Деревянный дом сегодня пользуется большой популярностью среди многочисленных застройщиков. И это несмотря на то, что стоимость таких строений может намного превышать цену дома из современных материалов, а сравнение достоинств не всегда на стороне деревянных строений. Один из недостатков – деревянные дома дают естественную усадку, а это увеличивает общее время выполнения строительных работ. Дело в том, что некоторые архитектурные конструкции можно строить только на стабильных несущих упорах, а фасадные стены из бруса примерно год изменяют свои размеры, это правило касается и крыши.
крыши деревянного дома
Перечень элементов ее конструкций зависит от типа стропильной системы. Какие стропильные системы рекомендуется использовать для деревянного дома?
Стропильные системы деревянного дома
Деревянные дома редко имеют большие размеры и этажность. Еще одна особенность таких строений – они постоянно немного изменяют линейные параметры из-за колебаний влажности пиломатериалов. Как следствие – к стропильным системам предъявляются повышенные требования по надежности, они должны компенсировать возможные колебания.
Чем сложнее крыша, тем больше у нее дополнительных элементов, а это в совокупности уменьшает ее прочность и надежность. Вывод – для деревянных домов не рекомендуется выбирать сложные многоскатные крыши.
| Тип стропильной системы деревянного дома | Эксплуатационные характеристики и технические параметры |
Односкатная | Встречается очень редко и только на небольших по размерам домах. Единственное заслуживающее внимания преимущество – простота конструкции. Но не все так однозначно. Площадь односкатной крыши всегда намного больше площади одного из скатов, а угол наклона меньше. Это значит, что нагрузки на элементы стропильной системы односкатной крыши существенно превышают нагрузки на скаты двускатной или вальмовой. Как следствие, для изготовления стропильной системы нужно брать более прочные и дорогие пиломатериалы, но часто и этого недостаточно, для увеличения прочности такой крыши нужно монтировать дополнительные упоры или прогоны. Чем больше элементов крыши – тем она сложнее вне зависимости от названия и вида, единственное преимущество исчезает. |
Двускатная простая | Наиболее часто используемый вариант конструкции крыш деревянных домов. По всем показателям занимает одну из лидирующих позиций, традиционная конструкция крыши деревянных строений. |
Двускатная ломаная | По техническому устройству несколько сложнее обыкновенной двускатной. Преимущество – увеличиваются размеры чердачных помещений. Часто именно такая конструкция применяется для мансардных помещений. |
Четырехскатная | Сложная конструкция крыши, используется на больших по площади фундамента домах. Имеет несколько разновидностей, но они ставятся только на эксклюзивных индивидуальных сложных проектах. Самостоятельно построить такие стропильные системы невозможно, нужно делать точные расчеты и иметь большой практический опыт выполнения подобных работ. Желательно доверять такие крыши профессиональным строительным компаниям. |
Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °
Особенности конструкции четырехскатной крыши
Все типы крыш могут быть теплыми или холодными. Рассмотрим более подробно, из каких отдельных элементов состоит конструкция крыш.
Что лучше — бревна, брус или доски?
Стропильная система обязана быть прочной, но не тяжелой. Конечно, для несущей основы кровли крупных промышленных зданий и многоэтажек, приходиться использовать металл или железобетон. А для обычных частных домов – это ненужное излишество. Стропила в этом случае делают деревянными – из досок, бруса (обычного или клееного), бревен.
Бревна используются редко, исключительно для срубов. Этот материал слишком увесистый, требующий от плотника высокого профессионализма и способности выполнять сложные врубки в местах креплений.
Брус – самый лучший вариант, из которого можно смонтировать прочные и долговечные стропила. Единственный недостаток бруса – высокая цена.
В качестве замены брусу часто используют более дешевые доски, толщиной минимум 40-60 мм. В список их преимуществ также можно включить небольшой вес, удобство в монтаже и высокий запас прочности.
К выбранному пиломатериалу предъявляют следующие требования:
- Минимально допустимые сорта древесины — 1-3. Наличие сучков допускается в небольшом количестве (лучше обойтись вообще без них!), не более трех сучков, высотой до 3 см, на 3 м.п. Трещины также допустимы, но они не должны пронизывать древесину насквозь, их длина не может превышать половину длины материала.
