Стропильная система

Важным элементом при проектировании загородного дома является конструкция стропильной системы. Она создается таким образом, чтобы выдержать вес крыши и нагрузку, создаваемую образующимся слоем снега и сильными порывами ветра. В статье описаны типы крыш для частного дома и особенности стропильных систем.

Виды крыш

Виды крыш частных домов подразделяются на три категории:

• плоские;
• скатные;
• сферические (круглые).

Плоская

Такая крыша имеет единственную плоскость. Она, как правило, располагается под небольшим углом для того, чтобы вода не скапливалась на крыше и стекала.

Плоская крыша обладает следующими преимуществами:

• меньшая площадь кровли при одинаковой площади постройки по сравнению со скатной кровлей;
• длительный срок использования;
• меньший риск при выполнении монтажных работ;
• возможность использовать поверхность в качестве дополнительной полезной площади.

Основным недостатком является то, что на крыше такой конструкции скапливается много снега. Необходимо регулярно убирать снег вручную. Также необходимо поддерживать в рабочем состоянии водостоки.

Скатная

Скатные кровли отличаются от плоских углом наклона. Такие крыши наклонены на 10 градусов и более. В некоторых конструкциях (шпилеобразная кровля) угол приближается к 90 градусам.

Сферическая

Крыши такой конструкции редко возводят над жилыми домами. Их чаще используют при возведении концертных залов и спортивных сооружений. Сферические крыши обладают следующими преимуществами:

• уникальный внешний вид кровли частного дома;
• длительный срок эксплуатации (при такой форме крыша испытывает меньшую ветровую нагрузку и давление снега);
• низкий риск повреждений из-за меньшего количества точек стыка.

Среди недостатков таких крыш можно отметить:

• необычная форма требует учета многих технических факторов;
• дорогое строительство;
• возможные трудности при эксплуатации и обслуживании.

Скатная кровля

Существует большое разнообразие скатных крыш, отличающихся количеством скатов и уклоном этих скатов.

Возможное количество скатов

Не существует ограничений на количество скатов.  Наиболее часто у кровли бывает один, два или четыре ската. Пятискатная крыша встречается редко. Возможны также многоскатные крыши с использованием различных кровельных покрытий. Стропильные системы для многоскатных крыш имеют более сложное устройство.

Возможный уклон крыши у частного дома

Наклон крыши лежит в широких пределах (10 — 60 градусов). В первую очередь на угол наклона влияют:

• климатические условия;
• используемый кровельный материал;
• выбранный архитектурный стиль дома;
• экономические соображения.

В регионах с большим количеством осадков стараются выдерживать уклон на уровне 45 градусов. С таких поверхностей хорошо стекает вода, и на них практически не задерживается снег. При этом возрастает ветровая нагрузка. Также надо иметь в виду, что с увеличением уклона крыши требуется больше строительных материалов.

Виды скатных кровельных конструкций

Какие бывают крыши частных домов? Форма для частных одноэтажных домов может быть самая разнообразная. Основные формы скатных крыш рассмотрены в статье.

Односкатная крыша

Самым простым видом кровли частного дома является односкатная крыша. При создании такой конструкции кровли потребуются следующие строительные элементы:

• система стропил;
• кровельный материал;
• обрешетка (на ней располагается кровля).

В самом простом варианте стропила устанавливаются на различных уровнях. Это позволяет получить необходимый уровень наклона.

Двускатная кровля

Симметричные двухскатные крыши являются самым надежным вариантом.

Такая крыша скатная называется традиционной. Два ската стыкуются под углом, формируя конек. Такие кровли бывают симметричной формы и ассиметричной. На ассиметричной крыше конек смещен относительно центральной линии. Фронтон закрывает боковые конструкции. Его собирают из кирпичей, деревянных досок и других материалов. Важно правильно выбрать материал и обеспечить изоляцию стропил.

