Стропила
Основными несущими элементами крыши являются стропила. Стропильная система должна выдерживать не только вес кровельного материала, но и снеговую и ветровую нагрузку. Деревянные элементы стропильной системы выполняют из древесины хвойных пород с влажностью не более 20% и обрабатывают их огнебиозащитными составами.
Нагрузки, воспринимаемые стропильными конструкциями, разделяются на временные и постоянные (длительные, кратковременные, особые).
К кратковременным нагрузкам относят: вес людей, выходящих на крышу, вес оборудования в зоне обслуживания и ремонта кровли, снеговую и ветровую нагрузки.
К особым нагрузкам можно отнести сейсмическое воздействие.
К постоянным нагрузкам относится вес самой конструкции (кровельного материала, стропильной системы, теплоизоляционного слоя и материалов отделки потолка).
Снеговая нагрузка
Расчётное значение снеговой нагрузки определяется по формуле
S=Sg*µ
Sg — расчётное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое по таблице:
| Снеговой район | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| Sg (кгс/м2) | 80 | 120 | 180 | 240 | 320 | 400 | 480 | 560 |
µ — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Коэффициент µ зависит от угла наклона ската кровли:
µ=1 при углах наклона ската кровли меньше 25°.
µ=0,7 при углах наклона ската кровли от 25 до 60°.
При углах наклона ската кровли более 60° значение µ в расчёте полной снеговой нагрузки не учитывают.
Ветровая нагрузка
Расчётное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле
W=Wo*k
Wo — нормативное значение ветровой нагрузки, принимаемое по таблице ветрового района РФ
| Ветровой район | Ia | I | II | III | IV | V | VI | VII |
| Wo (кгс/м2) | 17 | 23 | 30 | 38 | 48 | 60 | 73 | 85 |
k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таблице, в зависимости от типа местности.
| Высота здания в метрах | А | B |
| 5 | 0,75 | 0,5 |
| 10 | 1 | 0,65 |
| 20 | 1,25 | 0,85 |
А — открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи и тундры.
B — городские территории, лесные массивы и др. местности, равномерно покрытые препятствиями более 10 м.
*При определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчётных направлений ветра.
Типы стропильных конструкций для скатной крыши
Стропила разделяют на два типа: наслонные и висячие. Основной фигурой в стропильной конструкции является треугольник, поскольку он является наиболее жестким.
Наслонные стропила концами опираются на стены здания, а средней частью — на промежуточные опоры. Соответственно они устанавливают в домах со средней несущей стеной или столбчатыми промежуточными опорами. Наслонные стропила устраивают в том случае, если расстояние между опорами не превышает 6,5 м. Наличие дополнительной опоры позволяет увеличить ширину, перекрываемую наслонными стропилами до 12 м, а двух опор — до 15 м. В деревянных брусчатых или рубленых домах стропильные ноги опираются на верхние венцы, в каркасных — на верхнюю обвязку. В каменных домах в качестве опоры для стропильных ног используется мауэрлат. При одной и той же ширине дома крыша с наслонными стропилами получается более легкой.
Висячие стропила опираются концами только на стены здания либо на опорный брус (мауэрлат), без промежуточных опор. Их устраивают в зданиях с легкими стенами. Стропильные ноги висячих стропил работают на сжатие и изгиб. Кроме того, конструкция создает значительное горизонтальное распирающее усилие, которое передается стенам. Уменьшить это усилие помогает затяжка (деревянная или металлическая), соединяющая стропильные ноги. Она может располагаться как у основания стропил, так и выше. Чем выше она находится, тем она должна быть мощнее и более надежное должно быть ее соединение со стропилами. При пролётах более 8 метров устанавливают бабку (стойку) с подкосами. К достоинствам висячих стропил можно отнести способность перекрывать большие пролеты.
При установке над несколькими пролетами единой кровельной конструкции наслонные и висячие стропильные фермы могут чередоваться. Там, где нет промежуточных опор, применяются висячие стропила, а там, где они есть, — наслонные стропила.
