Стропильная система крыши: элементы, виды и узлы

Стропильная система крыши — это каркас, который поддерживает кровлю и передает нагрузку от нее на несущие стены и опоры. В его состав входят стропила, прогоны и другие элементы, набор которых зависит от схемы опирания. Разберем, чем отличаются висячие и наслонные стропила, как работают узлы крепления и от чего зависит выбор шага и сечения древесины.

Стропильная система крыши: элементы и их функции

Стропила формируют скаты и поддерживают основание кровельного покрытия. Нижними концами они опираются на мауэрлат — деревянный элемент вдоль верхней части стены. Мауэрлат передает усилия от стропил на стену через места опирания. Состав остальных частей каркаса выбирают с учетом того, где стропила получают дополнительную опору и как воспринимается распор.

• прогоны поддерживают стропила вдоль крыши; коньковый прогон расположен у вершины скатов;
• затяжки соединяют противоположные стропила и препятствуют их расхождению;
• обрешетка принимает нагрузку от кровельного покрытия и передает ее стропилам;
• контробрешетка создает пространство между слоями конструкции, если этого требует выбранное кровельное решение.

Стропильные пары, затяжки и другие связи работают вместе, а не как независимые детали. Наличие доски у конька само по себе не означает, что под стропилами появилась несущая опора.

На открытом каркасе удобно проследить путь нагрузки: от обрешетки к стропилам, а затем — к мауэрлату или прогонам. При проектировании также важно понимать, на что опирается каждый прогон под крышей.

Как нагрузка от покрытия передается на стены

Кровельное покрытие передает собственный вес, а также воздействие осадков и ветра на обрешетку. Обрешетка нагружает стропила. Если стропило опирается только по краям, усилия передаются на наружные стены. При наличии несущего прогона часть нагрузки проходит через него, стойки и внутреннюю несущую конструкцию.

Схема показывает основное направление передачи усилий, но не заменяет проверку отдельных узлов. Вес листов кровли не описывает воздействие снега и ветра. Кроме того, стропила могут передавать на стены не только вертикальную нагрузку, но и горизонтальный распор. Его восприятие нужно предусмотреть в конструктивной схеме.

«Знать массу кровельного покрытия полезно, но только по ней нельзя выбрать сечение стропила. Нужно учитывать пролет, опоры и другие нагрузки на крышу». — Демьян Подгорный, автор о строительстве домов

Путь нагрузки должен быть непрерывным: под несущим прогоном нужна опора, а мауэрлат должен быть надежно связан со стеной. Если во время монтажа изменить положение опоры, изменится и работа стропила.

Висячие и наслонные стропила: где их применяют

Висячие стропила применяют, когда в середине пролета нет опоры для стропильной пары. Каждое стропило нижним концом опирается у наружной стены, а верхним соединяется с противоположным. Под нагрузкой такая пара стремится разойтись у основания. Затяжка, соединяющая нижние части, воспринимает растяжение и уменьшает распор на стены.

Затяжку нельзя считать произвольно установленной перемычкой. Ее положение и соединение со стропилами влияют на усилия в узле. Если поднять ее выше, схема работы пары изменится. До монтажа нужно определить и место затяжки, и способ передачи усилия через крепление.

Наслонные стропила имеют промежуточную опору — например, на прогон, который поддерживают стойки над внутренней несущей стеной. В этом случае нагрузка передается как на наружные, так и на внутренние опоры. Такую схему выбирают, только если под прогоном есть конструкция, способная принять усилия и передать их ниже.

Внешне обе схемы могут выглядеть похоже: стропила сходятся у конька и образуют скаты. Разница — в работе опор. В висячей паре верхнее соединение не заменяет опору под ней; в наслонной схеме несущий прогон передает нагрузку на конструкции дома. Поэтому тип стропил определяют по разрезу крыши и плану несущих стен, а не по виду конька.

Узлы крепления стропил к мауэрлату и коньку

Крепления стропил к мауэрлату, коньку и промежуточным опорам должны соответствовать выбранной схеме. Узел должен удерживать элементы в проектном положении и передавать предусмотренные для него усилия. Внешне похожие металлические накладки не делают взаимозаменяемыми узлы, один из которых воспринимает распор, а другой работает у промежуточной опоры.

