Расчет деревянных стропильных систем, виды их конструкций

Устройство крыши

Крыши бывают двух видов:

• плоские (угол наклона поверхности кровли до 2,5 градусов),
• скатные (с большим углом).

Устройство стропильной системы.

В загородном строительстве (коттеджные поселки, дачи, деревни, фермы и пр.) почти все владельцы домов при устройстве кровли выбирают скатную форму крыши. Она практична и экономически выгодна. Кроме того, скатные крыши выполняют защитную и декоративную функции. При возведении такой крыши нужна надежная несущая конструкция. Ее основой является стропило, которое образуют стропильные ноги (балки). В поперечном разрезе оно составляет одну секцию одноименной системы, а в совокупности с другими - стропильную систему, которая отвечает за прочность крыши и принимает на себя все нагрузки, которые приходятся на кровельное покрытие. Устройство стропил может включать в себя:

1. стропильные ноги,
2. подкосы,
3. стойки и ригели,
4. бабки,
5. стяжки,
6. другие элементы (в отдельных случаях).

Схема возведения стропильной системы двускатной крыши.

Схема возведения двускатной крыши такова:

1. фронтоны (обычно треугольная верхняя передняя часть стены, ограниченная снизу карнизом, а по бокам - двумя скатами крыши),
2. мауэрлат (подстропильный брус - опорная конструкция из брусьев, в которую нижними концами упираются стропила),
3. стропильная система,
4. кровельный пирог.

Если произвести верный расчет и выполнить все эти этапы без ошибки, под данным видом крыши может расположиться как холодный чердак, так и мансарда. В устройстве крыши самым сложным является расчет ее стропильной системы, которая может иметь или висячие, или наслонные стропила. Фиксация висячей разновидности производится крепежами (планки или скобы из металла) к мауэрлату и к коньку. Конструкция двускатной крыши, имеющей висячие стропила, создает распирающую нагрузку на наружные несущие стены, снизить ее помогает металлическая или деревянная стяжка. Наслонная стропильная система устанавливается в домах с промежуточной опорой или со средней несущей стеной. Оптимальным вариантом будет тот, в котором чередуются висячие и наслонные стропила, - это поможет снизить затраты и укрепит конструкцию. В некоторых случаях может быть возможна только комбинация двух разновидностей.

При конструировании стропильной системы крыши нельзя опираться лишь на практический опыт, при назначении сечения и шага ноги нужен строгий расчет! Монтаж конструкции должен обязательно производиться из самого качественного материала. Категорически запрещается использовать балки с трещинками и сучками. При строительстве двускатной крыши стропильная система включает в себя только самые основные элементы: стропильные ноги, подкосы и мауэрлат. Стандартный размер стропильной «ноги» - 50*150*6000 мм. Если длина балки больше 6000 мм, ее ширина должна составлять 180 мм, чтобы балка не надломилась под собственным весом. Брусья выбираются в основном с сечением 150*150 мм.

Расчет стропильной системы

Расчет стропильной системы включает в себя ряд параметров:

1. Выбор кровельного материала (ондулин, натуральная черепица, металлочерепица и др.), его вес
2. Вес внутренних отделочных материалов
3. Вес конструкции
4. Расчет сечения балок
5. Внешние погодные воздействия на крышу в данном регионе и др.

Расчет шага стропильных ног

Пример расчета шага стропил под металлочерепичное покрытие.

Шаг стропильных ног - расстояние между двумя соседними стропилами. Обычно минимальным считается расстояние в 600 мм, максимальным - в 1000 мм.

Расчет расстояния между ногами производится следующим образом:

1. Измеряем длину ската крыши по карнизу
2. Делим полученную длину на шаг ноги в метрах (если выбрано расстояние в 1000 мм, то на 1, 600 мм - на 0,6)
3. Прибавляем единицу
4. Округляем до целого числа в большую сторону - получаем количество стропил на один скат крыши
5. Затем длину ската делим на полученное количество деревянных стропил
6. Получаем шаг стропил (это их межосевое расстояние)

Пример:

Длина ската кровли - 16,5 м. Выбранный шаг - 1 м.

Расчет имеет следующий вид:

16,5/1 = 16,5- 16,5+1 = 17,5- 17,5 округляем до целого числа, получаем 18- 16,5/18 = 0,92 (м)

Узлы крепления стропильной системы

Расчет по данной методике является общим и не учитывает особенностей кровельного материала. Для каждого вида кровельного покрытия существуют определенные рекомендации. Например, под шиферное покрытие можно выбрать стропила сечением 50*100 мм и произвести их монтаж на расстоянии 700 мм (600-800) мм. А для обрешетки (обрешетка - решетчатый каркас или сплошной настил, устанавливается поверх стропильных ног) используют брус из дерева сечением 50*50 мм или доску - 25*100 мм.

Рассмотрим монтаж каркаса стропильной системы и шаг между стропилами под покрытием из керамической черепицы. Вес керамической черепицы составляет, примерно, 50 кг на 1 квадратный м кровли (что в 10 раз больше, чем в случае с металлочерепицей). Стропила выбираются из сухой древесины, влажностью не более 15 процентов. Сечение бруса - 50*150 мм (для пущей надежности - 60*180 мм). Выбираем шаг стропильных ног - 800 мм (если угол наклона равен 15 градусам), 1300 мм (угол наклона - 75 градусов). При угле наклона меньше 45 градусов, чтобы крыша смогла выдержать человека, стропильная система должна иметь шаг не более 800 мм. Чем круче уклон кровли, тем он больше. Также учитывается и длина стропил. Для установки деревянных стропил с максимальной длиной требуется минимальное расстояние между ними. Всегда следует помнить, что стропильная система должна иметь некоторый запас прочности.

Обработка

Производится для решения двух проблем: защита от грибка и насекомых и огнезащита. Обработка антисептиком предотвращает разведение в древесине жуков-точильщиков, которые съедают все деревянные соединения кровли. Грибки и плесень представляют не меньшую опасность, они появляются при неправильном монтаже в кровельном материале и разрушают строение даже быстрее насекомых. Чтобы обеспечить защиту деревянных элементов от огня, применяют специальные пропитки - антипирены.

Обработка стропил противопожарными средствами очень желательна, хотя и необязательна. Сейчас на рынке существует большой выбор самых разнообразных пропиток. Обработка проводится еще до установки стропил. Она предотвращает процесс гниения и повышает огнеупорность древесины. Обработку желательно проводить после предварительной сушки в два слоя. Монтаж стропильной системы производится только после полного впитывания и высыхания обрабатывающих веществ.