Кровля защищает от дождя, снега, града, ветра и других неблагоприятных факторов. Чем прочнее кровля, тем спокойнее под ней живется владельцу дома. А любой кровельный материал, будь то битумная черепица или профнастил, крепится на стропильную систему. Она обеспечивает устойчивость и надежность кровли. Стропильная система состоит из стропильных и подстропильных ферм.

Главные требования к стропильным фермам:

  • Высокая прочность.
  • Повышенная устойчивость к насекомым, возгоранию, перепадам температуры и высокой влажности.
  • Трещиноустойчивость.
  • Простой монтаж.
  • Небольшой удельный вес.

Деревянная стропильная система

Конструкция стропильных систем

Стропильная ферма после сборки представляет собой жесткую конструкцию из раскосов, обрешеток и стоек. Она используется для скатных крыш с углом ската от 11 до 90 градусов. Ферма передает общую нагрузку от кровли на стены здания, причем распределяет ее равномерно.

Основной материал для изготовления стропильной фермы - древесина, а именно:

  • Лес-кругляк.
  • Обрезные доски.
  • Брус.

Отдельные элементы соединяют между собой методом врубки. Если детали сделаны из досок, их крепят друг к другу на гвозди, болты, зубчатые кольцевые шпонки. При строительстве больших по площади зданий, когда длина пролета превышает 16 метров, используются фермы с растянутыми стойками из металла.

При использовании растянутых деревянных стоек закрепить узлы довольно сложно, так что лучше использовать металлические элементы.

Классическую деревянную ферму сложно и долго собирать. Комбинированная ферма - совсем другое дело. Она состоит из деревянных и металлических деталей. При строительстве жилых зданий кровля с открытыми фермами практически не используется. Их сразу же закрывают потолочными перекрытиями. У промышленных зданий открытые фермы, наоборот, очень популярны. У них главные элементы - это балки. Стропильные балки из железобетона - это подстропильные конструкции, которые перекрывают шаг колонн длиной в 12 и 18 метров. Эти элементы одновременно являются промежуточными опорами.

Стропильная система из древесины

Виды стропильных ферм

При выборе стропильной фермы обязательно учтите, из какого материала построены стены. У них опоры для несущих конструкций - это металлические и железобетонные колонны, кирпичные стены и подстропильные фермы.

Фермы отличаются друг от друга по нескольким признакам:

  • Очертания поясов.
  • Конструктивное оформление.
  • Тип решетки.
  • Статическая схема.

Главный критерий для разделения ферм на виды - очертание поясов. Оно зависит от конструкции кровли и размеров перекрываемого пролета. Выбор кровельного материала зависит от уклона верхнего пояса. При обустройстве плоской кровли применяются стропильные фермы с параллельными поясами. Под асбестоцементные или стальные листы подойдет трапециевидная несущая конструкция. В гражданском строительстве применяется треугольная ферма. При любой разновидности очертаний используются разные системы решеток.

Если обустраивать ферму трапециевидной формы с параллельными поясами, лучше используйте треугольную решетку. Она закрепляется за счет дополнительных стоек. Также очень популярна разрезная балочная схема или решетки со шпренгелями.

В зависимости от конструктивного оформления фермы делятся на 2 вида:

  • Легкие (одностенные). У них на узлах только одна фасонка.
  • Тяжелые (двустенные). На узлах есть два фасонных листа.

В зданиях с большой длиной пролета (например, ангары или заводские цеха) используются только тяжелые конструкции. У них скелет выполняет функции ригелей рамных систем.
В зависимости от материала стропильные системы делят на 3 вида:

  • Деревянные.
  • Металлические.
  • Смешанные (комбинированные).

Стропильная ферма

Какую форму выбрать

Для правильного выбора формы обратите внимание на несколько важных моментов:

  • Кровельный материал.
  • Уклон крыши (в градусах).
  • Наличие перекрытий потолка.
  • Специфика конкретного типа соединения деталей стропильных ферм.

Например, при строительстве плоской кровли под битумные материалы используется трапециевидная или прямоугольная ферма. Если угол уклона превышает 12 градусов, используется треугольная ферма.

Высота стропильной системы рассчитывается по следующей формуле:

  • Для треугольной: ⅕*L.
  • Для прямоугольной: ⅙*L.

При строительстве частных домов используется треугольная стропильная ферма. Для кровель с одним или двумя скатами с разными углами наклона используются разные комбинации со стропилами наклонного типа. Для них подойдут деревянные или металлические стропильные фермы. Устойчивость ферм можно повысить за счет дополнительных связок для верхнего и нижнего поясов. Эти связки делают на основе досок. При строительстве кровли с двумя скатами лучше использовать ферму со стропилами висячего типа.

Какой материал выбрать для стропильной фермы

Только правильный выбор материала обеспечивает стропильной системе нужную степень прочности и надежности. Самый популярный вариант - деревянные стропила. Древесина соответствует всем требованиям, предъявляемым к конструкции. Деревянные стропила используются при устройстве кровель мансардного типа:

  • В коммерческих зданиях.
  • В сельскохозяйственных постройках.
  • В спортивных комплексах.
  • На заводах и в промышленных объектах.

