Кровля из дерева: особенности проектирования, строительства и эксплуатации. Конструкционные элементы в составе стропильной системы

Традиционные скатные деревянные кровли используются с давних пор, но,несмотря на засилье искусственных материалов, не становятся менее популярными. Именно благодаря уникальности природных материалов, их экологичности и простоты в монтаже, застройщики все чаще предпочитают использовать дерево при строительстве собственных домов и дачных строений.

Особенности природных материалов

Есть немало причин, по которым деревянные кровельные системы предпочитают конструкциям, возведенным из других материалов.

• Во-первых, древесина отличается меньшим весом, в сравнении с бетоном и металлоконструкциями. Это позволяет снизить нагрузку на несущие стены и обойтись строительством менее заглублённого и менее массивного фундамента.
• Во-вторых,пиломатериалы отличает простота механической обработки, что в сочетании с небольшим весом, позволяет строить стропильную систему своими руками без использования спецтехники.
• В-третьих,готовые деревянные конструкции кровли отличаются меньшей себестоимостью,что благоприятно сказывается на формировании бюджета,необходимого для всего строительства.

Впрочем, наряду с вышеперечисленными преимуществами использования конструкций, построенных из пиломатериалов, есть некоторые моменты,которые необходимо учесть до начала строительных работ:

• Пиломатериалы подвержены негативному воздействию биологических факторов. То есть,если древесину должным образом не защитить,в ее толще появятся насекомые,питающиеся целлюлозой,и это создаст угрозу для прочности стропил, лаг и прочих конструкционных элементов.

Кроме того, дерево как материал органического происхождения является оптимальной средой для жизнедеятельности грибковых колоний,включая плесень. Это также негативно сказывается на состоянии стропильной системы, так как приводит к ее загниванию.

• Использование древесины естественной влажности для сборки стропильной системы приводит к тому, что в процессе высыхания или увлажнения отдельные конструкционные элементы незначительно изменяются в типоразмерах и деформируются, что негативно сказывается на целостности и прочности всей системы.

В этой статье мы ответим на ряд актуальных вопросов, в числе которых:

• Как подготовить материалы для по сборки стропильной системы, чтобы обеспечить долговечность кровли?
• Какие требования предъявляются к проектированию кровель с деревянными стропильными системами?
• Какова инструкция строительства крыш?

Выбор и подготовка строительных материалов

Чтобы деревянная стропильная кровля отличалась достаточной прочностью, необходимо с особой ответственностью подойти к подбору пиломатериалов.

Итак, что целесообразно использовать и какие требования предъявляются к строительным материалам?

• Во-первых,предпочтение следует отдавать тем породам древесины, которые отличаются высокой плотностью. Плотная структура древесины — это признак прочности и высокой устойчивости к механическим нагрузкам. Кроме того, высокая плотность пиломатериалов препятствует негативному воздействию биологических факторов.
• Во-вторых, выбранная древесина не должна относиться к твёрдым породам. К примеру, дубовый брус труден в обработке своими руками и кроме того, много весит.
• В-третьих, при выборе следует обратить внимание на наличие сучков, смоляных карманов и прочих дефектов. Чем меньше этих дефектов будет на выбранных пиломатериалах, тем проще будет построить стропильную систему и тем дольше она прослужит по назначению.

Важно: Среди прочих поверхностных дефектов особое внимание следует уделить синеве и потемнениям. Если на поверхности древесины есть пигментные пятна, то это верный признак грибковой инфекции,вывести которую будет непросто.

• В-четвертых,приобретённые пиломатериалы должны быть сухими. Малая степень влажности говорит о том, что пиломатериалы в конструкции стропильной системы не деформируются.
• В-пятых,подобранные пиломатериалы должны быть ровными. Нередко из-за неправильного складирования брусья и доски сгибаются, что также оборачивается дополнительными трудностями при строительстве.

Итак, какую категорию строительных материалов выбрать?

Наибольшая прочность и устойчивость к воздействию биологических факторов свойственна клееному брусу. Такой брус клеится из множества ламелей.

Кроме того,эти пиломатериалы суше обычной древесины и в обязательном порядке подвергаются обработке антисептиками.Но цена клееного бруса высока.

Если в качестве строительных материалов выбраны обычные обрезные брусья и доски, их следует должным образом защитить от факторов внешней среды. Для этого на поверхность древесины наносятся пропитки глубокого проникновения укрепляющего и обеззараживающего действия.

Для того чтобы деревянную конструкцию сделать негорючей, ее поверхность обрабатывается составами,содержащими антипирены. Подробнее о защитной обработке пиломатериалов вы сможете прочитать в соответствующих статьях на нашем портале.

Расчет нагрузок при проектировании

Какими должны быть чертежи деревянной кровли и каким требованиям они должны отвечать?

Перед тем как спроектировать и рассчитать систему стропил, потребуется определиться с интенсивностью нагрузок, оказывающих влияние на кровлю на протяжении всей эксплуатации.

