Содержание
Размеры
Параметры досок для стропил могут сильно различаться. Ведь этот параметр подвержен влиянию многочисленных факторов. Среди них габариты строения, площадь крыши, вариант конструкции системы, предполагаемые нагрузки от ветра и других внешних воздействий. Специалисты рекомендуют выбирать минимальный размер сечения 50х100 или 50х150 миллиметров. При создании больших пролетов размер должен составлять 150х150 миллиметров, а еще лучше 250х100 миллиметров. Если габариты строения предполагаются значительные, то стоит использовать доски с минимальными размерами 200х50 мм, а можно даже 200 на 200 мм.
Для получения оптимальных размеров стропил следует произвести некоторые расчеты
При этом важно выяснить нагрузку, которая может воздействовать на кровлю. Исходя из этого можно будет определить сечение, а также другие параметры стропильной системы
Одним из наиболее важных параметров является толщина доски для стропил. Ведь от него зависит прочность будущей конструкции. Желательно, чтобы толщина доски составляла 40-60 миллиметров. Причем для небольших зданий допускается отклонение показателя до 5 мм. Что касается жилых строений, то для них лучше предпочесть доски с толщиной не менее 50 миллиметров.
При выборе ширины доски следует учесть длину пролета, который перекрывается стропилами. Чем больше длина стропил, тем более широкой должна быть доска. Например, если стропила будут длиной 6 метров, то доски стоит брать с шириной от 150 миллиметров. При длине ног более 6 метров доски по ширине выбираются начиная от 180 миллиметров. Если стропильная нога должна быть очень длинной, рекомендуется применять наращивание.
Для расчета сечения стропил надо определить подходящее расстояние между ними, и учесть длину элементов
При этом надо принять во внимание постоянные нагрузки на крышу от снега и ветра. В расчете также будут участвовать масса стропильной системы, угол наклона ската, длина пролета под перекрытия
Дополнительно следует учесть ширину самого строения.
Чтобы сделать все расчеты правильно и быстро, можно воспользоваться специальными программами. При этом полученные значения будут точными. Когда сечение стропил определено, можно переходить к нахождению их шага. Под этим определением понимается расстояние, на котором элементы будут удалены друг от друга. Такой параметр, как шаг, очень важен, так как он обеспечивает надежность и срок эксплуатации крыши.
Конструктивные особенности проектирования кровли из жестких материалов
Состав кровли из жестких материалов обычно имеет 10 слоев
Немаловажно знать, что два из них (третий и пятый слой) должны быть вентиляционными. Почему таких слоев должно быть два?
Потому, что воздух в кровельный «пирог» попадает снизу (здесь специально обустраивают решетку), дальше он следует вверх вдоль всей системы стропил и поступает вверх, откуда вытягивается наружу с помощью специально обустроенных кровельных панелей (они имеют отверстия).
Для чего нужна такая двойная вентиляция? Она исключает образование конденсата и в летнее время способствует охлаждению кровельного «пирога».
Проектирование стропильных систем и стропил
Проектирование системы стропил является довольно сложной задачей, требующей специальных навыков и знаний. Для этого необходимо правильно произвести расчет снега и ветра, оптимальный вес системы.
Поэтому наибольшей эффективности и долговечности построенного дома можно добиться в том случае, если расчет и чертеж стропильной системы выполняет грамотный квалифицированный специалист, имеющий опыт выполнения подобных работ.
Наиболее важными моментами, учитываемыми при проектировании кровли, являются:
- Тип возводимой крыши;
- Углы наклона скатов;
- Материал, используемый для покрытия кровли;
- выбор сечения стропил;
- Расчет конструкций системы стропил.
Проектирование стропильной системы
При этом величина наклона скатов влияет также на расчет прочности несущей конструкции и выбор материала, которым будет покрыта кровля.
Большинство таких материалов напрямую влияют на проект стропильной системы, следовательно, материал для покрытия необходимо выбирать еще на этапе проектирования.
Стропильную конструкцию следует тщательно рассчитывать, выполняя проектирование кровли, поскольку допущенные при оценке нагрузок недочеты могут вызвать как деформацию конструкции стропил и нарушение покрытия кровли в процессе эксплуатации, так и обрушение всей крыши.
