|
|
Стропильная система – важнейший элемент здания, от которого зависит как надежность и долговечность дома, так и его архитектурный облик. Задача стропил – выдерживать нагрузку от кровельного материала, снега, ветра и передавать ее на стены и внутренние опоры строения. Справиться с этой задачей по силам только правильно спроектированной и смонтированной стропильной конструкции.
Стропильная система – атрибут скатной крыши, как неутепленной (с холодным чердаком), так и утепленной (мансардной). Стропила являются несущей конструкцией, и потому так важно не допустить их деформации или разрушения в процессе эксплуатации. Принципиальное условие их надежности – возведение на основании проекта, выполненного квалифицированным инженером-конструктором. Впроекте учитывают все возможные нагрузки на систему (собственный вес кровли, снеговая и ветровая, характерные для климатической зоны, где ведется строительство), а также целый ряд других факторов: геометрия, размер, уклон кровли; величина безопорных пролетов стропил; возможность установки внутренних опор и пр. К слову, о форме крыши. Специалисты единодушны во мнении: неоправданное усложнение геометрии крыши (в угоду внешнему виду здания) снижает ее надежность и чревато появлением протечек и других проблем.
Стропильные ноги
В большинстве случаев стропильную систему выполняют из древесины, используя пиломатериалы хвойных пород не ниже 2 сорта, без пороков, с влажностью 18–22%. Древесину обязательно обрабатывают био- и огнезащитными составами, по возможности дважды – до и после установки стропил. Вторая обработка нужна, чтобы не осталось незащищенных участков, возникших в результате спилов, зарубов и т.п. Когда проект крыши предусматривает безопорные пролеты значительной длины, стропильную систему могут изготавливать полностью или частично из стальных элементов (двутавра, швеллера, уголка и др.), соединяемых сваркой. Чаще всего поверх металлического каркаса устанавливают деревянные стропила, между которыми укладывают теплоизоляцию, чтобы исключить промерзание металлоконструкции. Слой утепления должен быть выполнен очень качественно, иначе возможно появление конденсата на каркасе, из-за чего металл начнет ржаветь. Во избежание тех же проблем нежелательно устанавливать металлический элемент так, чтобы он проходил из теплого жилого помещения на улицу. К недостаткам металлической стропильной системы можно отнести серьезный вес и сложность монтажа. Еще один вариант устройства длинных безопорных пролетов – с помощью клееного бруса, LVL-бруса и других пиломатериалов, которые обладают высокой несущей способностью. Их минус – немалая цена.
Рассмотрим подробнее традиционную стропильную систему – из обычной древесины. Основной элемент системы – стропильные ноги (стропила), устанавливаемые вдоль ската. Нижняя часть ноги опирается на мауэрлат – деревянный брус (или бревно в случае срубовых сооружений), который устанавливают поверх наружной стены здания. Верхняя часть стропила опирается либо на коньковый прогон (брус), либо на конец стропильной ноги с противоположного ската. Если крыша неутепленная, поверх стропил набивают сплошную или шаговую обрешетку, а к ней крепят кровельный материал. Если же крыша утепленная, то к стропилам сначала фиксируют контробрешетку, и только затем обрешетку.
Стропильные системы бывают висячими или наслонными. В первом случае конструкция опирается только на две наружные стены, без промежуточных опор. При этом возникает значительное распирающее давление на стены, для уменьшения которого обычно предусматривают горизонтальные затяжки (ригели) – деревянные балки, соединяющие стропила с соседних скатов. Затяжки устанавливают на расчетной высоте. Висячие стропила довольно сложно монтировать, поэтому проектировщики по возможности предусматривают наслонные системы. Для их устройства необходима одна или несколько внутренних несущих стен или опор. Тогда нижними концами стропильные ноги опираются на наружные стены, а в средней части – на внутренние стены или опоры, благодаря чему распирающее давление на наружные стены уменьшается. Нагрузка от средней части стропил передается на основание за счет вертикальных стоек и наклонных балок (подкосов), установленных поверх мощной горизонтальной балки, называемой лежнем. Для усиления наслонной системы могут также применяться горизонтальные затяжки.
