Выбираем материалы для деревянного каркаса крыши: от мауэрлата до обрешетки
Деревянный каркас крыши принимает на себя большие статические и динамические нагрузки: вес кровельного покрытия, снеговую массу и ветровое давление. Правильный выбор пиломатериалов и их размеров – важная составляющая строительства всего дома. От этого зависит и безопасность конструкции, и длительный срок эксплуатации, и устойчивость всего здания к экстремальным погодным условиям. Ошибки могут привести к деформации, обрушению или значительному снижению надежности крыши.
В этой статье мы расскажем, какие пиломатериалы нужны для деревянного каркаса крыши. А в нашем отдельном материале вы можете узнать, сколько таких материалов нужно для монтажа.
Все элементы деревянного каркаса крыши
Содержание
Мауэрлат
Мауэрлат (от нем. Mauerlatte – «стеновая обрешетка») – это опорный брус, который укладывается по периметру наружных несущих стен здания. Его главная задача – равномерно распределить точечную нагрузку от стропильных ног на всю площадь стены и надежно закрепить стропильную систему к стенам здания.
Мауэрлат из бруса
Какой вид пиломатериала подойдет для мауэрлата
Для мауэрлата используют брус из хвойных пород дерева (сосна, ель, лиственница) первого или второго сорта. Основные требования:
- Влажность не более 20-22%. Использование сырого бруса приведет к его усадке и деформации. Подробнее про сушку древесины.
- Антисептическая обработка – обязательна для защиты от гниения, плесени и насекомых, так как мауэрлат находится в непосредственном контакте с камнем или бетоном, где может скапливаться конденсат. Подробнее про антисептирование древесины.
Размеры и сечение бруса для мауэрлата
Размеры бруса выбирают, исходя из типа стропильной системы (висячая или наслонная), материала стены (кирпич, газобетон, дерево) и ожидаемых нагрузок. Сечение должно быть достаточным для восприятия и распределения силы распора (для висячих систем) или вертикального давления.
Тип стропильной системы
Можно выделить 2 типа стропильной системы:
- Висячая система (распорная). Стропила создают большие горизонтальные силы распора. Мауэрлат должен обладать повышенной прочностью, чтобы воспринимать эти силы, передавать их на стену и препятствовать распиранию конструкции. Для таких систем часто требуется большее сечение.
- Наслонная система (безраспорная). Нагрузка от стропил направлена вертикально вниз. В этом случае основное требование к мауэрлату – достаточная ширина для надежного крепления стропильной ноги и распределения вертикального давления.
Висячая и наслонная стропильная система из обрезных досок
Материал стены и наличие армопояса
Мауэрлат служит «посредником» между деревянным каркасом и стеной. Его размеры зависят от того, на что он опирается:
- Армированный пояс обеспечивает ровную и прочную поверхность, воспринимающую распределенную нагрузку. В этом случае мауэрлат может быть стандартного сечения.
- Газобетон, пенобетон, пористые блоки обладают меньшей прочностью на сжатие и локальное разрушение. Обязательно требуется устройство монолитного армопояса по периметру стены. Ширина мауэрлата в этом случае должна быть такой, чтобы он опирался на армопояс, а не выступал за его пределы.
- Функцию мауэрлата в деревянном срубе выполняет верхний венец или балка перекрытия.
Важное правило! Ширина бруса мауэрлата должна быть не более 2/3 толщины несущей стены и не должна доходить до внешней кромки стены менее чем на 50 мм для защиты от внешних воздействий и влаги.
Ожидаемые нагрузки (снеговые и ветровые)
Регионы с высокими снеговыми или ветровыми нагрузками требуют более мощного и устойчивого каркаса, что часто подразумевает использование более широких стропильных ног и меньший шаг между ними. Для размещения более широких стропил (например, 200 мм) и обеспечения достаточной площади контакта необходимо использовать соответствующий по ширине мауэрлат – не менее 200 мм.
Рекомендации по минимально допустимым размерам
Строительная практика и нормы предписывают указанные в таблице ниже типовые сечения бруса для мауэрлата в частном домостроении.
| Условия эксплуатации / Тип здания | Типовое сечение бруса (ширина x высота) | Примечания |
|---|---|---|
| Небольшие постройки (беседки, навесы) или легкие кровли. | 100х100 мм | Минимально допустимый размер. Требует точного расчета. |
| Стандартный частный дом (1-2 этажа) с наслонной крышей и легким покрытием (металлочерепица). | 100х150 мм | Оптимальное соотношение цены и прочности. |
| Крупный дом или кровля с тяжелым покрытием (натуральная черепица, цементно-песчаная) или в зоне высоких снеговых нагрузок. | 150х150 мм | Рекомендуемый стандарт для максимальной надежности и равномерного распределения распорных сил. |
| Крупные пролеты или сложные стропильные системы (с большой силой распора). | 150х200 или 200х200 мм | Применяется редко, для особо тяжелых и ответственных конструкций. |
Кстати! При выборе сечения 150х150 мм обеспечивается запас прочности и стабильности. Это наиболее распространенный размер, обеспечивающий удобство монтажа широких стропильных ног – например, 50х150 или 50х200 мм – с надежной фиксацией.
