Рис. 1. Строительные фермы: А — висячая ферма однопролетного дома; Б — ферма с подкосами; В — ферма для однопролетного дома шириной более 8 м; Г — наклонная стропильная ферма; Д — ферма для мансардной крыши.

Рис. 2. Простейшая несущая конструкция крыши

Рис. 3. Конструкции ферм для индивидуальных домов: 1 —  двухскатная ферма; 2 —  ферма со сложной формой верхнего пояса; 3 —  ферма-ножницы; 4 —  сводчатая ферма; 5 —  мансардная ферма).

Главные составляющие несущей конструкции крыши — стропильные фермы и обрешетка. Кровля — всего лишь наружная часть крыши, которая укладывается на несущую конструкцию, состоящую из стропильных ферм и обрешетки. В основе стропильной фермы чаще всего лежит треугольник, как наиболее жесткая и экономичная конструкция. Он образуется из 2-х стропильных ног (это верхний пояс фермы) и затяжки (нижний пояс). Стропильные ноги верхними концами соединяются с коньковым прогоном. Нижние концы стропильных ног, а также концы нижнего пояса крепятся на наружных стенах дома. Такая конструкция, состоящая лишь из верхнего и нижнего поясов, способна выдержать лишь очень легкую кровлю. Более тяжелые кровельные материалы нуждаются в основательной опоре. Поэтому большинство ферм снабжены дополнительными внутренними подпорками (подкосами, стойками, схватками).

Фермы двухскатных коттеджей могут быть висячими или наклонными (в зависимости от способа крепления фермы к стенам дома). Самую простую конструкцию висячих стропильных ферм используют для установки на однопролетных домах (то есть на домах без средней несущей стены (рис. 1а). Такие дома имеют внутреннюю свободную планировку и их ширина не превышает 6 метров. Стропильная ферма в этом случае опирается своими концами лишь на стены здания без промежуточных опор. Её конструкция проста: две стропильные ноги, затяжка и пара подкосов. Стропильные ноги между собой и с затяжкой соединяются шурупами или гвоздями с помощью двухсторонних угловых накладок (дощечек толщиной 25 мм).

Если ширина однопролетного дома превышает 6 м (рис. 1б), тогда необходима ферма с большим количеством подкосов. То же требование относится и к крышам, на которые приходится большая снежная нагрузка. Такая стропильная ферма имеет спаренные верхние и нижние пояса. При пролетах больше 8 м между вершиной верхнего пояса и затяжкой устанавливают «бабку» (рис. 1в).

Наклонные стропильные фермы (рис. 1г) устанавливаются для двухпролетных домиков со средней несущей стеной. Они опираются своими концами на наружные стены дома, а средней частью - на внутреннюю стену. Если ширина здания составляет 10 м, достаточно одной дополнительной опоры, а если она доходит до 15 м, тогда желательно наличие двух опор. Верхние концы стропильных ног соединяются внахлест при помощи угловых накладок. Нижние концы стропил крепятся к опорным брускам (мауэрлатам) размером 100х100 мм. Мауэрлаты в большинстве случаев заготавливаются из целых бревен, обтесанных на два канта, но иногда в целях экономии их делают из обрезков длиной 0,6 — 0,7 метра. В середине фермы устанавливается средняя стойка, на которую опирается вершина верхнего пояса фермы.

Для мансардных крыш изготавливают фермы особой конструкции (рис. 1д). Они также могут устанавливаться с креплением на внутреннюю стену (для двухпролетных домов) или без него (для однопролетных домов). Особенностью мансардных ферм является наличие междуэтажного перекрытия вместо затяжки. Это обусловлено тем, что нижний пояс служит основой для пола мансардного помещения. Верхние и нижние пояса, а также вертикальные стойки и горизонтальные схватки должны быть спаренными, выполненными из двойных брусьев. Для двухпролетной мансардной конструкции удвоение необязательно, так как она имеет дополнительную опору в центре.

В вершине стропильной конструкции крыши укладывается прогон, служащий основой будущему коньку крыши. Коньковый прогон либо делается из бревен с широким сечением, либо сколачивается из двух досок толщиной 50 мм.