- Допускается использовать высушенную древесину с влажностью до 18-22%. Если эти показатели будут выше, стропила, по мере высыхания, могут потрескаться или выгнуться и потерять свою форму.
- Несущие части стропильной системы выполняют из материала, толщиной от 5 см, шириной от 10-15 см.
- Длина элементов из хвойных пород — до 6,5 м, а из твердых лиственных – до 4,5 м.
- Все деревянные части стропил, до начала эксплуатации, должны быть обработаны защитными составами, предотвращающими их гниение, возгорание и повреждение насекомыми-древоточцами.
Общие требования к стропильным системам
Крыша любого дома, вне зависимости от ее конструкционных особенностей, должна отвечать требованиям строительных норм и правил.
Устойчивость к постоянным и временным нагрузкам
Во время проектирования конструкции принимаются во внимание существующие в регионы снеговые и ветровые нагрузки, вес кровельных материалов, эпюры распределения усилий по узлам и т. д. При этом архитекторы обязательно используют коэффициент запаса прочности, для крыш деревянных домов он установлен не ниже 1,4. Это вызвано тем, что не все материалы могут отвечать расчетным показателям по прочности, возможны определенные отклонения от технологии и т. д. Кроме того, деревянные дома имеют колебания линейных размеров, стропильная конструкция должна их компенсировать за счет повышения устойчивости.
Нагрузка на стропильную систему
Минимально возможный вес
Чем меньше нагрузка на фундамент, тем надежнее строение. Крыша на деревянном доме должна противостоять динамическим и статическим усилиям и при этом иметь минимальный вес. Во время расчета конструкции определяется оптимальный вариант сечения несущих элементов. В целях понижения веса может уменьшаться сечение стропильных ног (именно они в основном влияют на вес конструкции) за счет установки различных упоров и распорок. Уменьшение веса конструкции крыши одновременно приводит к понижению ее сметной стоимости.
Качество пиломатериалов
Для изготовления стропильной системы крыши надо использовать пиломатериалы не ниже первого сорта. Дерево – уникальный живой материал, невозможно найти две доски одного и того же сорта с абсолютно одинаковыми техническими параметрами. Каждая имеет свое количество и расположение сучков, пороки естественного развития, незначительные трещины и отклонения по размерам. К подбору досок и брусьев для крыши надо подходить очень внимательно, делать ревизию пиломатериалов перед тем, как использовать их. Все отбракованные материалы можно применять для строительства неответственных или ненагруженных конструкций деревянного дома.
Пиломатериалы
Цены на различные виды бруса
Брус
Кровельные покрытия
Выбор кровельного материала – важная составляющая проектирования крыши, к нему надо подходить со всей возможной ответственностью.
Современная промышленность предлагает ряд материалов с самыми разными характеристиками. Они заметно разнятся между собой, чтобы не ошибиться при выборе, надо учитывать следующие критерии:
- масса готового перекрытия;
- надежность материала;
- долговечность готовой кровли;
- эстетика и соответствие стилю соседних построек.
Еще одна характеристика, на которую нельзя не обратить внимания, – цена. Каждому хочется сэкономить, но в случае кровли лучше переплатить за изделие именитого производителя, чем уже через год снова браться за инструмент.
Ассортимент кровельных материалов широк. Для каждого проекта можно выбрать оптимальный вариант, полностью соответствующий пожеланиям владельца:
- шифер. Используется не один десяток лет и до сих пор востребован. Имеет достаточную прочность, защищает от осадков, выдерживает большую массу снега. Это плюсы, но есть и минусы. Шифер сам по себе тяжелый, он требует надежной стропильной системы, также нельзя не отметить устаревший вид созданной с его помощью кровли;
- металлопрофиль. Хорошая замена шиферу, имеет меньший вес при сопоставимых показателях надежности. В продаже большой выбор фактур и расцветок, единственный минус – плохая звукоизоляция.
