Однако иногда вместо опор в фермах различных конструкций используются подвесы.

Стропильная система - подвесные фермы крыши
Стропильная система — подвесные фермы крыши.

Проектирование конструкции крыши

Выбор типа конструкции крыши, выбор древесины, сечение элементов требует анализа и проектных расчетов. Как я уже говорил, форма крыши определяется архитектурой здания и его окружением. Как правило, архитектор принимает решение о покрытии крыши. Этот выбор отражается в размерах конструкции. Если мы используем для кровли тяжелую керамическую черепицу, мы должны предусмотреть более прочное стропильное обрамление. Черепичная кровля дает гораздо меньшую нагрузку и позволяет уменьшить размеры конструкции.

Тепловые расчеты являются важным аспектом при проведении анализа. Текущие требования, с перспективой их ужесточения в ближайшие годы, означают, что в крыше должно быть предусмотрено более 20 см теплоизоляции. В скате крыши он размещается в основном между стропилами, поэтому высота сечения стропил должна это учитывать. Кроме того, расположение слоев кровли должно обеспечивать надлежащий приток воздуха и отток паров влаги.

В дополнение к конструктивным требованиям, проектируемые фермы крыши должны удовлетворять условиям предельного состояния и работоспособности, т.е. внутренние напряжения в элементах должны быть меньше прочности материала, а максимальный прогиб должен быть меньше допустимого предела. В этом контексте важно использовать правильный материал. Обычно это древесина хвойных пород (сосна, ель) с прочностью, соответствующей одному из классов несущей способности, и влажностью до 18%. Поэтому перед установкой в конструкцию древесина должна быть выдержана и пропитана против биологической коррозии (насекомые).

Часто упускаемый из виду вопрос в дизайне — это соединения. Если в большинстве типовых решений гвоздевые и столярные соединения конструктивных элементов безопасны, то при креплении конструкции крыши к зданию возникают проблемы. Все чаще происходящие в России интенсивные погодные катаклизмы (ураганы, торнадо) могут привести к отделению крыши от здания и ее смещению. Такая вероятность должна быть учтена в расчетах и при выполнении объекта.

Сборка конструкции крыши

Традиционные стропильные фермы (стропила, воротниковая балка, обрешетка / клееный брус) изготавливаются непосредственно на строительной площадке. Заказанная пропитанная древесина с требуемыми сечениями доставляется на строительную площадку, где бригада подрядчиков готовит и собирает конкретные фермы. После сборки скелета конструкции производится полная обшивка или покрытие ветровой изоляцией и обрешеткой. На такое основание укладываются слои кровельного покрытия.

В случае решетчатых конструкций сборка отдельных элементов балки происходит на заводе по производству сборных конструкций. Это позволяет повысить точность изготовления. Готовые балки привозят на строительную площадку и устанавливают на стены с помощью крана. Это значительно ускоряет выполнение конструкции. Кровля стропильной крыши выполняется так же, как и в стропильной конструкции.
Представленные в статье строительные решения не являются исчерпывающими, но они включают наиболее часто используемые на практике системы.

Источник: https://budujemydom.pl/stan-surowy/dachy-i-rynny/a/11272-rodzaje-konstrukcji-dachowych

Оцените статью
Идея в доме
Добавить комментарий