Виды и конструкция стропильной фермы
Крыша здания является не только важным элементом его конструкции, но и существенно влияет на внешний вид и долговечность всего объекта. Создавая устойчивую опору для кровельного покрытия, необходимо учитывать его форму и вес, требования к теплоизоляции, а также тип и расположение элементов, проходящих через его поверхность - дымоходы или мансардные окна.
Из этой статьи вы узнаете:
• Какие бывают типы кровельных конструкций?
• Какой материал подходит для стропильной фермы?
• Как собрать ферму крыши?
• Какие ошибки распространены при установке стропильной фермы?
Кровельные конструкции
Чаще всего односемейные дома покрывают покатой крышей на основе деревянной конструкции, называемой стропильной крышей. Конечно, каждый архитектурный и строительный проект включает подробное описание конструкции крыши, и любые изменения в ней, например, другое расстояние или поперечное сечение конструктивных элементов, следует согласовывать с проектировщиком.
Тип стропильной конструкции (конструкции крыши) зависит от пролета и формы кровли, и на практике используются в основном две конструкции: стропильная балка и прогоны-щипцы, которые относятся к так называемым столярным конструкциям, разработанным в ограниченном объеме.
Стропильная балочная ферма применяется для коротких пролетов и отличается отсутствием промежуточных опор - вся конструкция опирается на балки - кладку кирпичной кладки поверх внешних стен дома. Такая конструкция позволяет беспрепятственно использовать пространство под крышей, а воротниковая балка, соединяющая стропила, также может служить несущей конструкцией для перекрытия самого высокого этажа, либо установки мансардных окон в скате крыши.
Конструкция прогона-ключа позволяет перекрыть здание с большим пролетом, но требует дополнительных опор в виде колонн или стен. Так называемые прогоны, то есть балки, обеспечивающие дополнительную опору для стропил. Эти дополнительные опоры ограничивают свободу дизайна интерьера и требуют гарантии достаточной прочности потолка в месте его установки.
Часто на одном здании могут появиться обе основные конструкции, они покрывают разные ее части - иногда вместо традиционных столярных ферм так называемые инженерные сооружения в виде готовых сборных балок, состоящих из плоских или пространственных несущих элементов.
В основном такие решения используются в домах с неиспользуемой мансардой, так как сборные элементы с решетчатой конструкцией имеют большую высоту, что значительно уменьшает полезную площадь помещений.
Материал для стропильной фермы
Большинство кровельных конструкций изготавливают из пиломатериалов хвойных пород - сосны, ели, реже лиственницы в виде досок, реек, бревен, бруса. Древесина не является однородным материалом и часто имеет дефекты, существенно влияющие на ее прочность, поэтому для применения в конструкциях она должна соответствовать классу прочности, указанному в проекте.
В настоящее время массивная древесина для использования в конструкциях должна иметь маркировку CE и соответствовать одному из классов качества согласно новой маркировке - чаще всего C24, C27 или C30. Пиломатериалы необходимо просушить (влажность ниже 20%) и пропитать, желательно методом давления.
Стропила и балки, приобретенные на лесопилке, должны быть немного длиннее, чем указано в списке, что позволит адаптировать их к реальным размерам. Также стропильную конструкцию можно заказать в специализированной компании, которая после обмера здания изготовит из нее готовые, раскроенные по размеру и заточенные элементы. Такое решение ускоряет сборку кровли, а элементы заводской подготовки обеспечивают точность исполнения и высокую прочность конструкции.
Монтаж стропильной фермы
Монтаж фермы обычно выполняется специализированными бригадами, так как для более сложных конструкций необходим многолетний опыт. Слаженная бригада за 3-4 дня собирает среднюю конструкцию и кладет толь. Элементы подготавливаются на уровне земли с использованием шаблона из досок, что облегчает изготовление повторяемых ферм.
В различных частях России используются региональные методы изготовления столярных соединений, но все чаще и чаще используются стальные соединения, чтобы облегчить выполнение соединений и повысить их прочность.
Из-за большой трудоемкости классические соединения типа «ласточкин хвост» или прокачка, практически, не выполняются. Однако обычно используемые крепежные детали не являются полностью несущим элементом и только стабилизируют соединение, а силы передаются посредством прямого контакта деревянных элементов.
Частые ошибки при установке стропильной фермы
Одна из самых частых ошибок - крепление опалубки, плит OSB непосредственно к стропилам (иногда непосредственно к паропроницаемой пленке), если впоследствии будет утепляться кровля.
Такая обшивка, чаще всего покрытая битумом, на которую в дальнейшем будет укладываться внешнее кровельное покрытие (металлочерепица, черепица или черепица), препятствует испарению влаги из слоя теплоизоляции, что приведет к гниению элементов кровли.
При укладке такой обшивки ее всегда следует отодвигать от стропил с помощью крепежных контробрешеток FWK, а также создавать вентиляционный зазор в опалубке в коньке.
Стыки деревянных элементов конструкции крыши должны прилегать друг к другу по всей контактной поверхности. Слишком маленькая площадь может привести к расколу одного из элементов вдоль волокон древесины или деформации фермы под нагрузкой.
В случае плохой посадки стыка вставьте клиновую шайбу, чтобы выровнять контактную поверхность. Использование только дополнительных столярных муфт не гарантирует повышения прочности соединения, так как силы, передаваемые гвоздями, могут быть недостаточными для стабилизации такого соединения.
Дымоходы и вентиляционные каналы размещаются перед изготовлением стропильной фермы, по крайней мере, до поверхности крыши. Это позволит избежать проблем, когда дымоход в дальнейшем «попадет» в конструкцию крыши, и возникнет необходимость его доработки.
Элементы конструкции крыши не должны опираться на дымоход из соображений противопожарной защиты и устойчивости фермы. Правила требуют, чтобы открытые легковоспламеняющиеся элементы конструкции (дерево) были удалены от дымохода на расстояние не менее 30 см.
Это расстояние можно уменьшить до 15 см, если обшить дерево штукатуркой на сетке или гипсокартоном толщиной 2,5 см. В случае сборных дымоходов с теплоизоляцией расстояние до легковоспламеняющихся элементов указывается в технической документации на изделие.
В местах, где будут устанавливаться мансардные окна, стропила следует расставлять по ширине планируемых окон. В случае значительных отличий в размерах в этих местах производятся замены или вставляются дополнительные перекладины.
Если конструкция крыши основана на опорах, опирающихся на потолок, то в местах их установки земля должна быть достаточно прочной. Поэтому их нельзя свободно перемещать, а в случае замены конструктору необходимо будет проверить прочность потолка и, при необходимости, спроектировать необходимое армирование. Кроме того, удаление колонны требует консультации со строителем, который проверит, можно ли заменить поддерживаемую прогон, например, стальной балкой большей прочности.
При креплении настенного покрытия к ободку анкеры следует располагать так, чтобы они не мешали ходу стропил. Если стропила ударится о точку крепления, выполнить правильное соединение будет сложно.
Ферму крыши без целевого покрытия или кровли нельзя оставлять на долгое время, так как она может быть повреждена при сильном ветре. Минимальная безопасность будет заключаться в так называемых ветровых балках - косых досках, соединяющих все стропила.
Если принимается решение оставить открытый карниз крыши (без потолочного перекрытия), перед установкой стропильного каркаса видимые концы стропил и обшивки, а также выступающие части стеновых досок должны быть заклеены и покрыты, например, лаком. После сборки фермы их эстетическая отделка будет очень сложной.