Стропильная система скатной кровли: сечение, шаг, мауэрлат, узлы

Стропильная система — это силовой каркас, который принимает на себя вес кровельного покрытия, снеговую и ветровую нагрузку и передаёт их на стены дома. Без прочной и правильно рассчитанной стропильной системы даже идеально уложенная черепица или металлочерепица не прослужит долго: крыша начнёт протекать, стропила будут прогибаться, а в худшем случае — обрушиваться под нагрузкой.

В предыдущей статье серии мы разобрали расчёт кровли сложной формы: как определить площадь скатов, обрешётку и нахлёсты доборных элементов. Теперь переходим к несущему каркасу — стропильной системе. Из этой статьи вы узнаете, как выбрать сечение стропил в зависимости от снеговой нагрузки и пролёта, какой шаг стропил оптимален для разных кровельных материалов, как связать стропила с мауэрлатом и выполнить основные узлы. В следующей статье будем укладывать гидроизоляцию и пароизоляцию, но без готовой стропильной системы это делать рано.

Статья рассчитана на частного застройщика, который строит дом или перекрывает крышу своими силами. Все рекомендации даны с привязкой к российским климатическим условиям и нормативам СНиП и СП.

Коротко: что важно понять

• Стропильная нога работает на изгиб — её сечение должно быть достаточным, чтобы выдержать расчётную нагрузку без прогиба более L/200 (L — пролёт в см).
• Сечение стропил выбирают по таблице в зависимости от снегового района, пролёта и шага стропил. Для средней полосы России (снеговой район III) при шаге 60 см и пролёте 4 м достаточно доски 50×150 мм.
• Мауэрлат — это обвязка по периметру стен, на которую опираются стропила. Для каменных стен его делают из бруса 100×150 или 150×150 мм, для деревянных — верхний венец сруба выполняет эту функцию.
• Шаг стропил определяется несущей способностью кровельного материала и сечением стропил. Для металлочерепицы рекомендуется шаг 60–90 см, для мягкой черепицы — 30–40 см (сплошной настил).
• Основные узлы: конёк, ендова, примыкание к стене, фронтонный свес — выполняются с подрезкой стропил и установкой дополнительных элементов (кобылок, накладок).
• Стропильная система бывает наслонной (с промежуточной опорой — коньковым прогоном) и висячей (опирается только на наружные стены). Выбор типа зависит от ширины дома.
• Правильный узел опирания стропил на мауэрлат исключает срыв крыши ветром —必须有 запил (зуб) и фиксация проволокой или скобой.
• Контробрешётка поверх гидроизоляции создаёт вентзазор, без которого утеплитель намокнет. Это тема следующей статьи, но закладывать бруски нужно уже на этапе монтажа стропил.

Что такое стропильная система и из чего она состоит

Стропильная система скатной кровли — это набор деревянных элементов, которые образуют несущий каркас крыши. Основные элементы:

Стропильные ноги (стропила) — наклонные балки, которые образуют скат крыши. Они воспринимают нагрузку от кровельного материала, снега и ветра и передают её на промежуточные опоры и мауэрлат. Стропила устанавливают с шагом, зависящим от сечения и несущей способности кровли.

Мауэрлат — обвязочный брус по периметру стен. Он равномерно распределяет нагрузку от стропил на стены и служит нижней опорой для стропильных ног. В деревянных домах из бревна или бруса мауэрлатом может служить верхний венец сруба.

Коньковый прогон — горизонтальная балка в коньке крыши, на которую опираются стропила. Используется в наслонных стропильных системах при наличии промежуточной опоры (внутренней несущей стены или колонны).

Промежуточные стойки и подкосы — элементы жёсткости, которые уменьшают пролёт стропил и предотвращают их прогиб. Применяются при больших пролётах или значительных нагрузках.

Затяжка (ригель) — горизонтальный элемент между стропилами, который гасит распор и связывает стропильные ноги в треугольник. Используется в висячих стропильных системах.

Обрешётка — доски или бруски, уложенные поперёк стропил и служащие основанием для кровельного материала. Обрешётка может быть разреженной (для металлочерепицы, профнастила) или сплошной (для гибкой черепицы).

Виды стропильных систем: наслонная и висячая

Выбор типа стропильной системы зависит от планировки дома и наличия внутренних несущих стен.

Наслонная стропильная система имеет промежуточную опору — коньковый прогон, который передаёт нагрузку на внутреннюю несущую стену или колонну. Стропила в этом случае работают как простая балка на двух опорах. Такая система применяется при ширине дома до 12–15 м и наличии внутренней стены под коньком. Преимущества: меньший расход древесины, простота монтажа, возможность перекрыть большой пролёт.

