Стропила: конструктивные элементы кровли¶

Стропила — несущие элементы стропильной системы крыши, воспринимающие нагрузку от кровельного покрытия, снега, ветра и собственного веса и передающие её на стены или опорные конструкции здания. Изготавливаются из дерева, металла или железобетона; в частном домостроении наиболее распространены деревянные стропильные ноги. Термин происходит от старославянского «стропило» — «бревно, балка».

¶Назначение и роль в конструкции

Стропильная система — каркас скатной крыши. Она формирует геометрию кровли (угол наклона, конфигурацию скатов) и воспринимает внешние нагрузки:

• постоянные — вес кровельного «пирога» (утеплитель, гидроизоляция, обрешётка, покрытие);
• переменные — снеговая и ветровая нагрузки, зависящие от региона строительства;
• особые — вес людей при монтаже и обслуживании.

Стропила работают преимущественно на изгиб и сжатие. От их сечения, шага установки и типа зависит допустимая длина пролёта и уклон кровли.

¶Виды стропил

По способу опирания различают два основных типа:

Висячие стропила применяют при отсутствии внутренних несущих стен; наслонные — когда такая стена или ряд опор есть.

По конструкции крыши выделяют:

• Вальмовые стропила — элементы четырёхскатной крыши: диагональные (накосные), промежуточные и укорочённые (нарожники).
• Полувальмовые — для трапециевидных скатов.
• Шатровые — сходятся в одной вершине.
• Ломаные (мансардные) — состоят из двух участков с разными углами, увеличивают объём чердачного помещения.

¶Материалы и сечения

¶Деревянные

Наиболее распространены в малоэтажном строительстве. Применяют доски и брусья хвойных пород (сосна, ель, лиственница) влажностью не более 18–20 %. Типовые сечения:

• доска 50×150 мм — пролёты до 4,5 м;
• доска 50×200 мм — до 6 м;
• брус 100×200 мм и комбинированные клеёные конструкции — для больших пролётов.

Для увеличения жёсткости применяют подкосы, стойки, ригели и кобылки (наращивание свесов).

¶Металлические

Стальные стропила из швеллеров, двутавров, уголков и профилированной трубы используют в промышленном и общественном строительстве, а также при перекрытии пролётов свыше 12 м. Преимущества — малое сечение, огнестойкость, точность геометрии. Недостатки — необходимость антикоррозийной защиты, высокая теплопроводность (мосты холода).

¶Железобетонные

Применяются в заводском домостроении и на крупных объектах. Изготавливаются сборными или монолитными, армируются стальной арматурой. Обладают высокой несущей способностью и долговечностью, но значительный вес требует усиленных опор.

¶Устройство стропильной системы

Ключевые узлы и элементы:

• Мауэрлат — брус (обычно 100×100 или 150×150 мм), уложенный по верхнему обрезу стены и закреплённый анкерами или шпильками. Распределяет нагрузку от стропил на стену.
• Лежень — горизонтальный брус на внутренней несущей стене или столбах, служащий опорой для стоек.
• Стойки — вертикальные опоры под коньковый прогон или ломаные стропила.
• Прогон — горизонтальная балка, воспринимающая нагрузку от стропил (коньковый, боковые).
• Затяжка — горизонтальный элемент, стягивающий висячие стропила и устраняющий распор.
• Подкос — наклонная стойка, разгружающая стропильную ногу.
• Обрешётка — поперечные доски или бруски, к которым крепится кровельное покрытие.

Шаг установки стропил обычно составляет 600–900 мм и подбирается с учётом сечения, нагрузки и типа кровельного материала.

¶Расчёт и проектирование

Расчёт стропил включает определение нагрузок по СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия» и проверку элементов на прочность и прогиб по СП 64.13330 «Деревянные конструкции». Учитываются:

• снеговой район (значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию);
• ветровая нагрузка и аэродинамические коэффициенты;
• уклон кровли (при уклоне более 60° снеговая нагрузка учитывается иначе);
• шаг и длина стропил, сечение, порода и класс древесины.

При пролётах свыше 6 м применяют усиление подкосами и стойками либо переходят на фермы.

¶Монтаж

Последовательность работ: устройство мауэрлата, установка конькового прогона и стоек (для наслонной системы), сборка стропильных пар, крепление затяжек и подкосов, устройство обрешётки. Соединения выполняют гвоздями, саморезами, болтовыми стяжками, перфорированными пластинами и уголками. Контроль геометрии — по шнуру и уровню; отклонение стропильной пары не должно превышать 2 мм на длине ноги.

¶Применение

Стропильные системы используются в жилых домах, банях, гаражах, ангарах, павильонах и других зданиях со скатной кровлей. В России деревянные стропильные конструкции традиционно применяются в частном домостроении, где доля деревянных каркасных и рубленых домов остаётся высокой; в промышленном строительстве преобладают металлические и железобетонные системы.

Источники:

• СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции»
• СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»
• ГОСТ 6487.1–89 «Стропила деревянные. Технические условия»
• Словарь строительных терминов (ГОСТ 21.001–2020)