Конструкции скатных стропильных крыш в малоэтажном строительстве

В зависимости от назначения и условий эксплуатации крыши можно выделить несколько видов конструкций скатных крыш.

Деревянные конструкции крыши получили наибольшее распространения в малоэтажном строительстве. Обычно выполняются в 3 видах: наслонные и висячие стропила, деревянные фермы. Стропильные системы состоят из стропил или стропильных ног (деревянные балки непосредственно воспринимающие нагрузку кровли), мауэрлата (лежащий вдоль стены брус на который опираются стропила), стойки (вертикальные деревянные балки), стяжек (воспринимающие растягивающие усилия крыши), обрешетки (совокупность брусьев, перпендикулярно уложенных на стропильные ноги).

Наслонные стропила опираются нижним концом на мауэрлат, а вторым верхним концом на стену или стойку. Мауэрлат служит для того, чтоб передать и распределить нагрузку от стропил на стену. Стропила идут с шагом от 0,6 м до 2 м,

в зависимости от нагрузки, вида и сорта дерева. Стропила изготавливают из бруса толщиной 150-200 мм или из составных досок толщиной от 50 мм. Стойки располагаются с шагом 2-3 м. Для увеличения жесткости стропильной конструкции устанавливают горизонтальные связи между стойками, в виде бруса шириной 150-200 мм. Также необходимо закрепить стропильную систему к дому, чтоб ее не унесло ветром, это делается при помощи проволоки (скрутки), которая заанкеривается в стену (рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 - Пример крепления скруткой

Такой вид стропильной системы наиболее распространен, так как имеет очень удобную схему и может быть легко изменен в зависимости от конфигурации дома. Применяется когда ширина дома больше 7 метров и в доме есть одна или более продольных несущих стен (для опирания стоек). На схемах показаны наиболее распространенные поперечные сечения и планы зданий в которых целесообразно применение таких стропил.

Висячие стропильные системы применяют в домах, где нет посредине несущей стены, на которую можно опереть крышу. Такая система применяется в случае, если ширина дома не превышает 6-8 м. Также таким видом стропил перекрывают небольшие хозяйственные постройки. В данной схеме стропила нижними концам опираются на боковые стены (без промежуточных опор), чем создают большие горизонтальные напряжения для стен. Для увеличения жесткости конструкции устраивают стяжку (затяжку) стропил, благодаря чему уменьшаются распорные усилия и защищаются стены от опрокидывания.

Чем выше находится стяжка, тем более массивной она должна быть, так что эффективнее делать стяжку как можно ниже, но это в свою очередь мешает эксплуатации крыши. Все деревянные конструкции крепятся металлическими накладками, нагелями и болтами.

Рисунок 2.10 - Коньковый узел

Деревянные фермы наименее распространенный вариант кровли в частном строительстве, используется для больших пролетов до 15-20 м. Такие конструкции представляют собой сложные конструктивные системы из деревянной клееной доски или бруса, геометрически неизменяемую систему, состоящую из отдельных, связанных между собой элементов (брусьев, доски сечением от 50×150 мм).

Положительными сторонами деревянных конструкций крыши можно назвать долговечность конструкций, при правильно эксплуатации и защите, относительную дешевизну, экологичность. Отрицательные стороны - вероятность гниения, порчи паразитами, легкая воспламеняемость при неправильной защите.

Металлодеревянные конструкции крыши представляют из себя комбинированные конструкции из металла и дерева в виде арок, ферм и рам.

Перекрывают пролеты до 15-20 м. Обычно верхние пояса таких конструкций сделаны из клееной древесины, а нижний из арматуры (диаметры 16-25) или профилей периодического сечения (двутавр, тавр). Таким образом, дерево работает на сжатие в таких конструкциях, а на растяжение работают металлические элементы. Мало применимы в частном строительстве из-за их отрицательной стороны - сложности и дороговизны технологии изготовления, хотя являются достаточно ходовым решением за рубежом из-за декоративной притягательности - они отлично смотрятся в интерьере. Такие конструкции характерны для бассейнов и промышленных предприятий с агрессивными условиями работы, в частном же строительстве такие конструкции скорее «исключение из правил» или эксклюзивное пожелание хозяина дома, так как можно заменить конструкции более простыми, распространенными и дешевыми - стропильными системами.

В настоящее время также получили распространение сборные железобетонные стропила заводского изготовления. Такие стропила представляют из себя балки с узким деревянным бруском прикрепленным сверху, к которому специальными скобами или гвоздями монтируют обрешетку. Стропила имеют прямоугольное и тавровое сечение. Железобетонные стропила устанавливают на стены и коньковый прогон, соединив их между собой сваркой закладных деталей. Нет смысла применять железобетонные стропила при строительстве частного дома, если рядом нет завода железобетонных конструкций, который их производит, или же при монтаже крыши решено не привлекать кран, который смонтирует такие стропила. Также сложно решаются узлы опирания таких стропил на кладку стен, необходимо предусматривать дополнительные закладные детали, чтоб к ним варить стропила. Эти конструкции больше характерны для сооружений сельскохозяйственного назначения (склады, здания для хранения урожая, техники). Положительные стороны таких видов конструкций: долговечность, высокая прочность, простота в обслуживании, отрицательные стороны - потребность крана для монтажа и доставки, большой вес (200-300 кг), сложность сочетания дерева и бетона.

Стальные конструкции крыши.

Стальные конструкции кровли выполняются в виде стропильных ферм и предназначены для больших пролетов от 6 м до 30 м. Фермы представляют собой конструкции из профилей периодического сечения - спаренных уголков, гнутосварных труб прямоугольного и квадратного сечения. Фермы имеют двускатную треугольную форму с разными уклонами от 20 градусов. Опираются такие фермы на стены, через распределительные железобетонные подушки с закладными или колонны. На ферму при помощи сварки крепят прогоны из уголков

и деревянного бруса, на которые в свою очередь набивают обрешетку. Для увеличения жесткости такой системы по нижним поясам ферм пускают горизонтальные связи из уголка. Металлические фермы редко применимы к частному домостроению, они являются более характерной чертой промышленного и гражданского строительства, такие строения как заводы, фабрики, ангары, склады, высотные общественные здания. Их применяют в частных домах со стальным модульным легким каркасом, так как весь дом состоит из легких металлических профилей и смысла вводить в несущий остов новый материал - дерево нет, в этом

случае крыша решается очень просто по схеме «сварили ферму на заводе – привезли

– смонтировали – готовая конструкция крыши».

Стальные фермы очень просты в производстве - сварить можно на любом заводе. К плюсам таких конструкций можно отнести высокую прочность, возможность перекрывать большие пролеты, высокую жесткость. Минусы такой конструкции состоят в том что для монтажа необходима спецтехника (вес такой конструкции 20-30 кг/кв.м по сравнению с деревянными конструкциями - 5-20 кг/кв.м), такие конструкции боятся огня (степень огнестойкости конструкций крыши 15-30 минут) и коррозии без соответствующей подготовки.