Несущие конструкции кровли, состоящие в случае скатной кровли из обрешетки и стропил, обеспечивают ее устойчивость и прочность.
Конструктивная схема расположения стропил зависит от следующих параметров:
- Форма крыши;
- Наличие внутренних опор и их расположение;
- Длина перекрываемого пространства.
Выполняя чертеж стропил, следует учитывать, что стропила или фермы стропил бывают висячие и наслонные (наиболее широко распространенный тип).
Чаще всего конструкция стропил выполняется в форме треугольника, обеспечивающей максимальную жесткость и экономичность.
Сложные фермы стропил включают в себя целый ряд различных дополнительных элементов, таких как:
- Стропильные балки, называемые также стропильными ногами;
- Затяжки;
- Ригели;
- Стойки;
- Подкосы и т.д.
Рассмотрим подробнее два основных типа стропил:
- Наслонные стропила устанавливаются в домах, где несущей стеной является средняя. В их состав входят две стропильные ноги, нижние концы которых опираются на мауэрлаты – несущие брусья, а верхние – на прогон конька, который поддерживается стойками. Стойки устанавливаются на лежень, расположенный на несущей внутренней стене. Мауэрлат и лежень служат для того, чтобы распределять нагрузку на стены. При отсутствии продольных внутренних стен стропила следует опирать на поперечные внутренние стены или на столбы, расстояние между которыми не превышает 6,5 метров. С помощью одной дополнительной опоры ширина перекрываемого помещения может быть увеличена до 12 метров, а с двумя опорами – до 15 или 16 метров. Увеличение пролета усложняет конструкцию, поскольку возникает необходимость вводить дополнительные элементы крыши, такие как стойки и подкосы, позволяющие повысить устойчивость и поперечную жесткость системы стропил, превращая конструкцию стропил в ферму.
- Висячие стропила применяются при отсутствии внутренних опор и опираются только на наружные стены. В состав висячих стропил входят наклонные стропильные ноги и растяжка, представляющая собой горизонтальный брус, воспринимающий распор от ног стропил. Нижними концами стропильные ноги при помощи затяжки опираются на мауэрлаты, а для верхних выполняется крепление стропил в коньке. Наиболее простым вариантом висячих стропил является треугольная симметричная ферма, причем объем перекрываемого пространства может составлять от 7 до 12 метров. Усилить конструкцию можно при помощи специальной стяжки – ригеля.
Устройство стропильных систем
Висячая стропильная система
Разновидности висячих стропил.
Основные элементы несложной конструкции такого типа:
- стропильная нога;
- мауэрлат;
- дополнительные связи.
Основным признаком висячих стропил является возникающий между ними распор. Они имеют только две точки опоры (на стены здания) и работают на изгиб и сжатие. Такая стропильная система создает сильную горизонтальную распирающую нагрузку, часть которой передается стенам. Для уменьшения такого усилия у основания стропильных ног необходим монтаж затяжки, которая одновременно будет служить и балкой перекрытия. Чем выше от внешних стен она находится, тем больше сечение и надежней крепление такая балка должна иметь. Также для таких целей следует использовать укрепленный железобетонным поясом мауэрлат.
В процессе устройства получается стропильная ферма виде треугольника. В случае образования слишком большого пролета она может иметь дополнительные связи. Вверху висячие стропильные ноги можно соединить встык или вполдерева. В большинстве случаев применяются такие деревянные стропильные конструкции при наличии пролетов до 9 м. Уклоны для крыш под такой вид стропильной конструкции рекомендуется назначать в пределах 25º…45º.
Схема крепления стропил к мауэрлату.
Преимущества использования висячих стропил:
- высокая жесткость конструкции;
- несложный монтаж для пролетов до 9 м;
- простая схема расчета конструкции;
- отсутствие сложных узловых соединений в системе.
Висячие стропила в большинстве случаев применяются для жилых домов с двускатной крышей, нежилых зданий (1-3 этажа), имеющих свободную планировку верхнего этажа либо с отсутствием каркаса или внутренних несущих продольных стен.