Ниже представлены основные конструктивные элементы двускатной крыши:

• Мауэрлат. Опорный элемент, принимающий на себя нагрузку со стороны стропил и передающий ее на фундамент через стены. С помощью монтажа мауэрлата кровельная система привязывается к зданию, нагрузка распределяется равномерно и предотвращаются перекосы.
• Стропила. Расположенные под углом брусья, формирующие скаты. Если стропила попарно верхними концами упираются друг друга, то они называются висячими. Если стропила упираются в коньковый прогон, то они называются наслонными.
• Коньковый прогон. Так называется горизонтальный брус, составляющий основу конька крыши. Под ним равномерно выставлены стойки, которые его поддерживают. Коньковый прогон является самой высокой частью кровли.
• Лежень. Деревянный брус, упирающийся в стены. Лежень размещен параллельно коньковому прогону. Также он может быть уложен по стене, разделяющей одноэтажный дом на части.
• Опорные стойки. Нижними краями стойки упираются в лежень, а верхними краями поддерживают коньковый прогон. Количество стоек и дистанция между ними рассчитывается исходя из ожидаемой нагрузки на кровлю.
• Дополнительный опорные стойки. Они нужны, если размер стропильных ног превосходит 4,5 м. Все стропильные ноги укрепляются дополнительными опорами в середине пролета ската.
• Промежуточный пролет. Его делают из бруса и устанавливают в поперечном направлении к стропилам. При таком расположении стойки будут упираться в пролет. Это позволяет уменьшить число промежуточных опор, упирающихся в стропила.

Вальмовая крыша

Последнее время при строительстве загородных домов стало популярно накрывать здание вальмовой крышей. У этой конструкции четыре ската. Пара имеет трапецеидальную форму, а два других — треугольную форму (треугольники равнобедренные). Вальмовая конструкция скатной крыши подходит для больших домов. Она хорошо проявляет себя при сильных ветровых нагрузках.

Стабильность конструкции придают диагональные стропила. Они соединяют прилежащие скаты и укрепляют их. На них часто устанавливают шпренгели (вспомогательные опоры).

Стропильная система вальмовой конструкции содержит ноги различной длины. Длинные ноги, называющиеся стропилами, упираются в брус. Короткие ноги, называющиеся нарожниками, упираются в накосы. Количества нарожников определяется габаритами конькового прогона и наклоном кровли. С уменьшением длины конька и угла наклона количество нарожников увеличивается.

Полувальмовая модель

В конструкции предусмотрен фронтон, который занимает место от карниза до конька. При этом треугольные скаты могут быть заменены трапециевидными.

Конструкция содержит два больших ската, которые похожи на поверхности симметричной двускатной крыши. За счет небольшого увеличения в нижней части крыша смотрится более привлекательно с большого расстояния.

По сложности строительства нет отличий от стандартной вальмовой крыши. Расходы несколько выше из-за особого крепления в местах стыков. Монтаж фронтонов на основные скаты требует дополнительного усиления. При большой площади стык формируется брусом поперечного размера 10х10 см2. При небольших площадях достаточно небольшой доски.

Шатровая

Это тип четырехскатной крыши. В этом случае коньковый прогон отсутствует. Вместо него в верхней точке предусмотрен узел, в котором соединяются стропила. При такой конструкции скаты имеют форму равнобедренных треугольников. Существуют шатровые крыши следующих конструкций:

• Висячие. Применяется при небольшой площади крыши. Стропила в верхней точке упираются друг в друга.
• Наслонные. Применяется при построении большого дома. В нижней части стропила подпираются опорными балками.

Такая пирамидальная форма кровли используется нечасто при построении дома, потому что требуется квадратная площадь основания. Часто шатровую крышу устанавливают на банях, беседках и других компактных построек.

Мансардная крыша

Эти крыши имеют сложную конструкцию. Каждый скат разбивается на две части, имеющие различный наклон. В этой конструкции очень важно правильно соблюсти пропорции. Существуют два основных способа построения мансардной крыши:

• Последовательный. Такой способ применяется при возведении крыши над небольшим домом. Элементы крыши собираются последовательно. Верхняя обвязка возводится на стойках, которые фиксируются на мауэрлате. Под скатами стойки крепятся на лежни. На обвязку устанавливаются стропила, которые служат основанием для верхней части ската кровли. Стропильная система для нижней части ската снизу опирается на мауэрлат. Верхняя часть доходит до обвязки.
• Возведение из ферм. Для больших домов последовательно собирать конструкцию сложно. В этом случае отдельные части собираются на земле. Готовые части поднимают наверх, где производится окончательная сборка.