- керамическая черепица. Позволяет сделать оригинальную крышу для стильного дома. Материал долговечный, но имеет высокую цену, монтаж требует опыта, а стропильная система должна выдерживать внушительную массу;
- металлочерепица. Оцинкованный металлический лист с защитным покрытием. Материал универсален, просто укладывается, в продаже множество расцветок, имеет большой срок службы;
- ондулин. Листовой материал, пропитанный битумными составами с полимерными добавками. Листы укладывают внахлест, в качестве основы может использоваться сплошная обрешетка из фанеры, допускается укладка поверх старой кровли.
Еще одним материалом, который нельзя не упомянуть, рассматривая кровлю деревянного дома, является собственно дерево. Внутреннее устройство деревянных кровель полностью аналогично кровле других типов, но особенности материала позволяют создать по-настоящему уникальный дом.
Для изготовления деревянной кровли используют тес, щепу, дранку или лемех (дощечки одинаковой формы с фигурным нижним срезом).
Из каких элементов состоит конструкция крыши деревянного дома
Существует большое разнообразие типовых стропильных систем, но каждый мастер вносит свои изменения с учетом конкретных особенностей здания и наличия сортамента пиломатериалов.
Мауэрлат
Используется как несущая конструкция пяток стропильных ног, изготавливается из бруса 100×100 мм. Если нет бруса, то для мауэрлата можно использовать двойные доски толщиной 50 мм. В срубах не применяются, функцию мауэрлата выполняет верхний венец. Для увеличения устойчивости фиксируется к нижним венцам металлическими шкантами. В каркасных деревянных домах этот элемент конструкции стропильной системы устанавливается, он позволяет равномерно распределять точечные нагрузки по всему периметру несущих стен и предупреждает прогиб непрочного обвязочного верхнего пояса.
Мауэрлат
Стропила
Главный элемент конструкции крыши, формирует ее геометрию и внешний вид. Стропильные ноги воспринимают на себя все нагрузки, в том числе и вес кровельных покрытий. Чаще всего изготавливаются из досок 50×150 мм, шаг стропильных ног рассчитывается индивидуально или может быть стандартным. Стандартный шаг применяется в тех случаях, когда планируется строить теплую крышу. Делается это для упрощения и ускорения процесса монтажа кровельного пирога. Дело в том, что все утеплители, вне зависимости от материала изготовления, имеют ширину 60 см. Стандартный шаг стропильных ног в пределах 57–58 см, что позволяет сразу устанавливать в ниши утеплители без предварительной подгонки размеров.
Стропила
Для стропил нужно выбирать только качественные доски, если длины недостаточно, то их разрешается наращивать.
Сращивание стропил по длине
В зависимости от длины стропил, типа кровельной системы и климатической зоны расположения здания подбираются варианты и места установок прогонов, упоров и раскосов. Пятки стропильных ног могут фиксироваться к мауэрлату или верхнему венцу жестко или при помощи специальных соединений, позволяющих совершать возвратно/поступательные движения во время усадки и изменения линейных параметров деревянного дома.
Прогоны
Служат точкой упора длинных стропильных ног, не позволяют стропильной системе прогибаться под воздействием различных усилий. Очень часто применяются в мансардных крышах, за счет них удается существенно увеличить высоту жилых помещений.
Прогоны изготавливаются из бруса, вертикальные ноги упираются о несущие конструкции дома. В зависимости от места монтажа могут быть боковыми или коньковыми.
Прогон — деревянный брус, с назначением поддерживать стропила (не дать им прогнуться)
Затяжки
Специальные балки, устанавливается специально для упора стропильных ног в случае отсутствия мауэрлата. Затяжки одновременно служат потолочными балками перекрытия. Изготавливаются из бруса 100×100 мм или досок 50×100 мм. Снимают распирающие нагрузки со стен деревянного дома, рекомендуются к использованию во время капитального ремонта старых строений. Затяжки значительно повышают устойчивость конструкции крыши, к ним могут дополнительно фиксироваться нижние части вертикальных опор.
Затяжка стропилы
Жесткое защемление коньковой балки между двумя стропильными затяжками. Такой узел соединения стропил обеспечивает высокую жесткость стропильной системы
Стойки
Монтируются в вертикальном положении, принимают на себя изгибающие нагрузки на стропила. Количество и расстояние между стойками рассчитывается индивидуально для каждой конструкции крыши. Элементы изготавливаются из бруса 100×100 мм, в верхней части делается косой запил с таким расчетом, чтобы упор был по всей поверхности. Для исключения скольжения применяются специальные методы фиксации или набиваются упорные доски.