Наслонные несущие системы
Наслонная стропильная конструкция устанавливается в домах, имеющих среднюю несущую стеновую перегородку или столбчатые промежуточные опоры. Стропила в данном случае будут представлять собой наклонные балки, которые пятками упираются в наружные несущие стены, а опорой для верхушки служит коньковый прогон. В свою очередь коньковый прогон поддерживается вертикальными стойками, упирающимися на внутреннюю несущую стену.
Именно такое устройство позволяет этим элементам работать только на изгиб. Если при монтаже образовался слишком большой пролет, тогда дополняют подкосы, горизонтальные затяжки и дополнительные ветровые связи.
Разновидности наслонных стропил.
Основным преимуществом данного вида стропильной системы является ее облегченная конструкция, независимо от ширины дома, так как требуется гораздо меньше пиломатериалов. Кроме того, она считается и наиболее долговечной, так как находится в условиях постоянного сквозного проветривания. Такой фактор препятствует возможному ее загниванию. Монтаж наслонной системы может быть выполнен с лежнем, с подкладками и со шпренгелями под стойку.
Деревянные стропильные системы включают следующие элементы:
- стропильные ноги;
- мауэрлат;
- коньковый прогон;
- лежни (подкладки либо шпренгели);
- стойки;
- подкосы;
- распорки.
Рассмотрим подробнее значение каждого элемента для стропильной конструкции.
. Основными частями в системах такого типа являются стропильные ноги, принимающие на себя основные нагрузки и далее распределяющие их на наружные и внутренние опоры. Устанавливаются они при длине пролета от 4,5…6 м и выполняются из бревен, диаметр которых равен 18…20 см. При наличии дополнительной опоры можно увеличить ширину перекрытия до 12 м, а двух – до 15 м.
Пример закрепления узла опирания стойки.
У таких брусьев обычно стесывается верхний кант, что облегчает монтаж обрешетки. Чаще всего на изготовление стропильных ног подбираются доски, имеющие размер 6х22 см. Но более точные размеры сечений определяются с помощью специальных формул или таблиц. В среднем они соответствуют:
- Бревно – d 12 см.
- Пластины – d/2 – 14/2 см.
- Доски – 4х15.
Для прочности соединения используются болты, нагели и скобы, а также зуб и пластины из металла. Чтобы избежать попадания осадков на нижнюю часть стропильной системы, осуществляется монтаж отвесов. Технологический процесс установки кровли предполагает ее вынос за границы внешних стен на 50 см. Карнизный отвес должен быть не менее 550 мм.
Все опорные поверхности должны быть горизонтальными, в противном случае может возникнуть распор или нога начнет сползать. Ни в коем случае нельзя делать врезку в мауэрлат и прогон, так как происходит ослабление бруса и прогона, что способствует загниванию при попадании влаги в эти места.
https://youtube.com/watch?v=52Oid8iAZEg
Другие программы
Если говорить про проектирование крыши, то Аркон – самая лучшая программа для этого. Но если вы не ставите целью разработать крышу до мельчайших подробностей, а лишь хотите увидеть приблизительный трёхмерный результат, то можете воспользоваться следующим доступным программным обеспечением:
Google SketchUp предназначена для моделирования трёхмерных объектов, в том числе и крыши. В ней практически нет предварительных настроек, поэтому вы можете разработать нестандартную конструкцию. Различные плоскости можно двигать в стороны и по заданной кривой.
Envisioneer Express – софт, который используется для трёхмерного моделирования. В этом обеспечении для начала можно изготовить двухмерный план будущей конструкции, а после этого преобразовать в трёхмерное изображение
После создания трёхмерки будущее сооружение можно осмотреть с разных ракурсов в фотореалистичном виде и в качестве полупрозрачного каркаса, что очень важно при проектировании крышных конструкций.
Home Plan Pro отличается тем, что в своей базе данных содержит множество готовых элементов и объектов (окон, дверей, слуховых окон, деталей крыш). Работая в программе, можно использовать режим многослойности, стандартные фигуры и метрические системы.