Висячая стропильная система опирается только на наружные стены. Стропила соединены затяжкой и работают как треугольник, воспринимающий распор. Применяется при ширине дома до 9–10 м и отсутствии внутренней несущей стены. Преимущество: не требует промежуточной опоры, что удобно для домов с открытым планировочным пространством.

Для большинства частных домов площадью до 150–200 м² подходит наслонная система — она проще в расчёте и надёжнее при правильном исполнении.

Как рассчитать нагрузку на стропила

Стропильная система воспринимает три вида нагрузок:

Постоянная нагрузка — вес кровельного материала, обрешётки, утеплителя (если есть), гидроизоляции. Прикидочно: металлочерепица — 5–7 кг/м², гибкая черепица — 8–12 кг/м², керамическая черепица — 40–60 кг/м², профнастил — 4–6 кг/м².

Снеговая нагрузка — зависит от снегового района. Для средней полосы России (районы III–IV) расчётная снеговая нагрузка составляет 180–240 кг/м² горизонтальной проекции. В северных районах (V–VI) — до 320–400 кг/м². Снег скапливается на крыше неравномерно, поэтому расчёт ведут по худшему случаю — снеговому мешку у ендовы или конька.

Ветровая нагрузка — для средней полосы составляет 30–50 кг/м², для прибрежных и открытых участков — до 80 кг/м². Ветер создаёт как отрывную, так и подъёмную нагрузку, поэтому стропила должны быть надёжно закреплены к мауэрлату.

Общая расчётная нагрузка на стропило = постоянная + снеговая + ветровая. Для средней полосы при шаге стропил 60 см и кровле из металлочерепицы общая нагрузка составляет примерно 200–250 кг/пог. м. При шаге 80 см — соответственно выше.

Таблица выбора сечения стропил

Сечение стропил выбирают по таблице в зависимости от пролёта и шага установки. Данные приведены для стропил из сосны (II сорт) при снеговой нагрузке 180 кг/м² (снеговой район III).

Для снеговых районов V–VI (северные регионы) сечение увеличивают на один типоразмер. Например, при пролёте 4 м и шаге 60 см в районе III берут 50×175 мм, в районе V — 50×200 мм.

Если стропила изготовлены из древесины I сорта (мало сучков), сечение можно уменьшить на 5–10%. При использовании клееного бруса сечение также можно уменьшить, но его применение для стропил в частном домостроении экономически не оправдано.

Как определить шаг стропил

Шаг стропил — это расстояние между осями стропильных ног. Он зависит от несущей способности кровельного материала и сечения стропил.

Для металлочерепицы и профнастила рекомендуется шаг 60–90 см. При шаге более 90 см обрешётка начинает прогибаться, и металлочерепица «играет» под ногами. Оптимально — 60–70 см для сечения 50×150 мм.

Для керамической черепицы шаг стропил определяется размером черепицы и обычно составляет 30–35 см (2 ряда черепицы на стропило). Вес керамической черепицы высокий, поэтому шаг делают чаще.

Для гибкой черепицы обрешётка должна быть сплошной (ОСП или фанера), а шаг стропил — 30–50 см. Это связано с необходимостью обеспечить жёсткое основание для битумного гонта.

Для ондулина шаг стропил — 60–80 см в зависимости от угла наклона. При малом уклоне шаг уменьшают.

На практике шаг стропил подбирают так, чтобы количество стропил было целым и равномерным. Например, при длине ската 7 м и шаге 70 см получаем 10 стропил. При шаге 60 см — 11,7 стропил, что неудобно. Поэтому шаг корректируют в пределах рекомендуемого диапазона.

Мауэрлат: назначение и монтаж

Мауэрлат — это брус, который укладывают по периметру наружных стен и на который опираются стропила. Он выполняет три функции: распределяет точечную нагрузку от стропил по всей стене, связывает крышу со стенами и предотвращает срыв стропил ветром.

Сечение мауэрлата — 100×150, 150×150 или 100×200 мм. Брус 150×150 мм используют при тяжёлой кровле (керамическая черепица) или большом пролёте. Для газобетонных стен рекомендуется мауэрлат из бруса 100×200 мм — это увеличивает площадь опирания.

Крепление мауэрлата к стене зависит от материала стен:

• К кирпичной стене мауэрлат крепят на анкерные болты Ø12–16 мм, длиной не менее 200 мм, с шагом 80–100 см. Болты заделывают в кладку при возведении стены.
• К газобетону — на специализированные анкеры для ячеистого бетона или на армопояс. Армопояс заливают по верху стены, в него закладывают шпильки Ø12 мм с шагом 80–100 см.
• К деревянному срубу — мауэрлатом служит верхний венец, который скрепляют с нижележащими венцами нагелями.