Стойки
Подкосы
Могут работать самостоятельно или в паре со стойками, упираются о стропильные ноги под прямым углом. Целесообразность установки подкосов определяет опытный кровельщик. Если планируется использовать чердачные помещения под мансарду, то подкосы не делаются – они значительно уменьшают свободное пространство. Удерживают относительно небольшие нагрузки, могут изготавливаться из таких же досок, как и стропильные ноги.
Подкосы
Растяжки
Соединяют две стропильные ноги в единую ферму, противодействуют распирающим усилиям. Растяжки работают на растяжение, что позволяет применять для них тонкие доски. Дело в том, что доски на растяжение работают значительно лучше, чем на сжатие.
Растяжки и другие элементы на схеме
Лежень
Продольная балка посредине коробки деревянного дома. Рекомендуется устанавливать в тех случаях, когда конструкция стропильной системы требует прогона под коньком. Элемент может быть цельным или наращенным, материал изготовления – брус 100×100 мм. Лежень обязательно должен располагаться над несущими перегородками деревянного дома, об него упираются нижние части вертикальных стоек конькового прогона.
Лежень на схеме
Обрешетка
Цены на OSB (ориентированно-стружечные плиты)
OSB (ориентированно-стружечные плиты)
Тип зависит от кровельных материалов. Под мягкие покрытия деревянных домов делается только сплошная обрешетка из плит ОСП или клееной фанеры, есть варианты изготовления сплошной обрешетки их обрезных досок. Но они применяются очень редко – дорого, долго и сложно.
Под металлические или штучные кровельные материалы обрешетка делается из необрезных или обрезных досок и реек. Шаг обрешетки подбирается с учетом технических параметров покрытий.
Стыковать элементы обрешетки по длине следует на стропиле, закрепляя каждый из концов гвоздями или скобами
Контробрешетка
Этот элемент конструкции стропильной системы устанавливается только для теплых крыш с утеплителем из минеральной ваты. Задача контробрешетки – обеспечивать эффективную естественную вентиляцию подкровельного пространства.
Схема устройства кровли
Минеральная вата очень негативно относится к увеличению показателей относительной влажности, показатели ее теплопроводности увеличиваются в разы, эффективность утепления существенно понижается. Кроме того, длительный контакт влажной минваты с деревянными конструкциями стропильной системы становится причиной появления гнилостных процессов со всеми негативными последствиями. Никакие самые современные парозащитные барьеры не могут полностью исключить проникновение пара в вату. Для удаления требуется вентиляция, но не накрывать утеплитель нельзя, холодный ветер выдувает теплый воздух, что также понижает показатели теплосбережения. Для решения проблемы используется специальная ветрозащита, позволяющая испаряться влаге и защищать минвату от ветра. Влага должна постоянно удаляться, для этого и делается контробрешетка. Между ветрозащитой и кровельными материалами есть продухи, процесс естественной вентиляции эффективно удаляет испарившуюся из минеральной ваты влагу.
Ветрозащитная пленка
Цены на ветрозащитные мембраны
Ветрозащитная мембрана
Кобылки
Применяются для экономного увеличения длины стропильных ног. К толстым доскам прибиваются тонкие, они не несут значительных нагрузок. За счет удлинения стропилин удается увеличить защиту фасадных стен деревянного дома, отрегулировать параметры карнизного свеса.
Кобылки
Общие правила сооружения такой кровли
Деревянные кровли укладывают только на скатные крыши, уклон которых не может быть меньше 80% или 45º. Это необходимо, чтобы на покрытие не задерживались осадки, создавая угрозу чувствительной к влаге древесине. Указанный предел допускается в возведении тесовых крыш. Под укладку шинделя или гонта рекомендовано возводить более крутые конструкции.
Недопустим прямой контакт древесины и строительных конструкций из асфальтового или цементного бетона. В случае если соприкосновение неизбежно, между элементами из древесины и бетонным основанием должна устраиваться гидроизоляция.
