Крыша дома твоего (стропильные конструкции). Часть 3

Многощипцовая крыша применяется для домов сложной конфигурации. Например, над квадратным зданием она образуется в результате пересечения двухскатных крыш под прямым углом. Возможно создание кровли и с большим количеством щипцов. Достоинство - выразительный внешний вид и перекрытие нескольких помещений одноуровневой кровлей. Недостаток - сложность исполнения.

Сводчатые крыши могут иметь круговые или параболические очертания (для частных домов являются редкостью).

Купольные и конические крыши применяются для перекрытия здания (или его частей), имеющего в плане круговые очертания. Могут напоминать по форме сферический купол, плоский или острый конус.

Материалы для стропильных конструкций

Основным материалом для изготовления стропильных конструкций в индивидуальном коттеджном строительстве по-прежнему остается дерево. Поэтому уже на стадии проектирования должны быть предусмотрены (а при эксплуатации строго соблюдаться) конструктивные и защитные мероприятия, продлевающие срок службы древесины.

К конструктивным мероприятиям относятся: устройство прокладок из водоизоляционных материалов в местах соприкосновения дерева с кирпичом, предотвращение протечек кровли, создание и поддержание в сохранности влагоизоляционного (со стороны кровли) и пароизоляционного (со стороны эксплуатируемых помещений) слоев, а также оборудование вентилируемых зазоров, которые обеспечивают удаление паров влаги потоком поднимающегося по этим зазорам воздуха. К защитным мероприятиям относится обработка древесины антисептиками или огнебиозащитными препаратами.

Нагрузки на стропила

Стропила воспринимают постоянные и временные нагрузки. К постоянным нагрузкам относятся собственный вес кровли, обрешетки, прогонов и стропил. К временным - снег, ветер, а также полезная нагрузка (если она есть). Расчетная величина снеговой нагрузки - 180 кг/м2 в горизонтальной проекции крыши. Образовавшийся снеговой мешок может увеличить этот показатель до 400-500 кг/м2. При уклоне кровли свыше 60° снеговая нагрузка в расчет не принимается. Расчетная величина ветровой нагрузки - 35 кг/м2 (нормы снеговой и ветровой нагрузок приведены для средней полосы, куда входит Подмосковье, по СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия").

Поправку на ветер вносят в расчеты стропил только при уклоне кровли более 30°. Величины перечисленных нагрузок могут корректироваться путем введения поправочных коэффициентов, учитывающих местные климатические условия. Собственный вес кровли и подкровельной конструкции определяется в соответствии с используемым материалом и размерами всего сооружения. Полезная нагрузка на стропила учитывается, в случае использования конструкции подвешенных (к стропильным фермам) потолков, или установленных на них водяных баках, вентиляционных камерах и т. д.

Конструктор проводит два расчета. Первый - по прочности (где гарантируется, что стропильная нога не сломается), второй - по деформации (где выясняется, насколько может прогибаться такая балка). Так, для мансардной конструкции величина прогиба стропила не должна превышать 1/250 от длины участка. Например, на длине 6 м прогиб может достигать 2 см. Вроде немного, но если превысить эту величину, деформация станет заметна невооруженным глазом. А при больших прогибах крыша может начать напоминать китайскую пагоду.

В прежние времена для изготовления элементов стропил применяли бревна или полубревна. На сегодняшний день большинство проектировщиков и строителей предпочитают использовать готовый прямоугольный брус с сечением, соответствующим расчетным нагрузкам, или доски сечением 50 × 150 (50 × 200) мм, которые при необходимости сплачивают. В ход идет в основном древесина хвойных пород (сосна, ель, лиственница) без пороков, с влажностью не более 18-22%.

В целях повышения жесткости и неизменяемости геометрии стропильных конструкций на отдельных участках вводят металлические элементы, например в качестве опор под наиболее нагруженные коньковые прогоны. Пролеты между металлическими частями заполняют деревянными элементами. Подобная комбинированная конструкция не только прочнее деревянной, но и позволяет деревянным стропилам работать по безраспорно-наслонной схеме.