Самый распространенный материал для изготовления стропильной ноги длиной до 4 м – это доска сечением 50х200 мм. Высота 200 мм выбрана во многом из соображений удобства сооружения мансардной крыши, ведь в средней полосе России требуемая толщина теплоизоляционного слоя, укладываемого в пространство между стропил, – как раз 200 мм. Стропильную ногу длиной более 4 м, как правило, выполняют из доски сечением 100х200 мм. Вендовах и хребтах, где происходит схождение двух скатов, устанавливают диагональную (накосную) стропильную ногу (к которой будут под углом примыкать основные стропила). Накосной ноге приходится выдерживать серьезную нагрузку, поэтому обычно ее делают из доски увеличенного сечения (например, 150 х 250 мм), а также предусматривают под ней подпорную стойку. На рынке представлены доски длиной до 6 м. Если же нужны стропила большей длины, то чаще всего приходится сращивать две доски в единую балку.
Существуют разные способы сделать это. Часто практикуется метод «косого прируба»: концы стыкуемых досок подрезают под определенным углом, затем накладывают один на другой и жестко скрепляют болтом (диаметром, как правило, 12 мм) или дощатыми накладками по бокам от стропила, которые фиксируются гвоздями и 2–4 болтами (в результате каждый болт стягивает три элемента: две доски и находящуюся между ними ногу). Стропила монтируют с расчетным шагом. Обычно он составляет 580–590 мм, что обусловлено не только несущей способностью такой конструкции крыши, но и необходимостью жестко фиксировать между стропилами теплоизоляционные плиты, стандартная ширина которых – 600 мм. Чтобы плиты жестко держались, шаг стропил должен быть чуть меньше их ширины.
Чем пилить стропила?
Чаще всего деревянные элементы стропильной системы пилят цепной пилой – бензиновой или электрической. Бензиновая более востребована кровельщиками в силу своей независимости от электросети. Ведь стропильную систему нередко возводят на этапе, когда электричество к дому еще не подведено. Кроме того, бензиновые пилы более мощные (например, модель RD‑GC38‑14 от Redverg), и потому ими проще и быстрее пилить толстые балки (бывает, что сечение стропильных ног достигает 200 х 200 мм). Вместе с тем электрические цепные пилы меньше шумят и вибрируют, и потому успешно используются на объектах, где есть возможность подключить их к электросети. Недостаточная точность реза цепной пилы, являющаяся минусом этого инструмента, в данном случае не играет большой роли, поскольку зазор между элементами стропильной системы может достигать 3–5 мм (в зависимости от узла конструкции). Тем не менее оператору нужно обладать серьезным опытом работы с пилой, так как некоторые узлы стропильной системы все же требуют очень точной подгонки элементов. Речь идет прежде всего о местах примыкания стропил к балке ендовы или хребта. Здесь понадобится делать косые пропилы, и оператор должен иметь навыки по качественному выполнению этой работы. Для косых пропилов рекомендуют использовать только новую или хорошо заточенную цепь, иначе она уходит в сторону от нужной траектории, и рез выходит неточным. По утверждению кровельщиков, в среднем одной цепи хватает не более чем на одну крышу средней площади. Дальше ее приходится либо менять на новую, либо затачивать. Добавим, что альтернативой электрической цепной пиле может выступать двойная столярная ножовка (пила-аллигатор), но это менее распространенный инструмент.
В единое целое
Для соединения деревянных элементов стропильной системы используют разнообразный металлический крепеж. Первоначально конструкцию закрепляют («наживляют») гвоздями длиной 100–200 мм. Однако жесткое соединение несущих элементов крыши осуществляют с помощью шпилек (болтов) в сочетании с гайками и широкими шайбами. Чаще всего применяют шпильки диаметром 12 мм. Чтобы установить шпильку, необходимо просверлить отверстие в деревянных балках. Обычно сверлят мощной дрелью или легким перфоратором, у которого в патрон SDS-plus через переходник установлен патрон для обычных хвостовиков: у сверл по дереву не бывает хвостовиков для системы SDS. Отверстия выполняют спиральными (винтовыми) сверлами большого диаметра (под 12‑ю шпильку – диаметром соответственно 12 мм) с шестигранными хвостовиками во избежание их проворачивания в патроне. Длина сверл, необходимых для монтажа стропильной системы, – как правило, от 100 до 250 мм, но может понадобиться и более длинная оснастка. После затяжки болтов гайками выступающие части шпилек срезают – обычно углошлифовальной машиной с диском по металлу.
