Виды стропильных систем и их устройство

Стропильные системы обеспечивают поддержку кровли и формируют архитектурную концепцию здания. В статье рассмотрим основные виды стропильных систем, их функции и устройство, а также проанализируем конструкции: односкатные, двухскатные, вальмовые, шатровые и ломанные. Понимание этих аспектов поможет выбрать подходящий вариант для вашего проекта с учетом функциональных и эстетических требований.

Функции стропильных систем

Обязанности крыши не ограничиваются только защитой от атмосферных воздействий. Хотя способность противостоять различным погодным условиям, безусловно, занимает важное место в ее задачах, стропильная система, как основа кровельной конструкции, должна соответствовать всем техническим и эстетическим требованиям, предъявляемым к крыше.

Стропильная система выполняет несколько ключевых функций:

• Определяет тип крыши, ее размеры и характеристики;
• Обеспечивает надежное крепление финишного покрытия и других элементов кровельного пирога;
• Создает условия для эффективной работы всех компонентов кровельной системы.

Выбор крыши в конечном итоге сводится к поиску оптимального варианта стропильной системы. На этот выбор, помимо личных предпочтений владельца, влияют и такие значимые факторы, как:

• Сила и направление ветров, характерные для данного региона;
• Объем летних и зимних осадков, свойственный месту строительства;
• Пожелания по использованию пространства под крышей;
• Тип финишного покрытия кровли;
• Финансовые возможности владельца.

Эксперты в области строительства отмечают, что выбор стропильной системы является ключевым этапом при проектировании крыши. Существует несколько основных видов стропильных систем, каждая из которых имеет свои особенности и преимущества. Например, односкатные стропила идеально подходят для простых конструкций и позволяют эффективно использовать пространство. Двускатные системы, в свою очередь, обеспечивают хорошую вентиляцию и эстетичный вид, что делает их популярными в жилом строительстве.

Кроме того, специалисты подчеркивают важность правильного выбора материалов для стропил, так как это напрямую влияет на долговечность и устойчивость конструкции. Металлические стропила, например, обладают высокой прочностью и могут использоваться в сложных климатических условиях. В то же время деревянные стропила остаются традиционным и экологически чистым вариантом, который хорошо вписывается в различные архитектурные стили. Таким образом, грамотный подход к выбору стропильной системы позволяет не только обеспечить надежность крыши, но и создать гармоничный облик здания.

https://youtube.com/watch?v=k20KKJlILW8

Базовые виды стропильных систем

Скатную крышу можно в упрощенном виде представить как некую совокупность скатов – плоскостей, обеспечивающих «скатывание» по ним вниз осадков. Формирование таких скатов осуществляется ребрами стропильных ног, являющихся основными элементами стропильной системы. Классифицируются скатные крыши и соответствующие им стропильные системы в зависимости от количества скатов и их конфигурации. Согласно этим признакам крыши обычно разделяют на:

• Односкатные. Такие крыши преимущественно устраивают над хозяйственными объектами, пристройками, верандами. Стропильные ноги данной конструкции опираются на две стенки или два ряда стоек. Одна стенка или ряд опор должен превышать другой для возможности создания плоскости, по которой вода стекала бы без затруднений.
• Двускатные. Вид крыш с двумя скатами прямоугольной формы, наиболее часто встречается на территории России. Стропильные ноги в этом случае опираются на две стенки коробки дома. В обычном исполнении по площади оба ската равны, как и опорные стенки по высоте, но иногда встречаются и не совпадающие по размерам варианты.
• Вальмовые. Еще называются четырехскатными, по количеству скатных плоскостей. Стропильными ногами данной системы формируется пара трапециевидных и пара треугольных скатов. Стропила первой пары опираются на длинные стороны коробки, а стропила второй – на короткие. К категории четырех скатов относятся конструкции с укороченными скатами треугольной формы, оптимально подходящие для районов с повышенной ветровой нагрузкой.
• Шатровые. Данный тип крыши подразумевает сходящиеся на вершине треугольные скаты. Их должно быть минимум 4, максимум не ограничен. В этой системе стропила опираются на одинаковые по высоте опоры или стенки. Шатровые конструкции часто возводят над беседками и верандами. Различная возможная крутизна таких крыш позволяет строить их в любом районе, независимо от обстановки с ветрами.
• Ломаные. Также именуются мансардными из-за технологии создания, позволяющей получить максимально большое помещение под кровлей. По особенностям конструкции стропильной системы ломаных конструкций ноги устанавливаются по аналогии с двускатными крышами, но возводятся в два яруса. На стены обустраиваемой коробки опираются нижние стропила, а верхние – на опоры первого яруса стропильного каркаса.