Осторожно: Не крепите мауэрлат к стене только на проволоку или дюбели — они не обеспечивают надёжного крепления при ветровой нагрузке. Анкерные болты или шпильки в армопоясе — обязательное условие.

Гидроизоляция между мауэрлатом и стеной — один слой рубероида или битумной мастики. Это предотвращает гниение древесины от капиллярного подсоса влаги из стены.

Узел опирания стропил на мауэрлат

Стропило опирается на мауэрлат тремя способами:

1. Стропило с запилом (зубом) — самый надёжный вариант. В стропиле вырезают зуб глубиной 1/3 высоты сечения и длиной 15–20 см. Зуб упирается в мауэрлат и предотвращает скольжение стропила. Дополнительно стропило фиксируют проволокой-катанкой Ø4–6 мм, скобой или уголком.

2. Стропило с опорным бруском — используют, когда нельзя сделать запил (например, при малом сечении стропила). Брусок 50×50 мм прибивают к стропилу снизу, он упирается в мауэрлат.

3. Стропило на уголках — современный вариант. Оцинкованный уголок крепят к мауэрлату саморезами, стропило вставляют в паз и фиксируют. Это удобно, но требует использования качественных уголков с расчётной несущей способностью.

Для защиты от ветра каждую стропилу крепят к мауэрлату проволокой-катанкой, скобой или специальным крепежом. Проволоку закрепляют к мауэрлату анкером, вкрученным в стену, или скобой к брусу. На одну стропилу достаточно одной проволоки или скобы.

Коньковый узел: соединение стропил в коньке

В коньке стропила соединяют несколькими способами:

Внахлёстку — стропила укладывают горизонтально друг на друга и скрепляют гвоздями или саморезами. Применяют при одинаковом сечении стропил. Минимальный нахлёст — 2 высоты сечения (например, при сечении 50×150 мм — 30 см).

Встык — стропила подрезают под углом конька и соединяют торцы, скрепляя гвоздями или саморезами через боковые накладки (доски 50×150 мм). Накладки обеспечивают прочность соединения.

С прогоном — коньковый прогон устанавливают горизонтально, стропила опираются на него торцами. Прогон крепят к стойкам или подкосам. Этот способ используют при наслонной системе.

При монтаже конька проверяют горизонтальность прогоном или уровнем. Отклонение более 2 см на 10 м приводит к неравномерному сходу снега и протечкам.

Фронтонный свес: устройство карнизного узла

Свес крыши (карниз) защищает стены от дождя и выполняет эстетическую функцию. Ширина свеса — 50–80 см для средней полосы, до 120 см — в южных регионах с сильными дождями.

Способ устройства:

1. Стропило выпускают за контур стены на нужную величину. Длина выпуска — до 1,2 м при сечении 50×150 мм. При большем выпуске устанавливают кобылку — доску меньшего сечения, прибитую к стропилу.
2. К кобылке крепят подшивку (софит, вагонку) и водосточный желоб.
3. Под кобылку или стропило устанавливают капельник — планку для отвода воды с подшивки.

Для вентиляции подкровельного пространства в подшивке оставляют щели или устанавливают софит с перфорацией. Это тема следующей статьи, но закладывать вентиляцию нужно уже сейчас.

Ендовый узел: стропила в месте пересечения скатов

Ендова — это внутренний угол пересечения двух скатов. На него приходится максимальная снеговая нагрузка, поэтому стропила ендовы делают усиленными.

Порядок устройства:

1. Стропила ендовы (основные) укладывают по скатам с расчётным шагом.
2. Стропило ендовы (разжелобочное) укладывают под углом пересечения скатов. Его сечение увеличивают на один типоразмер по сравнению с основными стропилами.
3. К стропилу ендовы крепят обрешётку, на которую укладывают кровельный материал и доборные элементы (ендовный ковёр, планки).

Осторожно: Не допускайте опирания стропил ендовы друг на друга без несущей конструкции. Ендова — место повышенного скопления снега, и слабое крепление приведёт к деформации или обрушению.

При большом угле пересечения скатов (более 45°) ендову усиливают подкосами или стойками, которые опираются на внутреннюю несущую стену или перекрытие.

Примыкание кровли к стене и трубе

В месте примыкания кровли к вертикальной поверхности (стене, трубе, парапету) высока вероятность протечек, поэтому узел выполняют особенно тщательно.

