Расчет стропильной системы сложный и может быть выполнен только специалистом проектировщиком. Официальный проект делается организацией имеющей разрешение на такие работы. Крышу дома правильно возводить в соответствии с расчетом и проектом.
Но в частном строительстве применяются в основном простые конструкции стропильных систем. Как правило, их может возвести опытный специалист, не имеющий статуса проектировщика.
Необходимые для расчетов снеговые и ветровые нагрузки берут из СП РФ по картам для каждого региона. При расчете крыши учитывают также углы наклонов, форму крыши, вид стропильной системы, коэффициент запаса прочности, нагрузки от окон, отделку мансарды, возможные конструкции примыканий и многие другие факторы.
Далее обратим внимание на самые значимые нюансы создания стропильной системы.
Что должна обеспечивать стропильная система
- Сама стропильная система должна быть жесткой. Ее подвижки не должны превышать допустимых величин весь срок службы. Именно это условие обеспечивает целостность кровельного покрытия, и всего дома.
- Система должна быть легкой. Неправильно применять элементы с излишним запасом прочности, чем это необходимо.
- Система должна быть долговечной, рассчитанной на весь срок службы дома. Необходимо применять древесину требуемого качества и обработки.
- Стропильная система не должна передавать боковой распор на стены здания. Если возникнут значительные усилия, направленные на опрокидывание, изгиб стен, то дом будет разрушен.
В проект стропильной системы или в готовую возведенную конструкцию нельзя вносить изменения по своему усмотрению. Возникшие нарушения могут повлечь весьма серьезные последствия, связанные с перераспределением нагрузок.
Сюда же относится и \»эффект лишнего гвоздя\».
Владельцу «показалось, что маловато» гвоздей в креплении стропил, он забил всего лишь один дополнительный гвоздь, в результате дом разрушился.
Действительно, дом может разрушиться из-за лишнего гвоздя в стропильной системе, — нужно соблюдать правила возведения и конструкцию.
Стропильные фермы, особенности их создания
Стропильная система в основном состоит из похожих (однотипных) конструкций, в виде треугольника, находящихся в одной плоскости. Это два стропила и другие элементы, которые их поддерживают и перераспределяют нагрузки.
Такой набор несущих элементов в виде треугольника для крыши называют стропильной фермой или стропильной рамой.
Если фермы установить на определенном расстоянии друг от друга, связать поперечными элементами, то образуется стропильная система крыши.
Можно заказать готовые собранные фермы сделанные в соответствии с расчетом. Изготовители рассчитывают их по нагрузкам и все элементы фермы и их расположение являются оптимальным.
При использовании готовых ферм получается следующее
— вся конструкция крыши получается более легкой;
— как правило, получаем сразу и балки чердачного перекрытия, которые являются нижним скрепляющим элементом каждой фермы.
— крыша имеет достаточную жесткость и обеспечивается нормальная эксплуатация кровельного покрытия.
— на стены не передается боковой распор.
Но применению готовых конструкций мешает один фактор — их высокая цена. Поэтому чаще в индивидуальном строительстве предпочитают собрать стропильные фермы (стропильную систему) самостоятельно.
Когда применять висячие стропила, когда наслонные, их особенности — читайте на сайте
Какие правила строительства стропильной системы
- Как правило, стропильную систему делают симметричной относительно центра. Все элементы на другой стороне здания повторяются. Это приводит к равномерному распределению нагрузок, отсутствию боковых нагрузок на стены дома. В целом повышается жесткость крыши здания.
- Должна быть обеспечена вентиляция деревянной стропильной системы путем создания проветривания чердачного помещения. Должны быть сделаны необходимые продухи и обеспечен такой расход воздуха, чтобы влажность на чердаке не повышалась.
- При размещении утеплителя между элементами стропильной системы должны быть приняты меры против выпадения конденсата в его слое. Для этого над слоем утеплителя создается вентиляционная струя в зазоре, а со стороны помещения утеплитель отгораживается пароизолятором. Также не применяются в контакте с деревом пароизоляционные утеплители.
- Для предотвращения влияние конденсата, который выпадает на теплоемких конструкциях (на каменной кладке), между ними и деревянными деталями стропильной системы устанавливается гидроизоляция. Например, мауэрлат ложится на слой гидроизоляции, поэтому не касается кирпичной кладки и т.п.