Еще один крепежный элемент – фасонные детали (пластины, уголки и пр.) из оцинкованной листовой стали толщиной, как правило, 2 мм. Так, для некоторых соединений деревянных балок под углом 90° друг к другу используют Т-образные пластины. Другой вариант для таких соединений – уголки. Скрепить две детали в одной плоскости (например, балку, ребром уложенную на торец стойки) можно с помощью прямых пластин. Крепление самих металлических деталей к древесине осуществляют гвоздями или саморезами (обычно длиной 40–50 мм), – в последнем случае используют шуруповерт (дрелью с большими оборотами аккуратно прикрутить саморезы сложно). Поскольку завинчивать саморезы приходится и на большой высоте, и в труднодоступных местах, намного удобнее работать аккумуляторными моделями инструмента. Количество гвоздей/саморезов на одну пластину зависит от ее размера и формы. Например, уголок привинчивают 10–14 саморезами, по 5–7 на каждую его сторону. Некоторые специалисты не рекомендуют использовать саморезы с конусообразной потайной шляпкой, поскольку у них сравнительно небольшая площадь опоры, и крепеж оказывается недостаточно надежным. По мнению этих экспертов, лучше применять саморезы с прессшайбой (то есть с головкой в виде полусферы, под которой находится прессшайба).
Мауэрлат, конек, карнизный свес
Нижний конец стропильной ноги опирают на мауэрлат, уложенный поверх ограждающей стены. Его сечение определяют на основании расчета, но чаще всего используют брус сечением 100х150 или 150х150 мм. Основание под мауэрлатом должно обладать высокой прочностью. Если же стены здания выполнены из материалов со сравнительно невысокой несущей способностью (блоки из пено- или газобетона, поризованной керамики), необходимо их усиливать с помощью железобетонного пояса (армопояса). Между поясом и мауэрлатом обязательно предусматривают отсечную гидроизоляцию – обычно рулонную битумную или полимерно-битумную: это защита от проникновения в древесину влаги из конструкции стены. Технология крепления мауэрлата к стене бывает разной. Иногда его фиксируют анкерными болтами (шпильками) диаметром 12–18 мм, которые закладывают в армопояс на этапе заливки бетона. Затем в мауэрлате просверливают отверстия, насаживают его на шпильки, притягивая к основанию гайками с широкими шайбами. Но чаще всего при фиксации мауэрлата обходятся без закладных деталей, осуществляя крепление по месту. Для этого в каменной (кирпичной, пено-, газобетонной) стене перфоратором с буром по бетону просверливают отверстие, куда загоняют либо двухраспорный анкерный болт (диаметром 14–18 мм), либо цанговую бобышку (диаметром 16–18 мм) со шпилькой. На них нанизывают мауэрлат с заранее выполненными отверстиями и притягивают его к стене гайками с шайбами. Шаг шпилек, анкерных болтов или бобышек определяют расчетом, но обычно он составляет 60–100 см. Технология опирания стропил на мауэрлат также бывает разной. Часто в стропильной ноге вырезают так называемую «пятку» – угол (не более 1/3 от высоты ноги), за счет которого стропило насаживается на мауэрлат. Можно выполнять паз в самом мауэрлате и устанавливать в него стропильную ногу. Есть и другие способы. Чтобы жестко притянуть стропило к мауэрлату, обычно используют металлические уголки, закрепляемые гвоздями или саморезами. Специалисты рекомендуют фиксировать уголок к стропильной ноге ершеными гвоздями, а к мауэрлату – болтами с шестигранной шляпкой, имеющими резьбу по дереву. Кроме того, стропильные ноги необходимо дополнительно «привязать» к конструкции здания. Для этого предусматривают проволочную обвязку: под мауэрлатом в стене перфоратором сверлят отверстие, туда забивают кувалдой арматурный прут диаметром 12–14 мм, привязывая к нему проволочной скруткой стропило. Добавим, что в бревенчатых и брусовых домах мауэрлатом служат брусья или бревна верхнего венца. Учитывая осадку срубовых конструкций, предусматривают «плавающий» крепеж стропила к мауэрлату: их соединяют при помощи специальных металлических пластин, способных смещаться одна относительно другой в плоскости ската.
Верхний конец стропильных ног чаще всего опирают на коньковый прогон – это очень мощный брус (или две спаренные доски), сечение которого доходит до 200 х 250 мм. Если же и у такого бруса не хватает расчетной прочности, тогда прогон выполняют из клееного бруса или металлической балки. Прогон устанавливают на фронтонные и – по возможности – на внутренние несущие стены здания. Стропило механически фиксируют к прогону (притом нередко в ноге выпиливают небольшой угол, высотой не более 50 мм, для более жесткого ее опирания). В ряде случаев верхний конец стропил соединяют с верхними концами стропил с противоположного ската (например, если у крыши вальмовая форма, то есть отсутствуют фронтоны). При этом для усиления конструкции оба стропила дополнительно соединяют тем или иным способом, в частности, горизонтальными деревянными накладками, фиксируемыми шпильками.