У вышеуказанных типажей крыш и их стропильной системы имеется множество вариаций на скатную тему. Стропильная система любой сложности может быть представлена как совокупность простых форм. Для простоты разбора в строительных хитросплетениях, объект достаточно условно разбить на несколько отдельных блоков. Так будет более понятно, как возводить каждый из элементов и соединять друг с другом базовые виды стропильных каркасов.

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о стропильных системах и их устройстве:

1. Разнообразие форм: Стропильные системы могут принимать различные формы, включая односкатные, двускатные, мансардные и арочные. Каждая из этих форм имеет свои преимущества в зависимости от архитектурных требований, климатических условий и типа кровли. Например, мансардные крыши позволяют использовать пространство под крышей как жилую площадь.

2. Материалы и технологии: Современные стропильные системы могут быть изготовлены не только из традиционного дерева, но и из металла, бетона и композитных материалов. Металлические стропила, например, обладают высокой прочностью и долговечностью, что позволяет создавать более легкие и тонкие конструкции, которые могут выдерживать большие нагрузки.

3. Энергоэффективность: Правильно спроектированные стропильные системы могут значительно повысить энергоэффективность зданий. Использование теплоизоляционных материалов в конструкции стропил помогает минимизировать теплопотери, а также способствует созданию комфортного микроклимата в помещениях под крышей. Это особенно актуально в условиях современных требований к энергоэффективности зданий.

https://youtube.com/watch?v=hcOJGp2elhY

Варианты скатных стропильных конструкций

Понять многообразие стропильных конструкций и варианты их сочетания может быть непросто, поэтому важно изучить основные типы стропильных систем.

Стропильный каркас односкатной крыши

Большинство односкатных крыш выполняются без чердака из-за их крутизны – пространство под ними попросту слишком мало для его создания. Но, при желании, построить его все-таки можно. Схема данного типа крыши зависит от размеров пролета, который будет перекрываться единственным скатом:

• При расстоянии между нижней и верхней опорами стропильной ноги меньше либо равном 4,5 метрам, обустройство дополнительных стоек и подкосов не требуется.
• При величине пролета от 4,5 до 6 метров необходимо уложить лежень возле высокой стенки. В него будет упираться подкос – подстропильная нога, которая обеспечит жесткость ближе к вершине пролета.
• При постройке перекрытия пролета от 6 до 9 метров лежни необходимо укладывать с обеих сторон и упирать в них подстропильные ноги.

При необходимости перекрытия большего по размеру пролета, его разделяют на сектора с вышеуказанными параметрами. На границе секторов устанавливаются стойки под прогоны, в пределах сектора лежни и подкосы выполняются согласно описанным правилам. При возведении в ветреных регионах стропильные конструкции односкатного типа изнутри дополняются диагональными ветровыми связями. Конструкции с низкими скатами рекомендуется оснащать сплошной обрешеткой и гидроизоляцией, крутым же крышам этого не требуется. Для финишного покрытия лучше выбирать мягкие виды кровли для невысоких сооружений.

Стропильные системы двухскатных крыш

Двускатные стропильные системы устанавливаются на железобетонные перекрытия и деревянные балки, чаще всего с наличием чердаков. Наиболее распространенный тип таких крыш имеет множество различных модификаций. В зависимости от технических требований и архитектурных особенностей расположения стропильных ног, двускатные крыши делятся на:

• Наслонные. В этом случае стропила располагаются на прочной опоре как в нижней, так и в верхней части. Их строительство и установка аналогичны односкатным крышам. Такие стропильные системы возводятся над коробками, где присутствует внутренняя несущая стена, необходимая для поддержки конькового прогона. В качестве стены могут использоваться опорные колонны или стойки. В самой простой наслонной конструкции с пролётом до 5 метров верхние части стропил опираются на прогон, который, в свою очередь, поддерживается опорными стойками на лежне. Жесткость конструкции обеспечивается с помощью подкосов. Для более крупных пролётов требуется использование бабок, схваток и дополнительных прогона.