Подробней как создается утепленная мансарда
Как не допустить бокового распора стен
Боковой распор – силы, действующие на нижние концы стропил, направленные в разные стороны. Наглядно можно представить на примере треугольника, который прижимают сверху, — тогда наклонные опоры стремятся разойтись в разные стороны.
В стропильных системах для компенсации бокового распора принимаются разные меры. Но основное, что должно обеспечиваться — боковой распор не должен передаваться на стены. Иначе стены будут прогибаться, трескаться, стропила проседать, разрушаться, дом рухнет.
Нужно понимать, что меры, принимаемые в стропильных фермах по компенсации бокового распора (например, установка затяжки в висячих стропилах) не гарантируют отсутствия передачи бокового распора на стены.
- влажность воздуха и температура меняются — вслед за ними меняется и размеры конструкции;
- при нагрузках возникают сдвижения в местах стыковок;
- сами элементы вследствие нагрузок изменяются — выгибаются, проворачиваются, растягиваются и сжимаются.
В результате происходит сдвижение стропил в стороны, возникают усилия бокового распора — растягивается ли затяжка в висячих стропилах, проседает ли стойка в наслонных стропилах, или по каким либо другим причинам.
Компенсировать эти сдвижения увеличивая жесткость стен не верно. Стропильная система должна быть саморегулирующейся. Возникающий распор должен компенсироваться в самой стропильной системе.
Меры препятствующие передаче распора на стены
Чтобы боковой распор от стропильной системы не передавался на стены и компенсировался в самой стропильной системе, стропила крепя с мауэрлатом таким образом, чтобы они могли скользить по нему в горизонтальной плоскости. Тогда при подвижках стропила просто разойдутся в стороны без создания напряжений в стене.
Висячее стропило всегда должно иметь возможность свободно скользить по мауэрлату. Но крепление должно препятствовать сдвижению вдоль оси мауэрлата.
Наслонное стропило должно скользить по мауэрлату, и (или) проскальзывать в верхней точке крепления с коньком, чтобы нагрузка не передавалась на противоположную стропильную ногу, а компенсировалась бы вертикальной стойкой.
Например, наслонное стропило прибивают к мауэрлату только 1 — 2 гвоздями. Слабость крепления дает большую подвижность в этой точке — стропило движется, и боковой распор на стены не передается.
Если забить дополнительный гвоздь (эффект лишнего гвоздя), то на стены передастся боковой распор и весь дом разрушится.
Если распор передается на стены то разрушения могут быть замечены не сразу а через несколько лет. Причина — кто-то посчитал крепление недостаточным и закрепил \»как положено\» — шурупами, скобами, гвоздями.
Варианты узлов закреплений стропильной системы приведены на рисунках.
Предотвращение воздействия сильного ветра
Крыша — объемная конструкция, на нее действуют значительные ветровые нагрузки. Но крышу не должно сносить с дома сильным ветром. По правилам, крепление крыши должно противостоять максимальным ветровым нагрузкам, которые были в этом районе за любые 50 лет. Это отмечено на карте ветровых нагрузок в нормативах.
Обязательно применяется страховочное крепление крыши. Оно делается податливыми связями, которые не препятствуют горизонтальному смещению стропил.
Обычно не реже чем каждое второе стропило обвязывается тросом (проволокой) и закрепляется к стене дома. 
При этом обвязка чаще крепится к проволоке выведенной из армопояса в верхней части кладки – 3 – 4 слой от верха. Или используют пруты из железобетонных конструкций, или анкера заделанные в стену. На рисунке – костыли заделанные в верхние ряды кладки стены.
Также принимаются меры против наклона, раскачивания стропильной системы ветром.
Для висячих стропил применяют диагональный брус от мауэрлата к коньку, связывающий все стропила – ветровая доска – который значительно увеличивает жесткость системы. Доска может не применяться, если на стропила положен сплошной прочный настил из досок под кровельное покрытие.
Для наслонных стропил устойчивость увеличивают предотвращая наклон стоек под коньковым брусом. Для этого к стойкам устанавливают подкосы.
Дополнительно можно ознакомиться как делается установка водосточной системы на кровлю
