Конструктив двускатной крыши: схемы, элементы и порядок монтажа

Нависная схема применяется, когда стёны здания выступают единственными опорами. Нижний пояс фермы — пучина или гребля — воспринимает раскидывающие усилия, не передавая их на стены. Верхний пояс — стропилы — работают на сжатие и изгиб. Для пролётов до 6 метров достаточно треугольной фермы с пuchиной на высоте 1/3–1/2 высоты стропила. При увеличении пролёта вводят подкосы и стояки, образуя систему, близкую к ферме Полоцева. Настилковая схема требует надёжной средней несущей стены или ряда колонн по оси здания. Стропилы становятся простоопорными балками, гребёлка — несущей балкой. Это снижает расчётное сечение стропил на 20–30% при равных пролётах.

Критерий выбора — не «проще или сложнее», а конструктивная схема здания. Если средняя стена есть и она несущая — настилковая схема экономит древесину и упрощает расчёт. Если средней стены нет или она не несущая — только нависная схема с жёсткими растяжками. Попытка сделать настилковые стропилы без средней опоры приводит к прогибу гребёлки и разводу внешних стен за один сезон.

Мауэрлат распределяет точечные реакции опор стропил по площади стены. Используют брус сечением не менее 150×150 мм из хвойных пород сухости 18±2%. Крепление к стене — анкерные болты М12–М16 с заделкой не менее 100 мм в бетон или армопояс, шаг не более 1.5–2 метров. В деревянных и каркасных домах верхний венец или верхняя рама выполняют функцию мауэрлата, стропилы крепят к нему напрямую.

Стропильные ноги переносят нагрузки на мауэрлат и гребёлку. Сечение подбирается по расчёту на изгиб и сжатие с учётом длины пролёта, шага установки (обычно 600–1200 мм) и угла наклона. Для угла 30–45° и шага 600 мм при пролёте 4–5 метров достаточно доски 50×150 мм или 50×200 мм. Гребёлка соединяет верхние ноги стропил, воспринимает продольные нагрузки и служит опорой для коньковой части. В нависных схемах гребёлка не несущая, в настилковых — несущая балка, требующая расчёта на изгиб.

Пучины (растяжки) в нависных фермах воспринимают раскидывающие усилия. Располагают на высоте, определяемой расчётом жесткости, обычно 1/3–1/2 высоты стропила от мауэрлата. Соединение с стропилой — накладные пластины или впайка «ласточкин хвост» с болтовым стяжением. Подкосы и стояки разгружают стропилы при пролётах свыше 6 метров, делят пролёт на части, работают на сжатие. Их сечение не менее сечения стропилы, крепление — болты или гвоздевые пластины по расчёту.

Узел стропила с мауэрлатом: паз в стропиле под мауэрлат глубиной не более 1/3 высоты сечения, стяжка уголками по двум сторонам и болт М12 через мауэрлат в ногу стропилы. Альтернатива — накладные металлические опоры (кронштейны) с расчётной нагрузкой на сдвиг. Гвоздирование торцов не принимается как основное крепление.

Узел стропила с гребёлкой: нависная схема — стык торцов стропил с накладными пластинами или впайка «половина дерева» с болтом. Настилковая схема — стропилы лежат на гребёлке, паз в стропиле, стяжка болтом или двумя углами. Гребёлка из двух доск 50×150–200 мм, соединённых гвоздёровкой или болтами по шагу 500 мм, работает как сложенная балка.

Соединения пучин и подкосов: только болтовые стяжки (М10–М12) через накладные пластины или впайки с гвоздевыми пластинами заводского изготовления. Саморезы по древесине для силовых узлов не применяют — они ломаются под циклическими нагрузками ветра. Антисептик обрабатывают все срезы и отверстия перед сборкой.

Отсутствие пучин в нависных фермах — главная причина развода стен. Стропилы работают как рамы, раскидывают мауэрлат, стены трескаются по диагонали от углов. Исправление после укладки кровли требует ввода металлических растяжек через весь дом с затяжкой, что дорого и технологически сложно. Недостаточное сечение гребёлки в настилковой схеме даёт прогиб линии конька, нарушается герметичность конькового элемента, появляются протечки.

Крепление стропил только гвоздями в торцы — узел работает на сдвиг гвоздей, который не расчётный. За сезон нагрузки стропила «гуляют», пазы расшатываются, геометрия ската теряется. Использование сырой древесины (влажность >22%) приводит к усадке, трещинам в пазах, ослаблению болтовых стяжек за счёт усушки дерева под шайбами. Отсутствие контробрешетки при металлочерепице — конденсат на обратной стороне листа капает на пароизоляцию, мокнет утеплитель, гниёт стропильная система.

Точные сечения, шаг стропил, класс древесины и класс крепежа определяются только расчётом нагрузок для конкретного региона (ветровая и снеговая зоны), углом наклона и габаритами здания. Проектная документация или расчётный лист по СП 17.13330, СП 20.13330, СП 64.13330 — обязательны. Ниже — ориентировочные исходные данные для формирования задания на расчёт.

Конструктив двускатной крыши выбирается по наличию средней несущей стены: настилковая схема с опорой на гребёлку — при её наличии, нависная с пучинами и подкосами — без неё. Все силовые узлы собираются на болтах и заводских металлических соединителях, древесина сухая и пропитанная. Геометрия контролируется нитями и диагоналями на каждом этапе. Вентиляционный контур с зазорами на надёжнике и коньке, пароизоляция снизу и гидроизоляция сверху стропил — обязательные элементы кровельного пирога. Типовые схемы применимы для пролётов до 9 м, стандартных снеговых и ветровых зон, прямоугольных в плане зданий. При выходе за эти границы — только индивидуальный проект с расчётом каждой фермы и узла.