- Дом-3Д чаще всего используется для трёхмерного проектирования интерьеров, домов и их отдельных конструктивных элементов. Этот софт постоянно совершенствуется, появляются новые удобные функции и возможности.
- FloorPlan 3D отличается простой графикой и понятным функционалом. В этом софте ваши возможности по созданию трёхмерного изображения практически не ограничены. Самое главное достоинство этой программы в том, что её могут использовать не только специалисты, но и новички, которые хотят увидеть модель будущего дома, его крыши или другой конструктивной части сооружения.
- Ещё одно программное обеспечение, которое могут использовать люди без специальных знаний, – VisiCon. Здесь вы можете не только быстро создать модель будущей крыши, но и подобрать разные фактуры кровельного покрытия. Благодаря простому и понятному функционалу программу можно быстро освоить.
Если же вам нужно более серьёзное программное обеспечение бесплатно, то можете воспользоваться софтом NanoCAD. По сути, это базовый уровень систем автоматизированного проектирования.
Из чего состоит?
Устройство стропильной системы, как нетрудно заметить, довольно сложное и даже противоречивое. Каждая часть этой конструкции имеет строго определенную роль. Так, мауэрлат представляет собой длинные бруски из хвойной древесины, причем для работы используется строго смолистое дерево. Такие элементы раскладывают вдоль внешних несущих стенок, присоединяя к основанию анкерами либо стержнями особой конструкции (с резьбой). Эта деталь передает нагрузку от кровли на стену.
Определенное значение для опоры кровли имеет и лежень – это деревянный брусок, заменяющий мауэрлат в отдельных случаях. Лежни кладут на внутренние опорные стены. Они превращаются в основу кровельного треугольника. Благодаря им скаты не расползаются под собственной тяжестью. А также стоит сказать и про стойки – это поставленные по вертикали бруски с квадратным сечением. Они воспринимают давление, которое оказывает вниз коньковый узел, и транслируют его механически на внутреннюю несущую плоскость. Иногда стойки оказываются под стропильными ногами.
Подкосы призваны укрепить всю конструкцию крыши, они связывают в одно целое ноги и лежни. Эта деталь по форме напоминает ромб. Общность, образуемая затяжкой и подкосами, получила название фермы. Кроме них, нужна еще и обрешетка, которая представляет собой тонкие доски, набиваемые под прямым углом к ногам стропил. Она помогает удержать стропильные ноги как единую систему. К обрешетке прикрепляется абсолютно любое покрытие крыши.
Под мягкие материалы обрешетка должна делаться неразрывной, причем наилучшим средством считается фанера. На самом верху располагается конек, который логически и физически завершает кровельный треугольник. Соединение пары противопоставленных ног стропил обеспечивается квадратным деревянным брусом, который предотвращает разрушение крыши в целом. А в самом низу скатной кровли располагается свес, который выводится приблизительно на 0,5 м от периметра. Благодаря ему потоки дождя, уходящие с крыши, не заливают наружные несущие плоскости и не вредят им.
Кобылки используют лишь в той ситуации, когда стропильные ноги не удается выполнить по той длине, которая позволила бы организовать свес. Соединение с досками пониженного сечения эффективно решает эту проблему. Для крепления деревянных элементов стропил чаще всего рекомендуется использовать хомуты, скобы. Применять гвозди нежелательно, потому что проколотое ими дерево через несколько лет становится слабым и непрочным. Поэтому профессионалы если и используют соединения, делаемые непосредственно на стройплощадке, то пускают в ход болты.
Но даже болтовая связка ослабляет строительные конструкции, пусть и сравнительно немного. Крепче всего оказываются соединения при помощи хомутов либо скоб из металла. Максимально повысить качество изделий может только их промышленное получение, поскольку лишь в строго стандартизированных и полностью контролируемых условиях исключены отклонения от норм, ухудшение качества. Собрать стропильную конструкцию из полностью готовых ферм можно очень быстро, никакого риска в ее использовании нет. Другое дело, что требуется как можно точнее собрать информацию о необходимых характеристиках и без искажений передать ее производителю.