Стропильная система
Стропильная система – это несущая конструкция, формирующая уклон и геометрию крыши. Основные элементы:
- стропильные ноги (стропила) – наклонные элементы, непосредственно поддерживающие обрешетку и кровельный пирог;
- прогоны (коньковый, боковые) – горизонтальные балки, поддерживающие стропила в середине пролета;
- подкосы – наклонные опорные элементы, уменьшающие пролет стропил;
- стойки (бабки) – вертикальные опоры, поддерживающие прогоны;
- затяжки – горизонтальные элементы, соединяющие нижние концы стропил и воспринимающие силы распора (в висячих системах).
Стропильная система, где все элементы выполнены из обрезных досок, кроме мауэрлата, который сделан из бруса.
Какие пиломатериалы нужны для стропильных ног
Обычно для стропильных ног используют обрезные доски или брус из хвойных пород — сосны или ели. Древесина должна быть качественной: без крупных сучков и трещин, чтобы выдерживать нагрузку на изгиб. Чаще всего применяют материал сорта АВ с влажностью не более 22%.
Подробнее о том, как выбрать обрезную доску.
Размеры и сечение бруса для стропильных ног
Это важный этап проектирования каркаса крыши, который определяет её несущую способность и устойчивость к внешним нагрузкам. Главная задача — подобрать размеры доски или бруса так, чтобы конструкция выдерживала суммарную нагрузку без недопустимого прогиба или деформации.
На сечение элементов влияют четыре ключевых параметра, которые мы представили в виде таблицы.
| Фактор | Описание влияния |
|---|---|
| Суммарная нагрузка (Q) | Общий вес, приходящийся на 1 м² крыши (постоянная + временная нагрузка). Чем выше нагрузка, тем больше должно быть сечение. |
| Стандартный частный дом (1-2 этажа) с наслонной крышей и легким покрытием (металлочерепица) | Расстояние между соседними стропильными ногами. Чем больше шаг, тем большая нагрузка приходится на каждое отдельное стропило, и тем больше должно быть его сечение. |
| Длина пролета | Расстояние между точками опоры стропила (мауэрлат, прогон, конек). Это самый важный фактор: при увеличении длины пролета несущая способность сечения быстро уменьшается. |
| Порода дерева | Влияет на допустимые напряжения. Сосна и ель – наиболее распространенные, их прочностные характеристики принимаются за основу при типовых расчетах. |
Определение расчетной нагрузки
Сечение рассчитывается на основе полной нормативной нагрузки (Q), которая складывается из:
- Постоянная (Qп): вес кровельного покрытия, элементов каркаса, утеплителя и гидроизоляции.
- Временная (Qв): снеговая нагрузка (S) – определяется по карте снеговых зон региона, ветровая нагрузка (W) – определяется по карте ветровых зон.
Суммарная нагрузкаQ=(Qп×γп)+(Qв×γв), где γ – коэффициенты надежности по нагрузке (обычно 1,1−1,4).
Расчет на прочность и прогиб
Расчет сечения сводится к двум основным проверкам: на прочность и прогиб.
- Первый гарантирует, что материал не сломается под действием максимальных нагрузок. Расчетное напряжение в дереве (σрасч) не должно превышать допустимого сопротивления (Rизг) древесины.
- Второй – это более важная проверка для стропил. Она обеспечивает, чтобы под нагрузкой прогиб стропила не превысил допустимое значение (δдоп), которое обычно составляет 1/200 или 1/250 от длины пролета (L). То есть:
δрасч≤δдоп
Например, для пролета L=4 м (4000 мм) допустимый прогиб составляет 4000/200=20 мм. Превышение этого значения может привести к разрушению кровельного покрытия, особенно жесткого.
Для увеличения несущей способности и предотвращения прогиба лучше увеличивать высоту (ширину доски) стропила, чем его толщину. Доска 50×200 мм гораздо более жесткая на изгиб, чем брус 100×100 мм. Высота стропила также определяет толщину слоя утеплителя, который можно уложить между ними.