Заказчик, как правило, не возражает против использования металла (русский человек любит, чтобы было попрочнее). Однако следует помнить, что с эксплуатацией комбинированной конструкции связаны определенные сложности. Дело в том, что из-за суточного перепада температур на металлической поверхности может образовываться конденсат, который приводит к загниванию примыкающих деревянных элементов. И здесь спасет только обработка деревянных стропил влагозащитными составами и применение пленочных гидроизоляционных материалов, изолирующих металл от дерева. Но и в этом случае за состоянием деревянных стропил необходимо постоянно следить, что возможно только при наличии чердака.

В мансардных конструкциях с металлом свои сложности, ибо он - отличный проводник холода. Следовательно, стандартный способ утепления (когда теплоизоляция укладывается между стропилами) может не подойти. Утеплитель должен быть уложен так, чтобы металлические части оказались либо снаружи его слоев, либо целиком внутри помещения (при этом все части кровельного "пирога" - кровельное покрытие, вентиляционный зазор, тепло-, влаго- и пароизоляция, внутренняя обшивка - окажутся снаружи). Оба способа имеют свои недостатки. В первом случае теряется довольно значительный объем помещения (за что боролись?!), во втором стропила приходится каким-то образом декорировать (вагонкой, гипсовыми листами, декоративными панелями и т. п.).

В некоторых случаях стропильную конструкцию целиком делают из металла. Такой вариант практичен: нет соприкасающегося с металлом дерева. Технология утепления та же, что и в предыдущем случае.

Изготовление стропильных конструкций

Как уже говорилось, стропильные конструкции могут быть деревянными, металлическими и комбинированными. Начнем с деревянных. Возможных путей их получения два: первый - заказать стропильные фермы в мастерской или на заводе, второй - изготовить их на месте.

Деревянные фермы в заводских условиях производятся в основном с применением металлических зубчатых (гвоздевых) пластин - МЗП. Их предлагают на нашем рынке фирмы MITEK FINLAND (Финляндия), Wolf System (Австрия), "ТЕХКОМПЛЕКТ" (Россия) и др. Сами пластины штампуются из оцинкованной или нержавеющей стали толщиной 1,2-2,5 мм. Стропильные конструкции с использованием подобных пластин изготавливаются на монтажно-прессовом оборудовании. Пластины ставятся по обе стороны соединения. Такая технология позволяет делать стропильные фермы для крыш практически любой сложности. Производиться могут как фермы целиком, так и их отдельные линейные компоненты, которые дособираются на стройплощадке.

Второй путь имеет два решения. Первое - это изготовление стропильной конструкции методом "паз-шип" или с применением гвоздей, скоб, болтовых и тому подобных соединений, а также хомутов. Самым распространенным, безусловно, является скрепление стропил гвоздями и скобами (но следует помнить, что по мере высыхания древесины такое соединение немного теряет в прочности и надежности). Болты позволяют этого недостатка избежать (правда, отверстия, которые под них сверлят, несколько ослабляют брус).

Второе решение - это крепеж деревянных элементов с помощью стальных штампованных фасонных деталей и саморезов. В Америке такая технология известна довольно давно, для нас же она в настоящий момент является новинкой. Например, фирма Wkret-met (Польша) предлагает коллекцию монтажных деталей самого разного назначения, а потому разной формы - от универсальных элементов (пластины, уголки) до сугубо специальных (подкосы, в том числе усиленные).

Сфера их применения определяется кругом технических проблем и творческой фантазией мастера. Задача создания сложной деревянной конструкции при этом низводится до уровня детского конструктора: заготовил брус нужного сечения и необходимой длины, закупил требующиеся металлические крепежные элементы и саморезы, а дальше, как говорится, винти на здоровье.