• Висячие. Стропила этого типа имеют только нижнюю опору, а верхние части упираются друг в друга. Элементы висячей стропильной системы имеют треугольную форму, что позволяет отказаться от мауэрлата. В этом случае его функции выполняет затяжка, которая служит для компенсации распора на крышу от различных нагрузок. Висячие стропильные системы применяются для небольших коробок, не имеющих внутренней опоры под коньковый прогон. При необходимости перекрытия больших пролётов висячая схема включает специальные бабки-подвески, подкосы, стяжки и другие конструктивные элементы.

Для финишного покрытия таких крыш могут использоваться различные виды рулонных, штучных и крупнолистовых материалов. Технические характеристики кровли определяют способ устройства обрешётки, которая может быть сплошной или разреженной. Водозащитный ковер полностью укрывает низкие скаты с углом наклона до 12 градусов, в то время как высокие скаты обрабатываются только в местах, где возможны протечки.

Вальмовая и полувальмовая системы

Вальмовые крыши от двухскатных отличаются тем, что вертикальные щипцы-фронтоны в их конструкциях заменяются наклонными скатами треугольной формы – вальмами. В центре крыши находится стандартная стропильная система двускатного вида, к которой под углом присоединяются те самые вальмы. Разнообразие в ассортименте вальмовых сооружений достигается при помощи манипуляций с пропорциями. Изменяя отношение длины конька к высоте ската и длине основания, можно получить конструкцию, которая будет отвечать любым вкусовым запросам.

При возведении стропильных каркасов для крыш вальмового типа используются:

• Накосные стропила укороченного типа, формирующие наклонные вальмовые скаты и примыкающие к ним элементы основных скатов;
• Висячие или наслонные стропильные фермы с соответствующими частями конструкции: лежнями, затяжками, коньковыми прогонами и так далее;
• Диагональные стропила, которые соединяют верхние части крайних стропильных ферм с углами коробки.

Конструкции данного типа бывают также чердачными и бесчердачными. Хоть и четыре наклонных ската достаточно сильно ограничивают пространство, обустроить чердак все же представляется возможным. Для любителей домов с мансардами существует датская разновидность, имеющая укороченную вальму. Приверженцам нестандартной архитектуры скорее всего будет по вкусу голландский тип, относящийся к полувальмовому варианту.

Шатровая крыша

Простая четырехскатная шатровая конструкция представляет собой вальмовую крышу, лишенную конька. На плане она напоминает квадрат с диагоналями. Треугольные скаты сходятся в одной точке, создавая эффект шатра. Такие крыши устанавливаются над четкими прямоугольными или многоугольными зданиями.

При создании стропильных систем шатрового типа применяются два основных принципа: висячий и наслонный.

• Если здание имеет несущую стену или центральную опору, то используется наслонная стропильная конструкция;
• В случае, когда объект не имеет опоры или внутренней стены, применяется висячая система.

Количество скатов и угол наклона крыши зависят от предпочтений владельца. Для отделки треугольных скатов лучше всего подходит штучный кровельный материал, так как использование крупных листов приводит к значительным отходам. Независимо от угла наклона, шатровые конструкции рекомендуется оснастить сплошной обрешеткой и гидроизоляционным слоем для повышения их надежности.

Ломаная стропильная система

Каркасы для таких крыш специально изготовляются с ориентацией на увеличение чердачного пространства с возможностью создания в нем жилых или бытовых помещений. Любой скат классического варианта ломаной крыши условно легко разделяется на две прямоугольные части, которые создают внешний угол между собой. Необходимая форма получается путем изменения размеров участков скатов, находящихся между ними углов и угла коньковой зоны. Стропильные системы такого типа – один из сложнейших видов систем: чертежи и схемы ломаного каркаса показывают все нюансы непростой структуры конструкции.