Обрешетка (опалубка) —  это совокупность брусьев, перпендикулярно уложенных на стропильные ноги. Она непосредственно воспринимает нагрузку кровельного материала и в свою очередь давит на стропила, а стропила передают тяжесть крыши несущим стенам. Обрешетка может быть сплошной, когда зазор между брусьями не превышает 1 см, или разреженной с шагом в 3— 4 см. Сплошная опалубка как правило устраивается из двух слоев: первого —  разряженного и второго — сплошного из досок, уложенных под углом в 45њ по отношению к доскам нижнего слоя. Сплошная обрешетка устраивается под мягкую кровлю, плоский асбестоцементный и безасбестовый шифер, металлочерепицу и мягкую черепицу. Разреженная обрешетка вполне подходит для стальной кровли, кровли из глиняной или цементно-песчаной черепицы, а также для кровли из волнистых асбестоцементных листов. Обрешеточные брусья прибивают к стропилам гвоздями, длина которых равна толщине двух брусьев. В местах стыков и пересечений скатов (на коньке, ребрах, ендовах, разжелобках), а также по карнизным свесам всегда делают сплошную обрешетку.

Обычно несущая конструкция выполняется из лесоматериалов (досок, брусьев, жердей) из древесины хвойных пород. В кирпичных и блочных домах стропила и обрешетка могут быть сделаны из иных материалов (например, из железобетона или металла). Что касается древесной конструкции крыши, то для различных элементов выбирают древесину определенного сорта. Затяжки заготавливаются из древесины только 1 сорта; стропильные ноги и стойки — из древесины 1 или 2 сорта. Подкосы выполняются из древесины 2 — 3 сорта. В общем и целом картина заготовок для деталей несущей конструкции выглядит следующим образом: вам понадобится 3/4 объёма древесины 1 и 3 сорта и 1/4 объёма древесины 2 сорта.

Оптимальным сечением для стропил любой конструкции является сечение 50х150 мм. Оптимальным размером обрешетки для большинства кровельных покрытий являются бруски размером 50х50 мм (60х60 мм) или жерди диаметром 70 мм. Среднее расстояние между стропильными ногами составляет около 1 метра. На крышах с уклоном более 45 ° это расстояние увеличивается до 1,2 — 1,4 м и на крышах домов, расположенных в снежных районах, уменьшается до 0,8 — 0,6 метра. Более точно шаг между стропильными ногами можно определить по таблице 24, исходя из сечения стропил и расстояния между опорами несущей конструкции (стойками, подкосами, коньковым прогоном).

Шаг между брусьями обрешетки зависит от того, какой она должна быть: сплошной или разреженной. План расположения стропильных ног имеет свои особенности в зависимости от конструкции крыши и наличия промежуточных опор (стен или колонн). План простейшей несущей конструкции приведен на рис. 2 (Простейшая несущая конструкция крыши).

В настоящее время для облегчения частного строительства промышленность выпускает готовые стропильные кoнструкции, которые остается лишь собрать, уложить на наружные стены и поверх них устроить обрешеточный настил. Изготавливают несущие конструкции из древесины, железобетона или металла. Все конструкции —  сборные. Их доставляют к месту строительных работ в разобранном виде и складывают уже на месте. Складная конструкция может состоять из нескольких элементов, упакованных вместе. Некоторые конструкции довольно громоздки даже в разобранном виде, так как разбиты на три больших детали: два прикарнизных и коньковую. Другие комплектуются из более мелких плоскостей. Наиболее удобны в применении шарнирные конструкции, снабженные шарнирами либо в коньковом прогоне, либо вдоль карнизов. Шарниры позволяют несущую конструкцию без проблем складывать и раскладывать. Формы готовых стропильных конструкций отражают почти все существующие конфигурации крыш.