Следует учесть, что в мансарде надо обеспечить условия для нормального проживания. Чтобы высота была достаточной, угол наклона ската составляет 30-60 градусов. Большой наклон является отличительной характеристикой такой крыши.

Мансарду можно устроить также под традиционной двускатной и вальмовой крышей. Однако мансардной называется именно такая конструкция, где каждый из двух скатов имеет сложную конструкцию.

Бубновая форма крыши

Бубновая крыша включает четыре ската ромбовидной формы, имеющие одну точку опоры в самом центре конструкции. Может быть такая крыша у квадратного дома. В противном случае скаты будут разных размеров и с монтажом возникнут проблемы.

Многощипцовая кровля

Это один из вариантов двускатной крыши. Число фронтонов в конструкции такой крыши может достигать четырех. Они получили название щипцов. Возведение такой крыши требует высокой квалификации. Ключевым узлом служит ендова. Так называется внутренний угол при стыковке соседних скатов. Ендова должна выдерживать большие нагрузки, потому что по ендове с крыши стекают атмосферные осадки. Важно обеспечить герметичность и правильно выбрать материал для кровли.

Шпилеобразная

Скатная кровля такого типа включает в себя треугольные скаты, соединяющиеся под острым углом в точке. Наклон скатов близок к 90 градусам. Делать всю кровлю шпилеобразной не стоит. Если украсить шпилями отдельные части дома со скатной крышей, то можно придать всей конструкции привлекательный вид.

Сложные многоскатные крыши со смешанной формой кровли

Скомпоновать крышу из элементов различной формы гораздо сложнее, но сложная крыша наверняка получится уникальной. Для многоскатных крыш классификации не разработано. Строительные компании предложат много интересных вариантов многоскатной кровли. Фото сложных крыш частных домов можно найти в интернете.

Многоуровневая кровля позволит реализовать следующие решения:

• создание балкона;
• организация на этаже мансарды нескольких комнат;
• устройство окон французского типа.

Последнее время многоуровневые крыши становятся популярными.

Сечение стропильной ноги

Приведенные ниже таблицы составлены на основе проведенных расчетов стропильных ног. В них указаны сечения стропил (в виде бревна или бруса) в зависимости от дистанции между опорами и длины стропил.

В данной таблице приведены рассчитанные диаметры бревна (в см) для различных исходных данных.

Длина стропильной ноги, м	Дистанция между стропилами
	213 см	175 см	140 см	110 см
до 3	16	15	13	10
до 3,6	18	18	16	13
до 4,3	20	18	18	16
до 5		20	20	18
до 5,8			22	20
до 6,5				20

В следующей таблице приведены рассчитанные поперечные сечения бревен (в см) для различных исходных данных.

Длина стропильной ноги, м	Дистанция между стропилами
	213 см	175 см	140 см	110 см
до 3	9 на 16	9 на 10	8 на 10	8 на 10
до 3,6	9 на 18	8 на 18	8 на 16	8 на 13
до 4,3	10 на 20	9 на 18	8 на 18	8 на 16
до 5		10 на 20	8 на 20	8 на 18
до 5,8			10 на 20	8 на 20
до 6,5			12 на 22	10 на 20

Типы и схемы стропильных систем

Существуют следующие типы стропильных систем:

• Балочная. Крыша строится из стропил, которые изготавливают из бревен или бруса. При балочной системе внутреннее пространство под крышей можно использовать в качестве технического или жилого помещения. Таким способом обычно возводится сложная кровля, потому что так получается дешевле.
• Ферменная. В этом случае отдельные части (фермы) стропильных систем изготавливаются на заводе. Фермы в собранном виде поднимаются с помощью спецтехники вверх. В результате экономится время при монтаже крыши.

Узлы, функции и характеристики

Среди узлов, фиксирующих стропильную систему, можно выделить:

• Мауэрлатный. В этом случае крепление может быть скользящим и жестким.
• Коньковый. Соединение стропильной ноги с коньковым прогоном может осуществляться встык или внахлест.
• Балочный. Такое крепление делают, чтобы стропила не скользили по балке.