Важно учесть, что деревянная кровля не обладает стабильностью. То есть при намокании от обильных дождей, в период снеготаяния или традиционного увеличения атмосферной влажности в межсезонье деревянные элементы набухают, а при уменьшении влажности сокращаются в размерах. Причем указанные подвижки происходить могут на протяжении десятилетий, а не первые год-два после устройства.
По принципу действия кровля из деревянных элементов схожа с еловой или кедровой шишкой. При выпадении обильных осадков ее «чешуйки» стремятся перекрыть как можно больше пространства, чтобы исключить проникновение воды внутрь.
Сжимаясь в сухую погоду, они открывают естественные пути проветривания для вывода из-под себя излишка влаги. В результате описанного движения под деревянной кровлей не образуется конденсат, она отлично проветривается и превосходно защищает постройки от осадков.
Укладка деревянных дощечек производится с перекрытием каждого элемента, т.е. с накладкой вышележащей детали ни нижнюю так, чтобы у стекающий сверху по скату воды не было вообще никакой возможности просочиться под кровлю. Для ускорения стока на тесе и шингласе, к примеру, выбираются продольные канавки.
Подытожим вышеизложенную информацию. Грамотно устроенная крыша с деревянным покрытием должна обеспечивать:
- Безупречную защиту от проникающей сверху атмосферной воды. Она формируется за счет набухания и смыкания кромок элементов при увлажнении, а также за счет многослойной системы самого деревянного покрытия.
- Беспрепятственную вентиляцию. Свободное прохождение воздушных потоков создается во время сокращения размеров деревянных черепичин и наличия многочисленных каналов для течения воздушных потоков.
- Безукоризненный сток воды по скатам. Безостановочный отвод воды создается особой технологией укладки деревянной черепицы и выработкой на ее поверхности бороздок для стока.
Однако в технологиях устройства есть существенные отличия, с которыми следует разобраться домашним умельцам и хозяевам эко-домов, желающим обзавестись крышей с приоритетным в экологическом и эстетическом смысле деревянным покрытием.
Наслонные и висячие крыши деревянных домов
Висячие крыши
Используются только для небольших домов. Особенность таких конструкций – стропильные ноги упираются только о верхний венец или мауэрлат, а в коньке между собой. Дело в том, что дом не имеет внутренних несущих стен, позволяющих устанавливать надежные вертикальные упоры или горизонтальные прогоны. Для недопущения распирания стропилины фиксируются стяжками.
В некоторых случаях в качестве упора могут служить балки потолочного перекрытия. Но так поступать следует очень осторожно и только в том случае, когда прочность балок позволяет выдерживать дополнительные нагрузки.
Висячие крыши
Схема — стропила со скользящей опорой и пропилами
Крыша с висячими стропилами
Практический совет. Если возникает крайняя необходимость делать вертикальные опоры на затяжках, то изготавливать их надо из нескольких скрепленных между собой тонких досок, установленных на ребро. Такие конструкции имеют существенно большее сопротивление на изгиб, чем брус такой же ширины.
Наслонные крыши
Монтируются на больших строениях, дополнительная жесткость стропильной системы обеспечивается за счет подкосов или горизонтальных прогонов, установленных на лежне.
Наслонные крыши
Наслонные стропила
Соединительные элементы для стропильных систем
Раньше конструкции собирались на обыкновенных гвоздях и скобах, отдельные элементы соединялись в запил. Это довольно трудоемкие работы, требуют практических навыков. В настоящее время редко можно встретить мастеров, использующих старые технологии, промышленность выпускает большой выбор металлических креплений, упрощающих и облегчающих процесс строительства крыши.