Важная часть крыши – карнизный свес, защищающий фасад здания от осадков. Стандартная величина его вылета за пределы наружной стены – 600 мм. Предпочтительнее устраивать свес за счет выпуска стропильных ног. Это позволит сохранить целостность стропил и тем самым не снизить несущую способность конструкции. Однако такое решение зачастую невозможно: например, при большом уклоне крыши, толстых наружных стенах и пр. Тогда стропило торцом опирают на мауэрлат, а свес устраивают с помощью кобылок – досок сечением, как правило, 50х100 мм, прибитых к верхней части стропила – по одну или по обе стороны от него (второй вариант предпочтительнее). Обычно к каждой кобылке крепят еще две доски – горизонтальную и вертикальную, упирающуюся в фасадную стену (все вместе они образуют треугольник), а к торцам кобылок прибивают лобовую доску, которая жестко связывает их в единую конструкцию, – все это обеспечивает жесткость конструкции.
Основная расчетная нагрузка на стропила – вес снегового покрова. Чем меньше уклон крыши, тем больше эта нагрузка. Чем больше уклон, тем она меньше. При уклоне свыше 60° ее не принимают в расчет.
Повысить несущую способность стропила можно за счет увеличения как его толщины, так и его высоты. Второй вариант предпочтительнее, поскольку увеличение высоты дает стропилу больший прирост несущей способности, чем увеличение его толщины.
Если стропило для мансардной крыши выполняют из двух досок, объединенных в одну балку, то рекомендуют прокладывать в место их стыка уплотнитель, например синтепон, во избежание промерзания крыши через зазор между досками.
Комментарий специалиста
Дмитрий Юденко, главный конструктор компании «Альпенхауз»:
«Чем сложнее форма мансардной крыши, тем больше трудностей возникает при проектировании и устройстве стропильной конструкции для нее. Как следствие – больше затрат на возведение здания. Ведь сооружение такой крыши предполагает либо применение очень мощных, дорогостоящих и трудновыполнимых несущих элементов (например, длинных безопорных балок из клееной древесины или металла). Либо установку большого числа стоек и других опор, а это затрудняет размещение под крышей полноценного жилого помещения. Поэтому предпочтительнее, чтобы мансардная крыша обладала простой формой, – тогда многих проблем удастся избежать. Если же заказчик настаивает на возведении крыши сложной геометрии, то желательно усилить перекрытие мансардного этажа, выполнив его из железобетонных плит или монолитного железобетона. В этом случае на любое место перекрытия можно установить так называемый лежень – брус, на который будут опираться стойки, поддерживающие те или иные элементы крыши, например, диагональные хребтовые или ендовные стропильные ноги. Перекрытия по деревянным балкам зачастую не позволяют разместить такой лежень в нужном месте».
Константин Симонов, генеральный директор компании «СКиФ»:
«Для соединения несущих элементов стропильной системы не следует применять металлические пластины в сочетании с саморезами: шляпки саморезов могут срезаться под нагрузкой. Для этого нужно использовать более надежный крепеж в виде болтов (шпилек диаметром не менее 12 мм) с гайками и широкими шайбами. Отверстия под шпильки в стропильных ногах сверлят спиральными сверлами с помощью мощной дрели или перфоратора с установленным через переходник патроном для хвостовиков обычных сверл. Отмечу, что удобнее сверлить мощной сетевой дрелью, чем перфоратором. Ведь монтажнику приходится работать инструментом в сочетании со сверлом большой длины (обычно 100–250 мм, но порой до 400 мм), находясь в небольшом пространстве между стропил, и чем компактнее инструмент, тем проще осуществлять эту операцию. Вместе с тем самому компактному инструменту – аккумуляторной дрели-шуруповерту, как правило, не хватает мощности для сверления столь толстых деревянных балок. Не рекомендую экономить, приобретая всего одно спиральное сверло большой длины. Ведь при этом некоторые отверстия, выполняемые в узких или труднодоступных местах, неизбежно будут неточными (сделанными под углом). Советую кровельщикам иметь сверла одного или нескольких требуемых диаметров, но разной длины».
|
|