Угол наклона

Кровли скатных крыш по углу наклона делятся на несколько подвидов:

• небольшой наклон (до 25 градусов) – можно устроить чердак без окон;
• средний наклон (25-45 градусов) можно создать мансарду с окнами;
• большой наклон (свыше 45 градусов).

Виды стропильных систем

Стропила передают на стены силовую нагрузку, которой подвергается крыша дома. Существуют наслонная и висячая системы. Стропильная система сложной крыши часто включает в свой состав обе системы

Наслонная

В частных домах с дополнительной стеной, расположенной посередине, применяют наслонные. Стропила своими концами упираются в наружные стены, а середина опирается на внутреннюю стену. Вместо стены могут быть расположены опоры. Стропила получают нагрузку исключительно на изгиб. При наслонных стропилах кровля легче, и требуется меньше затрат на строительство.

Висячая

Стропила опираются лишь в крайних точках. Стропильные ноги испытывают нагрузку на изгиб и сжатие. В свою очередь на стены оказывается существенное распирающее воздействие в горизонтальном направлении. Чтобы снизить такое воздействие, используют затяжку, соединяющую стропила. Она может находиться на уровне основания стропил или выше. При высоком расположении она должна более надежно соединяться со стропилами.

Монтаж стропильной систем

Крыша дома держится на стропильной системе, поэтому надежному креплению стропил придается большое значение.

Крепление стропил к мауэрлату

Способ крепления зависят от вида стропил, массивности и конструкции скатной крыши.  Чаще всего используют следующие способы крепления стропил к мауэрату:

• Скользящее крепление закрытого типа. К мауэрлату крепится уголок с проушиной. В ней крепится металлическая петля, которая прикрепляется к стропилу.
• Открытое скользящее крепление. Монтируется таким же образом. Только петля не входит целиком в проушину, а только загибается.
• Жесткое крепление. В этом случае стропило крепится к мауэрлату уголками.

Крепление стропил в коньке

Крепления осуществляются следующими способами:

• Внахлест. Стропила в этом случае крепятся на коньке гвоздями или болтами. Это способ не обеспечивает высокой прочности.
• Встык. Нагрузка в этом случае распределяется равномерно. Стропила должны быть хорошо подогнаны.
• Соединение на брус. Стропила крепятся на коньковом брусе. Используется при перекрытии широких крыш.

Как усилить систему

Усиление конструкции включает:

• повышение несущей способности стропильной системы;
• усиление крепления стропил к мауэрату;
• укрепление некачественно выполненных части стропильной конструкции.

Во время сооружения кровли используют дополнительные элементы:

• подкосы;
• перемычки;
• стойки.

Также надо контролировать прогиб балок. Для их укрепления надо использовать накладки и подмоги, которые укрепляются болтами.

Контробрешетка и обрешетка

Для укрепления стропильной системы используются следующие элементы конструкции:

• контробрешетка — состоит из брусков, установленных вдоль стропил;
• обрешетка — состоит из досок, установленных поперек стропил.

При выборе этих креплений надо обращать внимание на:

• размеры досок и брусков;
• породу дерева;
• уровень влажности деревянного материала.

Кровельное покрытие

Покрытие скатных крыш называется кровлей или кровельным покрытием. Такое покрытие защищает внутренние помещения дома от внешних воздействий. Кровельное покрытие выбирают исходя из вида скатной кровли и  климатических условий.

Сравнение кровельных материалов таблица

Сравнение различных кровельных материалов можно произвести, используя таблицу.

	Шифер	Металлочерепица	Битумная черепица	Ондулин	Керамическая черепица
вес, кг/м2	10-14	3,5	6-8	4	40-80
срок эксплуатации	до 50 лет	до 40 лет	до 40 лет	до 15 лет	свыше 80 лет
шумоизоляция	средняя	очень плохая	отличная	хорошая	хорошая
теплоизоляция	средняя	очень плохая	хорошая	хорошая	средняя
огнеупорность	средняя	отличная	хорошая	средняя	отличная
прочность	плохая	средняя	хорошая	плохая	плохая
монтаж	легкий	средний	средний	легкий	сложный
цена, руб./м2*	350	свыше 700	свыше 1100	420	свыше 6000

*ориентировочные цены указаны на декабрь 2023 года