| Наименование соединительного элемента | Назначение |
| Держатель стропильной ноги | Предназначен для крепления стропильной ноги к верхнему венцу или мауэрлату. В зависимости от особенностей конструкции обеспечивает жесткое или плавающее соединение. Плавающее соединение позволяет стропильным ногам во время усадки дома скользить, при этом не появляются непредусмотренные напряжения в узлах стропильной системы, она сохраняет все свои первоначальные параметры. Жесткий держатель стропильной ноги используется в тех случаях, когда вероятность усадки деревянного дома минимальная. |
| Опора бруса | Элемент дает возможность соединять два бруса под прямым углом, при этом нет надобности делать соединение в полдерева. Надо помнить, что все соединения такого типа заметно уменьшают несущие способности элементов. Чем больше их запиливать, тем тоньше становится балка или доска, соответственно, отрезанная часть не работает. |
| Крепежные уголки | Могут быть равносторонними и разносторонними, обыкновенными и усиленными. Наиболее часто используемые крепежные элементы, универсального назначения. Могут применяться как самостоятельные элементы или в дополнение к другим методам фиксации. |
| Угловой соединитель | Фиксирует положение двух примыкающих плоскостей конструкции, работает на разрыв. |
Детали для крепления стропил
Способы крепления стропильных ног
Кроме этих стандартных соединительных элементов, могут применяться шпильки для соединения верхней части стропильных ног. Такое соединение имеет одну степень свободы, что позволяет компенсировать колебания размеров деревянного дома.
Схема конькового соединения стропильной системы
Соединение стропил в коньковой части
Соединение стропил металлическими накладками и болтами
Практический совет. Если правильно соединять несущие конструкции крыши, то обыкновенные гвозди по надежности ничем не уступают современным элементам. Кроме того, вбить несколько гвоздей намного проще и быстрее, чем вкручивать в каждую балку или доску по 5–8 саморезов.
И еще один нюанс. Количество саморезов должно быть в разумных пределах. Если их очень много, то прочность пиломатериалом заметно уменьшится, они могут расколоться даже при относительно небольших усилиях.
Количество саморезов должно быть в разумных пределах
Цены на различные виды крепежа для стропил
Крепеж для стропил
Изготовление своими руками
Рассмотрим основные этапы обустройства на примере обычной системы с наклонными брусьями.
- Чтобы рассчитать длину стропил, вначале надо измерить дом. Проще всего это сделать с помощью лазерного дальномера. Просто наведите инструмент на один конец стены и нажмите кнопку. Затем наведите дальномер на дальний конец той же стены и снова нажмите кнопку. Расстояние отобразится на индикаторе прибора.
Если у вас нет лазерного дальномера, можно применить и обычную рулетку. Когда строится небольшое сооружение, можно обойтись и без замеров. - Далее определяется длина каждого из общих стропил. Значение измеренной ширины дома делится на 2 и от полученного значения отнимается ширина коньковой доски. Затем рассчитывается уклон крыши.
Для расчета длины каждого стропила можно использовать онлайн-калькулятор кровли, например, этот. - Для стропил на коротких торцах дома из общей длины здания необходимо вычесть длину коньковой доски. Результат укажет длину каждого из продольных стропил.
- Размечаем места, где на общих стропилах нужно вырезать пазы. Для этого намечаем карандашом наклонную отвесную линию на деревянном брусе, чтобы найти место, где необходим гребневой надрез. Потом сделаем отметку под выемку.
- Отметим месторасположение щели, которую нужно вырезать, чтобы брус мог поместиться поверх стены. Место среза размечаем на всех элементах, для обеспечения точности замеров используем отвес.
- Отрезаем все стропильные брусья в размер, первый из них используем в качестве эталона по длине. Количество стропильных досок должно быть достаточным, чтобы они располагались не далее 500 мм друг от друга. Все пропилы должны быть параллельны стене и допускать выступ стропил на крышу не менее 200 мм.
- Теперь можно приступать к сборке системы. Для этого последовательно прикрепляют 4…6 центрирующих стропил и поднимают коньковую балку на место её установки в верхней части крыши. Для монтажа коньковой балки устанавливают 4…6 общих стропил в назначенных местах (вдоль двух самых длинных стен) и надежно прибивают их к стене. Теперь коньковую балку можно поднять на нужную высоту.
- Следующий шаг – фиксация конькового бруса: его надо прибить между центрирующими деталями. После этого устанавливается ещё несколько обычных стропил, которые прибиваются к стенам. Эти элементы будут поддерживать балку конька. При установке и креплении вам потребуются 2…3 помощника, которые должны придерживать центрируемые конструкции.
Аналогичным образом ведётся сборка и остальных составляющих стропильной системы (обычно вдоль короткой стены дома устанавливают только один стропильный брус). Собранная конструкция должна держаться самостоятельно от конькового бруса.