У деревянных стропильных систем есть несколько преимуществ:

  • Простота в производстве.
  • Быстрые сроки выполнения работ по проектированию.
  • Большой выбор дизайнерских решений.
  • Большой выбор форм и конфигураций.
  • Небольшой удельный вес.
  • Стропильные системы можно использовать для пролетов больших размеров (до 1800 мм).
  • Между стропилами очень удобно установить плиты минеральной ваты.
  • Деревянные стропила - это первая категория безопасности.
  • Экологичность материала.

При покупке деревянных стропил обращайте особое внимание на проведение обработки материала антисептиками и антипиретиками. Они защищают конструкцию от насекомых, возгорания, образования гнили, разрастания грибка и плесени.

Под высокопрочный кровельный материал нужна металлическая стропильная ферма. У такой системы из металла изготовлено все - от стропил до бруса мауэрлата и коньковых опор. Укладку металлической фермы проводят с помощью швеллера. Чтобы закрепить стропильные ноги, используются приваренные уголки.

Преимущества стальных стропильных систем:

  • Высокий уровень прочности.
  • Повышенная устойчивость к ударам и деформациям.
  • Материал устойчив к процессам гниения и разрушению.
  • Длительный срок эксплуатации.
  • Металлическая ферма идеально подходит для перекрытия сооружений большой высоты и площади.

Недостатки металлических ферм:

  • Большой удельный вес конструкции.
  • Вам потребуется специальная техника, чтобы поднять систему на большую высоту.
  • Материал деформируется при высокой температуре.
  • Высокая стоимость.

Металлические фермы

Металлические фермы бывают 3-х видов:

  • С параллельными поясами.
  • Полигональные.
  • Треугольные.

Если Вы хотите покрыть кровлю битумной черепицей, используйте полигональные фермы или стропила с параллельными поясами. Под листовые материалы используются треугольные конструкции.

Длина металлических стропил стандартная: 18, 24, 30 и 36 метров.

В производстве поясов и решеток ферм используются уголки. Отдельные элементы соединяются с помощью сварки. Наиболее рациональными стали конструкции с поясами в виде тавровых широкополочных балок. На такие конструкции тратится меньше материала, зато прочность и надежность конструкции остаются на высоте.

Главная отличительная особенность подстропильной системы - это параллельный пояс. Его размеры тоже унифицированы. При строительстве частных домов применяются стальные стропильные фермы на основе профильной трубы.

По сравнению с фермами на основе уголков, швеллеров или тавра подобные конструкции обладают меньшим весом. Такие конструкции могут собираться прямо на строительной площадке. При этом используется сварочный аппарат. Фермы изготавливаются на основе гнутых или горячекатаных профильных труб. При этом используется сталь толщиной от 1,5 до 5 мм. Сечение профиля трубы может быть квадратным или прямоугольным.

Железобетонные стропильные фермы в последнее время становятся все более популярными. Они изготовлены из прочных решетчатых конструкций для перекрытия больших пролетов. Их монтируют на кровлях одноэтажных домиков, кровля которых находится под постоянными нагрузками.

Какими бывают нагрузки на стропильную систему

При строительстве стропильной системы Вы должны правильно выбрать форму конструкции и рассчитать возможные нагрузки. А эти нагрузки бывают 3-х видов:

  • Общий вес кровельного пирога.
  • Вес снежного пласта и сила порывов ветра.
  • Сейсмическая нагрузка.

Стропильная система из ферм и балок - несущая конструкция, которая состоит из нескольких типов элементов. Возможная нагрузка рассчитывается еще на этапе проектирования фермы. Рассчитать нагрузку может только профессионал.

Стропильные фермы из металла

Монтаж фермы

Ниже мы на примере рассмотрим, как смонтировать комбинированную стропильную систему для односкатной кровли. Сначала рассчитаем величину перепада стен: Ш х tgL. Литера Ш обозначает расстояние между двумя большими стенами, tgL - это тангенс угла уклона кровли.

Следующий этап - заготовка деревянных стропил, которые предварительно обработаны антисептиками. Далее монтируем мауэрлат. Проследите, чтобы балка по толщине соответствовала толщине стен. Прикрепите балку как можно жестче, проведите качественную гидроизоляцию. При монтаже опорной балки Вам не нужно следить за соблюдением строго горизонтального расположения. Когда мауэрлат смонтирован, на нем обозначают точки установки стропильных ног, затем для них вырезаются выемки.

Фермы кладут так, чтобы они немного выступали на поверхность опорной балки (например, на 30 см). Крепление - на скобы и болты. Последние этапы - установка подпорок и обрешетки. Когда длина стропильных ног превышает 4,5 метра, подпоры нужны обязательно. На стропилы устанавливаются планки обрешетки.

Подведем итоги

Стропильные фермы из металла или дерева обеспечивают защиту здания от ветра, любых атмосферных осадков и ударов. Главное требование к материалу - это высокая прочность. Сейсмическая устойчивость и надежность тоже очень важны. Ферма передает общую нагрузку, которая оказывается на крышу, на несущие стены.

Фермы отличаются по 4-м критериям:

  • Конструктивное оформление.
  • Статическая схема.
  • Тип решетки.
  • Очертания поясов.

По форме фермы бывают:

  • Трапециевидные.
  • Треугольные.
  • С параллельными поясами.

По материалу:

  • Деревянные.
  • Металлические.
  • Комбинированные.

Повысить устойчивость ферм можно с помощью дополнительных связок для верхнего и нижнего поясов из досок. При строительстве стропильной системы очень важно рассчитать возможные нагрузки.