Порядок устройства примыкания к стене:

1. Стропило или обрешётку подрезают в месте примыкания.
2. Устанавливают планку примыкания (верхний фартук) — оцинкованную планку с загибом, который заводится в штрабу стены. Штрабу герметизируют силиконом.
3. Под планку укладывают самоклеящуюся гидроизоляционную ленту.
4. Кровельный материал заводят на планку или подрезают по линии примыкания.

Примыкание к трубе выполняют аналогично, но с учётом температурного расширения. Между трубой и кровлей оставляют зазор 10–15 мм, который заполняют эластичным герметиком. Планку примыкания крепят к трубе хомутами или накладками, не затягивая жёстко.

Типичные ошибки

1. Сечение стропил выбрано «на глазок» без расчёта нагрузки. При большом пролёте или тяжёлой кровле стропила прогибаются, деформируя кровлю и внутреннюю отделку.

2. Шаг стропил слишком большой для обрешётки. Обрешётка прогибается, кровельный материал «ходит» и протекает в местах крепления.

3. Мауэрлат закреплён только на проволоку без анкеров. При сильном ветре крышу может сорвать — проволока не выдерживает отрывной нагрузки.

4. Стропила опираются на мауэрлат без запила и фиксации. Стропило соскальзывает при нагрузке, особенно при неравномерной снеговой.

5. Не выполнен армопояс под мауэрлат на газобетоне или керамзитоблоке. Точечная нагрузка продавливает блоки, стены трескаются.

6. Конёк установлен без проверки горизонтальности. Кривой конёк приводит к неравномерному сходу снега и протечкам.

7. Стропила обрезаны слишком коротко в коньке, без нахлёстки. Соединение получается слабым, стропила расходятся под нагрузкой.

8. Ендовы сделаны без усиления и опоры на несущую конструкцию. Снеговой мешок продавливает ендову, крыша протекает или обрушивается.

FAQ: частые вопросы

Какой длины могут быть стропила без подкосов?

Без подкосов максимальный пролёт стропил из сосны составляет 4,5–5 м при сечении 50×175 мм. При большем пролёте необходимо устанавливать подкосы или стойки, опирающиеся на внутреннюю стену или перекрытие.

Можно ли использовать стропила из OSB или клееного бруса?

Технически возможно, но экономически нецелесообразно. Обычная доска камерной сушки II сорта дешевле и проще в монтаже. Клееный брус используют для больших пролётов в коммерческом строительстве.

Нужно ли антисептировать стропила?

Да, обязательно. Антисептик (Сенеж, Биосепт или аналоги) защищает древесину от гниения, плесени и насекомых. Наносят кистью или распылителем на сухую древесину до монтажа. Пропитка снижает риск гниения на 80–90% за срок службы крыши.

Какой шаг стропил для холодного чердака?

Для холодного чердака шаг стропил определяется так же, как для тёплой кровли — по несущей способности кровельного материала. Утеплитель в холодном чердаке укладывают по перекрытию, а не в скатах, поэтому стропила несут только кровлю и снег.

Стропила прогибаются — что делать?

Если прогиб обнаружен после монтажа кровли, усилить стропильную систему можно установкой подкосов или стоек. Для этого в середине пролёта ставят подкос под углом 45°, опирая его на внутреннюю стену или перекрытие. Сечение подкоса — на один типоразмер меньше стропила.

Итоги

Стропильная система — это основа крыши, которая определяет её долговечность и надёжность. Правильный выбор сечения стропил по нагрузке, грамотный шаг установки, качественное опирание на мауэрлат и тщательное выполнение узлов — всё это влияет на то, прослужит крыша 30–50 лет или начнёт протекать через 3–5 лет.

Ключевые рекомендации:

• Рассчитайте нагрузку и выберите сечение стропил по таблице для вашего снегового района.
• Не экономьте на мауэрлате и его креплении — используйте анкеры или армопояс.
• Обязательно сделайте запил стропил и зафиксируйте их от ветра проволокой или скобами.
• Проверяйте горизонтальность конька и симметричность скатов перед монтажом обрешётки.

В следующей статье разберём гидроизоляцию и пароизоляцию кровли: плёнки, мембраны, вентзазор и правильный кровельный пирог для тёплой мансарды и холодного чердака.

Источники

• СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*)
• СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции»
• СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»
• Рекомендации по проектированию и устройству кровель из металлочерепицы (ЦНИИСК, 2018)
• ТР 139-05 «Технические рекомендации по устройству кровель из гибкой черепицы»