Карнизный брус служит для упирания в него распорки, другой конец которой упирается в лобовую доску, при этом капельник не деформируется и его конфигурация не искажается. Ветровые связи – это те элементы стропильной системы, которые переводят нагрузку, создаваемую ветром, с кровли на фундамент. Они не только увеличивают суммарную устойчивость конструкции, но и помогают избежать ее опрокидывания при нестабильности единичных деталей. Крыша сохранит пространственную жесткость даже при весьма сильных ветрах.
Горизонтальными ветровыми связями оказываются такие элементы, как:
- раскосы;
- параболические затяжки;
- комплексы обычных затяжек;
- фермы, дополненные крестовидной решеткой.
Особенности
На сегодняшний день современное строительство предполагает в основном использование двух типов крыши – плоской и скатной.
Наибольшую популярность приобрели скатные крыши ввиду ряда особенностей, а именно:
- обладают совершенной защитой от осадков, не давая им задерживаться на поверхности;
- имеют презентабельный внешний вид;
- больше возможностей использования пространства под крышей.
Существует довольно много вариаций кровли. Выбор ее обусловлен не только эстетическими соображениями и концепцией здания, но и наличием чердака, мансарды или их отсутствием, расположением дымоходов, вентиляционных каналов внутри помещения, необходимостью размещения дополнительных элементов, таких как снегозадержание, перекрытие внутреннего двора, крыльца, зимнего сада, теплицы.
Чем привлекателен дом с плоской конструкцией крыши
Так что такое дома с плоской крышей? В нашей стране подобные проекты пока ещё не очень распространены. Это скорее дома, имеющие определённый статус, показывающие широкий взгляд современного состоятельного человека.
Это своеобразный модный атрибут дома. Бассейны, небольшие парки и зоны, шезлонги и печи для барбекю – это уже не вызывает удивления ни у кого. Частные дома идею плоской кровли как функционального пространства переняли довольно быстро.
Все проекты плоских крыш сейчас разделяют на:
Эксплуатируемые;
Неэксплуатируемые;
Инверсионные;
Обычные.
Самыми сложными считаются эксплуатируемые, так как герметичность кровли должна обеспечиваться высокой жёсткостью.
Зеленая крыша
Плоская кровля основанием имеет твёрдую уклонообразующую поверхность, которая выполнена по перекрытию.
В качестве жёсткого основания может использоваться профильный лист, утепление обеспечивается материалами с высокой прочностью сжатия.
Как вариант, можно применять, конечно же, и мягкие утеплители, однако в этом случае стоит предусмотреть накрывающую стяжку. При этом следует помнить, что жёсткость утеплители и основания и определяет долговечность и прочность самой крыши.
Для неэксплуатируемых кровель жёсткость утеплители не имеет особого значения. По крыше можно ходить, для этого устанавливаются специальные трапы, распределяющие нагрузку.
Что представляет собой здание с плоской кровлей?
Обычные плоские крыши представляют собой несложную конструкцию из нескольких технологических и конструкционных слоёв. Это выглядит таким образом:
- Основание кровли;
- Слой пароизоляционной мембраны. Она даёт возможность защитить утеплитель от влаги, исходящей от внутренних помещений. Состоит обычно из армированной при помощи стекловолокна битумно-полимерной плёнки либо паробарьера, который уложен поверх стяжки;
- Утеплитель (любой);
- Гидроизоляционный ковёр. Это кровельный рулонный ковёр, который представляет собой материал с битумной основой.
Обычно в качестве утеплителя применяют пенополистирол. Прямо на него выполняется стяжка из цемента, далее укладывается гидроизоляционный ковёр из двух слоёв.
Довольно часто проекты домов с плоской крышей предусматривают сооружение инверсионной кровли.
Отличием от других здесь выступает место установки утеплителя (он находится под гидроизоляционным ковром для предохранения его от механических повреждений, ультрафиолетового излучения, сильных перепадов температур и перегрева).
Кроме того, теплоизоляторы в таком случае выбираются с низким водопоглощением, высокой прочностью на сжатие, с защитой от вредного воздействия циклов размораживания- оттаивания. В таких случаях предпочтение отдаётся ПВХ-мембранам, наплавляемым кровлям, мастикам.