Обрешеточные брусья крепятся к готовым стропильным фермам тем способом, который предусмотрен самой конструкцией. К стропилам, выполненным из древесины, обрешетины просто прибиваются. Что касается железобетонных стропильных ферм, то они могут иметь либо отверстия для гвоздей, либо выпуски диаметром до 6 мм, которые обхватывают и прочно удерживают бруски обрешетки, либо шипы, на которые накалываются обрешетины. Нередко основание под кровельные материалы требует дополнительного выравнивания. Так, железобетонные плиты, а также основание, по которому уложен полужесткий или сыпучий утеплитель, выравнивают стяжками из цементно-песчаного раствора или из асфальтобетона. Выравнивание песчаным асфальтобетоном допустимо лишь на крышах с уклоном не более 20%. Стяжки выполняются в следующем порядке: при уклоне до 15% —  сначала в местах примыканий и разжелобках (ендовах), а затем —  на скатах; при уклоне более 15% работа по выравниванию основания ведется в обратном порядке. Выравнивающие стяжки устраиваются не сплошняком на всей поверхности основания, а на участках размером 6х6 м (для цементнопесчаного раствора) или 4х4 м (для асфальтобетона). Между этими участками делаются температурно-усадочные швы шириной 5 мм или шириной 1 см с заложением в них реек. По швам укладывают полосы рубероида шириной 150 мм с точечной приклейкой их с одной стороны шва.

Толщина асфальтобетонной стяжки зависит от материала основания: если основание —  из бетона или жестких теплоизоляционных плит толщина стяжки должна составлять 15—  20 мм, а если —  из нежесткого утеплителя, то —  20— 30 мм. Вообще, асфальтобетонную стяжку устраивают лишь на скатах. После устройства выравнивающей стяжки основание необходимо сразу же огрунтовать, что обеспечит более прочную приклейку рулонных и гидроизоляционных материалов. До этого цементным раствором заделывают все неровности основания. Стяжки огрунтовываются полосами шириной 4— 5 м. По ходу и по завершению подготовительных работ необходимо проверить основание на следующие качества:

• на уклон;
• на ровность;
• на прочность и жесткость (основание не должно проваливаться и прогибаться под ногами, особенно если ему предстоит задерживать кровельный материал большого веса);
• на плавность и округлость мест примыканий и разжелобков (для более прочной приклейки рулонных материалов).

Деревянные несущие конструкции могут принести немало хлопот, так как древесина подвержена гниению и заражению паразитами. Чтобы предотвратить эти напасти, необходимо, во-первых, обработать все элементы деревянной конструкции специальными антисептиками, а во-вторых, ежегодно производить инспекцию стропил на выявление паразитов и анализ качества атмосферостойкости. Делается это в светлое время суток и, в случае необходимости, при дополнительном источнике света.

Возможные причины гниения:

• водопроницаемость кровли. Выход: ремонт кровельного покрытия.
• плохая вентиляция крыши. Выход: устройство более эффективной вентиляции (как то: замена поврежденного пароизоляционного слоя, освобождение забитых вентиляционных отверстий и др.).

Более всего подвержены загниванию мауэрлаты, концы стропильных ног и затяжек (или балок чердачного перекрытия). В этом случае сгнившую часть стропил или мауэрлаты полностью удаляют и на их место вставляют короткие вкладыши из бруса. Если сгнил довольно длинный участок стропильной фермы, тогда делают подмогу: укладывают брус, подпирающий снизу конец стропила и крепящийся к ноге скобами. Ремонт висячих стропил должен выполнять специалист, так как это очень сложная процедура. Иногда стропильные фермы бывают доведены до такого состояния, что требуют капитального ремонта и даже полной замены. Лучше с этим не затягивать!

В случае заражения древесных стропил паразитами, их необходимо обработать специальными средствами либо самостоятельно, либо вызвав специалиста. Не всегда просевшая крыша является сигналом тревоги. Если стропильная конструкция не повреждена насекомыми или гнилью, если кровельное покрытие в полном порядке, то о крыше можно не беспокоиться. Другое дело —  слишком легкая конструкция, не приспособленная к весу кровли. Такую конструкцию необходимо укрепить дополнительными балками и брусьями. Способ укрепления несущей конструкции зависит от формы скатов, формы самой конструкции, от веса и вида кровельных материалов, а также от состояния крыши в целом. Если для ремонта стропил нужны балки небольшой длины, тогда укрепление крыши можно производить изнутри (со стороны чердака). В противном случае, придется удалять кровельное покрытие. 

Расстояния между стропилами несущей конструкции (м)