Мауэрлат
Стропила обычно опираются не на сами стены, а на опорный брус — мауэрлат. В деревянных домах мауэрлатом является верхний венец сруба (бревно, брус). Для кирпичных стен это специально устанавливаемый заподлицо с внутренней поверхностью стены брус (с наружной стороны он должен ограждаться выступом кирпичной кладки). Между мауэрлатом и кирпичом обязательно прокладывается слой гидроизоляции из рулонных битумных материалов. Мауэрлат может располагаться по всей длине здания или подкладываться только под стропильную ногу.
Коньковый прогон
В вершине стропильной конструкции любой крыши укладывают прогон, соединяющий стропила (фермы) между собой. Именно на нем будет в дальнейшем устроен конек крыши.
Подбор сечений стропил и других элементов стропильной конструкции
Сечение бруса, используемого для стропил, зависит от длины стропильного элемента, шага установки стропил и расчетной величины нагрузок для данного региона. Данные ниже представленной таблицы не заменяют полноценного расчета несущей способности стропильной системы, их можно рассматривать как рекомендательные для достаточно простых конструкций кровель. В таблице даны значения, соответствующие возможным максимальным нагрузкам на стропильную конструкцию для Москвы и Подмосковья. Также данные таблицы подготовлены с учетом ассортимента пиломатериалов, которые выпускают российские предприятия, согласно ГОСТ 24454-80 («Необработанная древесина»).
| Шаг установки стропил (мм) | Длина стропильного элемента (м) | ||||||
| 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | |
| 600 | 40х150 | 40х175 | 50х150 | 50х150 | 50х175 | 50х200 | 50х200 |
| 900 | 50х150 | 50х175 | 50х200 | 75х175 | 75х175 | 75х200 | 75х200 |
| 1100 | 75х125 | 75х150 | 75х175 | 75х175 | 75х200 | 75х200 | 100х200 |
| 1400 | 75х150 | 75х175 | 75х200 | 75х200 | 75х200 | 100х200 | 100х200 |
| 1750 | 75х150 | 75х200 | 75х200 | 100х200 | 100х200 | 100х250 | 100х250 |
| 2150 | 100х150 | 100х175 | 100х200 | 100х200 | 100х250 | 100х250 | — |
Сечения стропил указаны милиметрах
Возможные сечения других элементов стропильной группы:
Для мауэрлата используют брус 100х100мм, 100х150мм, 150х150мм.
Для диагональных ног и ендов чаще всего применяют брус сечением 100х200мм.
Прогоны выполняют из бруса 100х100мм, 100х150мм, 100х200мм.
Затяжки могут быть выполнены из бруса 50х150мм.
Для ригелей выступающих опорой для стоек применяют брус сечением 100х150мм, 100х200мм.
Материалом стоек чаще всего выступает брус 100х100мм или 150х150мм.
Кобылки, доски карнизного короба, подкосы обычно выполняют из бруса 50х150мм.
Лобовые доски, подшивочные доски имеют сечения 22-25х100-150мм.
Монтаж стропильной системы. Установка стропил.
Монтаж стропильной системы ведется по нескольким технологиям, очередность операций в которых зависит от конструкции крыши. Для монтажа стропильных систем используются дополнительные элементы – гвозди, болты, шурупы, скобы, хомуты. Они же используются и для укрепления несущей системы крыши. Элементы стропильной конструкции, соприкасающиеся с кирпичной кладкой, необходимо защитить от гниения путем прокладки нескольких слоев рулонного битумного материала и затем тщательно антисептировать и антиперировать.
Мауэрлат крепят к кладке при помощи штырей. Стропило упирается в мауэрлат и жестко притягивается при помощи скрутки из проволоки диаметром 6 мм. При монтаже стропил сначала устанавливают крайние пары стропильных ног и при помощи шнура проверяют параллельность их граней. Так же натягивается шнур и по коньку стропильной конструкции, по нему устанавливаются промежуточные пары стропильных ног и тщательно выравниваются. В случае если на место установки мансардного окна или выхода дымохода попадает стропильная нога, допускается вырезка части стропила с установкой поперечных распорок из бруса того же сечения. Расстояние от деревянных частей стропильной конструкции до дымохода по строительным нормам должно быть не менее 13 см.