Опирание на мауэрлат

Нижний конец стропила устанавливают на подготовленный опорный участок мауэрлата. Подрезка древесины не должна лишать стропило опоры или ослаблять его в критическом месте. Соединение также удерживает элемент от сдвига и отрыва под действием ветра. Крепление выбирают с учетом схемы передачи распора на стену.

На фото узла важно различать место, где дерево опирается на дерево, и детали, которые фиксируют их положение. Крепеж не должен заменять отсутствующую опорную поверхность без соответствующего конструктивного решения.

Соединение у конька

В висячей паре верхние концы стропил соединяют между собой: отдельного несущего прогона под каждым стропилом здесь нет. В наслонной схеме стропила могут опираться на коньковый прогон. Для такого варианта нужно показать не только верхний узел, но и опоры самого прогона.

Промежуточные опоры и порядок проверки

Промежуточный прогон сокращает участок стропила между опорами, но одновременно создает нагрузку на стойки под ним. До монтажа проверьте всю цепочку опирания:

1. Определите, какие стены и внутренние конструкции будут принимать нагрузку.
2. Отметьте на разрезе крыши точки опирания стропил и прогонов.
3. Согласуйте узлы у мауэрлата, конька и промежуточных опор в рамках одной конструктивной схемы.

Такой порядок помогает обнаружить прогон, под которым нет предусмотренной опоры, еще до установки каркаса.

«Сначала выясните, на что опирается стропило и передает ли оно распор. Только после этого выбирайте детали крепления». — Демьян Подгорный, автор о строительстве домов

Отдельно проверяют связи между стропильными парами вдоль крыши: собранный узел в плоскости ската сам по себе не обеспечивает устойчивость всего каркаса.

От чего зависят шаг и сечение стропил

Шаг между стропилами и сечение древесины выбирают с учетом пролета между опорами, уклона ската, нагрузок и схемы каркаса. Кровельный материал создает дополнительную нагрузку, а его основание определяет требования к расположению обрешетки. Для мягкой кровли используют другое основание, чем для профилированных листов; переносить шаг обрешетки из одной системы покрытия в другую не следует.

В качестве примера параметров покрытия приведены данные из паспорта металлочерепицы Blachotrapez Diament Eco Plus. Ширина листа помогает планировать раскладку, а модуль — расположение обрешетки. Ни один из этих размеров сам по себе не определяет сечение стропила.

Источник: Metal tile sheet Diament Eco Plus — Product data sheet.

При увеличении расстояния между стропилами каждое из них принимает нагрузку с более широкой полосы ската. Увеличение пролета меняет работу стропила на изгиб. Поэтому стропильную систему рассчитывают для конкретного покрытия, расположения опор и условий участка, а не по одному размеру листа из каталога.

Пример нагрузки от покрытия на стропило

Допустим, длина стропила вдоль ската составляет 4 м, а шаг между стропилами — 0,8 м. Площадь полосы покрытия, нагрузка с которой приходится на это стропило, равна 4 × 0,8 = 3,2 м². Для металлочерепицы Blachotrapez Diament Eco Plus с паспортным весом около 4,5 кг/м² масса покрытия на этой полосе составит около 3,2 × 4,5 = 14,4 кг.

Чтобы повторить расчет, умножьте длину стропила вдоль ската на принятый шаг, а полученную площадь — на вес выбранного покрытия по документу производителя. Результат описывает только массу листов над полосой стропила. Для выбора древесины к ней добавляют остальные составляющие крыши, рассчитывают воздействие снега и ветра, а также учитывают пролет и узлы опирания.

Как согласовать конструкцию крыши до монтажа

Сначала сопоставьте расположение несущих стен со схемой стропил и прогонов. Затем проверьте, подходит ли покрытие для уклона скатов, и определите его основание. Шаг и сечение стропил согласуйте после расчета нагрузок и выбора узлов, а не только по весу кровельного покрытия.

До начала работ у карниза отметьте на чертеже узлов места крепления водосточной системы дома. Передайте согласованную схему опор и покрытия конструктору на проверку, а монтажной бригаде — для выполнения.