В этой статье изложены основные сведения о стропилах, стропильных фермах, обрешетке, чердаках, мансардах, карнизных свесах и слуховых окнах. Информация будет полезна клиентам строительных организаций, специализирующихся на монтаже крыш.
Крыша — это не только эффектный кровельный материал, надежно защищающий все строение от осадков. Скелет всей конструкции — стропильная система: именно от ее прочности и надежности зависит срок службы всей крыши. Поэтому на данном этапе строительства следует усилить контроль качества выполнения работ. Но для того, чтобы знать, на что следует обращать внимание, необходимо ознакомиться со свойствами материала и изучить правила монтажа.
Какие нагрузки испытывает кровля во время эксплуатации
Стропильная система — это собранная из отдельных элементов конструкция, предназначенная для равномерного распределения и передачи нагрузки от кровли на стены и перегородки. Стропила бывают стальными, деревянными или комбинированными: выбор зависит от проектного решения. Но основное требование, которое к ним предъявляется, общее: они должны выдерживать нагрузки, которые оказывают на них атмосферные явления и вес кровельных материалов:
- Снег. В отличие от дождя и сосулек, с которыми должны справляться несущие конструкции, он оказывает серьезное давление на крышу: в зависимости от особенностей климата местности, масса снега на 1 м2 поверхности кровли может составить от 100 до 170 кг. Для местности со снежными зимами крыша сооружается со скатами, угол наклона которых 30 градусов и больше: на них снег долго задерживаться не будет. При угле наклона более 60 градусов нагрузка, оказываемая снегом, не принимается во внимание.
- Ветер. Сильные его порывы могут сорвать участки гидроизоляционного покрытия, но это не самая большая опасность, которая грозит крыше. Воздушные потоки, с большой скоростью обходящие здание, создают область пониженного давления над кровлей: отрывающая сила может ее повредить. Чтобы этого не допустить, устройство кровли у основания должно быть выполнено максимально герметично, крепление кровельных материалов к снованию должно быть надежным.
- Колебания температур. Они также могут навредить. Происходящие сжатия и расширения элементов конструкции с годами не лучшим образом сказываются на состоянии материалов. Для того, чтобы уменьшить пагубное влияние этих процессов, стараются подбирать кровельные материалы, обладающие примерно равным коэффициентом температурного расширения.
- Водяной пар. Скапливаясь под кровлей, впитывается во все элементы конструкции, постепенно делает их непригодными для эксплуатации. Частично эта проблема решается с помощью пароизоляционной пленки, обеспечивающей адсорбирование и отвод пара.
- Насекомые и микроорганизмы за короткий промежуток времени могут полностью разрушить стропильную систему. Для борьбы с этими вредителями используют специальные пропитки.
Все вышеуказанные факторы оказывают периодическое воздействие на стропила (снег, сильный ветер) и постоянные (вес элементов конструкции), но при этом возможна комбинация сразу нескольких. Поэтому правильный расчет и монтаж несущих элементов очень важен.
Какие бывают стропила
Речь пойдет о наиболее часто встречающихся системах: сложные архитектурные сооружения создаются по иному принципу. Существует классификация стропил по принципу «работы» и устройству. Они бывают двух видов: к первому относятся стропила наслонные, ко второму — висячие.
Наслонные используются чаще всего: стропила такого типа можно увидеть в домах с внутренними несущими стенами или опорами в виде колонн. Они представляют собой балки, установленные под углом, один конец которых крепится к коньковому прогону (верхнему горизонтальному брусу), а другой опирается на мауэрлат (брус, уложенный на несущую стену). Вес кровли давит на коньковый прогон, а от него нагрузка переходит к системе подкосов и стоек. Стойки — это вертикально расположенные брусья, а подкосы устанавливаются под углом. Они, в свою очередь, давят на внутренние столбы и стены здания.
Такая конструкция может использоваться в том случае, если расстояние между опорами или ширина пролетов не превышает 16 м (данные получены в результате расчета). При больших расстояниях (когда длина стропильной ноги превышает 8 м) необходима установка промежуточных опор. Увеличение сечения бруса или бревна, чтобы обеспечить необходимую жесткость, не всегда возможно: здание может не выдержать большой вес стропильной конструкции.
При ширине пролета не более 6 м возможно использование висячих стропил: они могут устанавливаться в отсутствии внутренних опор. Как и в случае с наслонной конструкцией, висячие стропила нижней частью опираются на мауэрлат, а верхней соединяются вполдерева или прорезным шипом. Для дополнительного крепления верхних концов можно использовать скобы (естественно, при условии использования деревянных брусьев или бревен для изготовления стропил). Жесткость конструкции можно придать с помощью ригеля — поперечной стяжки.
Стропила могут быть изготовлены не только из деревянных бревен, брусьев или досок: подходящим материалом также являются металлические профили. Благодаря особой форме, они обладают достаточной жесткостью, а соединяться могут при помощи сварки.