Представленные схемы различных видов стропил для крыши предназначены для обустройства деревянной, кирпичной и пенобетонной коробки. Отличаются они лишь креплением мауэрлата на деревянные и каменные стены. Вышеуказанные сведения о стандартных разновидностях стропильных систем помогут грамотно определиться с желаемым типом крыши при постройке дома.

https://youtube.com/watch?v=aNtttmmiVXs

Материалы для стропильных систем

Стропильные системы являются важной частью кровельной конструкции, и выбор материалов для их изготовления играет ключевую роль в обеспечении долговечности, надежности и устойчивости всей конструкции. В зависимости от климатических условий, архитектурных особенностей и финансовых возможностей, для стропильных систем могут использоваться различные материалы.

Дерево — один из самых распространенных материалов для стропильных систем. Деревянные стропила обладают хорошими прочностными характеристиками и легкостью, что делает их удобными в монтаже. Обычно используются хвойные породы, такие как сосна или ель, благодаря их высокой прочности и доступности. Однако древесина требует специальной обработки для защиты от влаги, грибка и насекомых, что может увеличить стоимость строительства.

Металл — еще один популярный материал, особенно в промышленных и коммерческих зданиях. Металлические стропила, как правило, изготавливаются из стальных или алюминиевых профилей. Они обладают высокой прочностью и долговечностью, а также устойчивы к воздействию влаги и насекомых. Однако металлические конструкции требуют более сложного монтажа и могут быть подвержены коррозии, если не обработаны специальными антикоррозийными средствами.

Бетон — используется в стропильных системах редко, но в некоторых случаях может быть оправданным выбором, особенно для крупных промышленных объектов. Бетонные стропила обеспечивают высокую прочность и устойчивость к внешним воздействиям, однако их вес значительно увеличивает нагрузку на фундамент и требует тщательного проектирования.

Композитные материалы — это относительно новый подход в строительстве стропильных систем. Они могут сочетать в себе свойства различных материалов, таких как стеклопластик или углеродные волокна, что позволяет создавать легкие и прочные конструкции. Композитные материалы обладают высокой устойчивостью к коррозии и воздействию внешней среды, но их стоимость может быть значительно выше, чем у традиционных материалов.

При выборе материала для стропильной системы необходимо учитывать не только его физические и механические свойства, но и условия эксплуатации, а также требования к тепло- и звукоизоляции. Правильный выбор материалов позволит обеспечить надежность и долговечность кровельной конструкции, а также снизить затраты на обслуживание и ремонт в будущем.

Вопрос-ответ

Какие основные виды стропильных систем существуют?

Существует несколько основных видов стропильных систем, включая односкатные, двускатные, мансардные и арочные стропила. Каждая из этих систем имеет свои особенности и применяется в зависимости от архитектурных требований и климатических условий.

Каковы преимущества мансардных стропильных систем?

Мансардные стропильные системы позволяют эффективно использовать пространство под крышей, создавая дополнительную жилую площадь. Они также обеспечивают хорошую теплоизоляцию и могут быть эстетически привлекательными, добавляя характер зданию.

Как правильно выбрать стропильную систему для своего дома?

При выборе стропильной системы необходимо учитывать такие факторы, как тип крыши, климатические условия, архитектурные особенности здания и бюджет. Рекомендуется проконсультироваться с архитектором или строителем для выбора наиболее подходящего варианта.

Советы

СОВЕТ №1

Перед выбором стропильной системы тщательно изучите климатические условия вашего региона. Разные виды стропильных систем лучше подходят для определенных погодных условий, таких как снеговые нагрузки или сильные ветры.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на материалы, из которых будут изготовлены стропила. Дерево, металл и бетон имеют свои преимущества и недостатки, поэтому выбирайте тот материал, который соответствует вашим требованиям по прочности, долговечности и стоимости.

СОВЕТ №3

При проектировании стропильной системы учитывайте не только функциональность, но и эстетические аспекты. Правильно подобранная форма и конструкция стропил могут значительно улучшить внешний вид вашего здания.

СОВЕТ №4

Не забывайте о необходимости соблюдения строительных норм и правил при установке стропильной системы. Это поможет избежать проблем с безопасностью и долговечностью конструкции в будущем.