Типовые (практические) размеры сечения
На практике в частном домостроении строители часто используют готовые таблицы или универсальные размеры, основанные на стандартных длинах пролетов и шаге стропил:
| Длина пролета, м | Шаг стропил, мм | Рекомендуемое сечение (ширина × высота), мм | Примечание |
|---|---|---|---|
| 3 | 600 | 50х150 | Стандарт для легких кровель. |
| 4 | 600 | 50х200 | Распространенный размер для большинства кровель. |
| 5 | 600 | 60х200 или 80х200 | Требует установки дополнительных опор (прогонов, подкосов) для уменьшения расчетного пролета. |
| 6 | 600 | 80х220 | Используются сдвоенные стропила или обязательны опорные стойки и прогоны. |
Кстати! Учтите, что шаг стропил играет роль регулятора нагрузки:
- Шаг 600-800 мм оптимален для размещения стандартного плитного утеплителя (шириной 600 мм) без подрезки. Рекомендуется для большинства конструкций.
- Шаг 900−1200 ммм применяется только для легких, нежилых чердаков и покрытий, а также в регионах с минимальными снеговыми нагрузками. В этом случае требуется более мощная обрешетка.
Обрешетка крыши
Это настил из досок, брусков или плит, который крепится перпендикулярно стропильным ногам. Ее основные функции:
- Принятие и перераспределение нагрузок от кровельного покрытия и снега на стропила.
- Основа для крепления кровельного материала.
- Обеспечение необходимой вентиляции подкровельного пространства в случае с контробрешеткой.
Обрешетка крыши из обрезных досок 25х150 мм
Какие пиломатериалы нужны для обрешетки
Выбор пиломатериала зависит от типа обрешётки, а сама обрешётка — от вида кровельного покрытия, его веса, жёсткости и требований к вентиляции:
- Разреженная обрешетка — элементы укладываются с определенным шагом. Используется под листовые материалы: металлочерепица, профнастил, шифер.
- Сплошная обрешетка — элементы которой укладываются с минимальными зазорами (до 1 см) или используются плитные материалы. Обязательна под рулонные и битумные (мягкие) кровли.
Сплошная и разряженная обрешетка из обрезных досок 25х150 мм
Основные материалы для настила — обрезная доска и брусок.
Обрезная доска (хвойные породы) — самый распространенный вариант. Обычно используют доски толщиной 25 или 32 мм и шириной 100 или 150 мм. Их можно применять как для разреженной обрешетки под листовые покрытия, так и для сплошного настила. Требования к пиломатериалу такие:
- Доска должна быть сухой (влажность не более 20-22%), без гнили, крупных выпадающих сучков или иных дефектов, которые могут снизить ее прочность. Доски для обрешетки, как и другие элементы каркаса, должны быть обработаны антисептиками.
- Обычно используется древесина 2-го или 3-го сорта, при условии отсутствия критических дефектов.
Брусок (брус) сегодня используется не так часто, как доска. Размеры 40х50 или 50х50 мм. Чаще всего брусок укладывают в качестве контробрешетки для создания вентиляционного зазора между гидроизоляцией и самой обрешеткой, что необходимо для удаления влаги из подкровельного пространства.
Плитные материалы. Для многих рулонных кровельных материалов, под которые необходима сплошная обрешетка, требуется максимальная гладкость поверхности. Поэтому под них рекомендуется укладывать плитные материалы: фанеру, ОСП, ДСП.
Для удобства мы оформили информацию в виде таблицы:
| Тип кровельного покрытия | Вид обрешетки | Рекомендуемый материал | Основные требования |
|---|---|---|---|
| Гибкая (битумная) черепица, рулонные материалы | Сплошная | Влагостойкая фанера (ФСФ) или OSB-3 | Ровность, минимальные стыки, отсутствие перепадов высоты. |
| Металлочерепица, профнастил | Разряженная | Обрезная доска: 25х100 мм или 32х100 мм | Соблюдение шага, соответствующего профилю волны. |
| Натуральная (керамическая) черепица | Разряженная | Обрезной брусок 40х50 или 50х50 мм | Повышенная прочность, так как черепица тяжелая. Шаг строго по размеру черепицы. |
| Шифер, ондулин | Разряженная | Обрезная доска 25х100 мм или 32х100 мм | Укладка на 3-5 точек опоры листа. |
Заключение
Выбор материалов и размеров элементов деревянного каркаса крыши – это комплексная задача, требующая учета географии строительства (снеговые и ветровые зоны), типа кровельного покрытия и длины пролетов. От мауэрлата, обеспечивающего надежное крепление, до стропил, несущих основной вес, и обрешетки, формирующей основу, каждый элемент должен быть правильно рассчитан и выполнен из качественного, обработанного пиломатериала. Только при соблюдении всех требований каркас крыши будет служить надежной и безопасной опорой на протяжении многих десятилетий.