Расстояние между стропилами зависит от климата в данной местности, типа кровли и особенностей устройства обрешетки: оно может колебаться от 300 мм до 1 м.
Основные сведения о стропильных фермах
Лучшим решением во многих случаях будет устройство кровли на основе стропильных ферм. Они применяются в домах со свободной планировкой, без внутренних опор. Форма стропильных ферм чаще всего представляет собой треугольник (это самая жесткая геометрическая фигура), собранный из деревянных, металлических деталей или отлитый из бетона. При этом, в середине треугольника установлены стойки и подкосы, предназначенные для равномерного распределения нагрузки, а его внутренние углы соответствуют углам наклона скатов кровли. Стропильные фермы размещаются через равные промежутки (в пределах 1–2 м) и скрепляются друг с другом горизонтальными перемычками: таким образом формируется крыша.
Помимо треугольной формы, стропильные фермы могут быть выполнены полигональными или трапецеидальными: внешне их конструкция напоминает фермы для строительства мостов. Первый вариант предполагает наличие горизонтальной средней части и двух переломов, а второй применяется при минимальном уклоне скатов. Выглядит такая крыша так же, как плоская, но фактически скаты присутствуют. Стропильные фермы данных типов хорошо сочетаются с новыми технологиями устройства кровли на основе рулонных материалов, не требующих (в отличие от других кровельных материалов) больших углов наклона скатов. Полигональные и трапецеидальные фермы не требуют больших затрат на производство, так как создаются из сравнительно малого количества строительных материалов: стойки и подкосы в их конструкции коротки. Но при этом существуют и недостатки, основным из которых является невозможность устройства чердака. Это вынуждает применять подобные системы преимущественно для строительства производственных зданий.
Обрешетка: какой она бывает и от чего зависят ее параметры
Поверх стропильных ног крепятся брусья, предназначенные для укладки кровельных материалов: их прибивают к деревянным стропилам длинными гвоздями. Эти брусья в совокупности называются обрешеткой. Кроме несущей функции, обрешетка играет роль ребер жесткости и одновременно с этим равномерно распределяет нагрузку на стропила.
Шаг обрешетки выбирается в зависимости от используемого кровельного материала: к примеру, каждый вид металлочерепицы обладает профилем, отличающимся от профиля того же материала другого вида. Ребра жесткости у них расположены на разных расстояниях. То же касается черепицы любого типа (керамической, полимерной, цементно-песчаной). Для укладки листовых кровельных материалов применяется разреженная обрешетка с шагом в 30–40 см.
Но некоторые материалы, такие, как плоский шифер, слюда, еврорубероид, битумная черепица, требуют устройства сплошной обрешетки. Такая обрешетка может быть создана из влагостойкой фанеры или листов OSB: это объясняется тем, что монтаж гибкой черепицы и еврорубероида выполняется методом наклеивания и герметичность возможна лишь при условии монолитной основы. Кроме того, сплошная обрешетка необходима на коньке, ендовах, на карнизных свесах и ребрах.
Что такое чердаки и мансардные этажи
Скаты, расположенные под большим углом, образуют чердачное помещение. Хозяин дома должен определить, как оно будет использовано. Там могут быть проложены инженерные коммуникации (система вентиляции и кондиционирования), устроен склад или даже оборудовано жилое помещение. В зависимости от предназначения, чердак может быть устроен с утеплением или без него. Но жилой чердак, называемый мансардой, утепляется обязательно: между кровлей и обрешеткой укладывают минеральную или стекловату, плиты из пенополиуретана.
Конструкция мансардных крыш должна быть такой, чтобы обеспечить максимально возможную полезную площадь под кровлей. Для этого предусматривают излом в поперечном сечении: с его помощью формируют высокий потолок чердачного помещения за счет более пологой верхней части скатов и более крутой нижней. Следует заметить, что пол мансарды должен выдерживать значительные нагрузки, а значит, должен быть сооружен по тому же принципу, что и полы нижних этажей.
О карнизных свесах и слуховых окнах
Карнизные свесы необходимы для защиты наружных стен от дождя и талого снега: они просто отводят влагу на некоторое расстояние. Кроме того, они защищают чердак от продувания и заметания снега. Поэтому стропила обязательно должны выходить за внешние стены: минимальный вынос составляет не менее 0,5 м, максимальный — до 2 м. Выбор зависит от количества осадков, выпадающих за год в данной местности, а также конструктивных особенностей крыши дома. В том случае, если стропила не выходят за стены, свес формируют при помощи специальных «кобылок»: досок, которые прибиваются к нижнему краю стропил.
Слуховые окна необходимы для обеспечения естественного освещения чердака и вентиляции. Они также могут быть своеобразным украшением кровли: их обрамляют резными деталями и чеканкой, стилистической росписью.