Среди этих нагрузок отметим следующее:

• Постоянные нагрузки — перманентно воздействуют на кровельную систему. Причиной возникновения этих нагрузок является вес кровельных гидроизоляционных и теплоизоляционных материалов, вес обрешетки и прочих конструкционных элементов.
• Переменные нагрузки воздействуют сезонно, провоцируются климатическими факторами (атмосферные осадки и ветровые потоки).
• Особые нагрузки – провоцируются климатическими факторами,характерными для того или иного региона (ураганы, штормовые ветра и т.д.).

Расчет нагрузки на стропила осуществляется с учетом следующих структурных элементов кровли:

• Обрешетка – собирается из обрезной доски с толщиной не менее 2,5 см. В среднем, вес 1 м²обрешетки равен 15-20 кг.
• Слой теплоизоляционных материалов – в этом случае нагрузка рассчитывается в соответствии с типом используемого утеплителя.
• Гидро- и пароизоляция представляет собой плёночный материал, который отличается незначительным весом.
• Покрытие кровли отличается наибольшей весовой нагрузкой в сравнении с остальными структурными элементами. Впрочем, различные типы кровельных материалов характеризуются разным весом и можно подобрать подходящую модификацию.

Важно: Приобретая качественные кровельные теплоизоляционные и гидроизоляционные материалы, вы сможете найти необходимые сведения о весе на упаковке.

Суммируя данные всех ранее перечисленных материалов,рекомендуем прибавить к полученной сумме 10%, для того чтобы расчёт был выполнен с запасом. Традиционно,расчет деревянной кровли и последующее проектирование выполняется так, чтобы в итоге нагрузка на стропильную систему не превышал 50 кг на 1 м².

Теперь определимся с тем, как рассчитать снеговую нагрузку,которая представляет существенную важность для большинства регионов РФ.

Для простоты проведения расчетов применяется следующая формула F = P × k. В этой формуле F является полной снеговой нагрузкой, P – это вес снега из расчёта на 1 м², k – это корректирующий коэффициент. С параметрами снеговой нагрузки применительно к различным регионам вы можете ознакомиться в следующей таблице.

Конструкционные элементы в составе стропильной системы

Устройство деревянной кровли включает ряд конструкционных взаимосвязанных элементов,образующих стропильную систему.

Среди этих элементов отметим следующее:

• Мауэрлат – применяется для равномерного распределения нагрузки от кровли по несущим стенам дома.
• Стропильная нога – образует наклон кровельного ската. Угол наклона кровельного ската зависит от особенностей расположения стропильных ног.
• Кобылки — конструкционный элемент, который крепится в тех местах, где недостаточная длина стропильных ног.
• Прогон– элемент, отвечающий за фиксирование стропильных ног в их верхней части.
• Затяжка–этот элемент также отвечает за крепление стропильных ног.
• Стойки и подкосы- упираются об лежень и за счет этого обеспечивают прочность и стабильность стропил.
• Обрешетка- конструкция,собранная из обрезной доски или реек и закреплённая в верхней части стропил. Применение обрешетки позволяет обеспечить надежную опору для последующей укладки кровельного покрытия.
• Конек – эти деревянные узлы кровли отвечают за соединение двух скатов.
• Свесы – элементы,защищающие стены строительного объекта от попадания атмосферных осадков.

Особенности строения стропильной системы

Чтобы деревянная кровля в сейсмических районах была также долговечна, как и в обычной местности, необходимо правильно построить несущую конструкцию – стропильную систему.

Эта конструкция в традиционном двускатном исполнении имеет треугольную форму. Грамотный подход к устройству системы позволяет направить нагрузку от крыши не на потолочное перекрытие, а на несущие стены,которые в свою очередь передадут нагрузку фундаменту. В результате того, что нагрузка веса крыши направлена строго вертикально, то есть сверху вниз,она не оказывает негативного воздействия на конструкцию строительного объекта.

На сегодняшний день разработано множество конфигураций крыш, из которых можно выделить следующие модификации:

• Односкатная кровля – самая примитивная разновидность, в которой стропила образуют односторонний уклон. Такая модификация крыш оправдана при обустройстве небольших объектов (бань,хозяйственных построек,гаражей и т.д.). Уклон ската должен иметь угол не менее 20 градусов, иначе скопления снега могут привести к обрушению конструкции.

• Двухскатная кровля несколько сложнее в реализации, чем односкатный аналог, но угол наклона в данном случае менее критичен, так как нагрузка снега распределяется поровну.

• Четырехскатная крыша (вальмовая и ломанная) – сложная конструкция, которая оправдана если чердачное пространство будет использоваться в качестве жилого помещения.

Важно: Чтобы построенная вами крыша прослужила долгое время без необходимости в ремонте,потребуется вентиляция конструкции деревянной кровли.

Вентиляция может быть пассивной или активной:

• Пассивная система функционирует за счет разницы температуры воздуха,проникающего в технологические зазоры.
• Активная система вентиляции работает за счет вентиляторов, которые направляют потоки воздуха в нужном направлении.

Вывод

Теперь мы знаем, как устроена деревянная крыша на малоэтажных жилых домах. Остались какие-либо вопросы? Ответы на эти вопросы вы найдёте, посмотрев видео в этой статье.