Крыша — это верхняя ограждающая конструкция здания, одновременно выполняющая несущие и ограждающие функции. Крыша защищает здания сверху от различных атмосферных воздействий, а в бесчердачных (совмещенных) крышах и в теплых чердаках выполняет еще и теплоизолирующие функции.

Скатные крыши являются одной из разновидностей покрытий зданий. Скатными крыши названы потому, что выполняются в виде системы пересекающихся наклонных плоскостей — скатов, способствующих беспрепятственному отводу дождевых и талых вод. Обычно уклон таких крыш превышает 10%. В большинстве случаев такие крыши устраиваются над чердаками, вследствие чего их называют чердачными скатными крышами в отличие от бесчердачных (совмещенных покрытий).

Чердак — это пространство между поверхностью крыши (покрытия), наружными стенами и перекрытием верхнего этажа.
Чердак надежно защищает дом от холода, обеспечивает вентиляцию и проветривание конструктивных элементов крыши. С конструктивной точки зрения чердак значительно повышает надежность крыши, однако несколько увеличивает удельную стоимость здания по сравнению с домом, имеющим мансарду.
Мансарда — этаж в чердачном пространстве, стены которого частично образованы наклонными бесчердачными скатами крыши. При этом  внутреннее пространство дома используется максимально.

Конструктивно скаты состоят из верхнего водонепроницаемого ограждающего слоя — кровли и несущей конструкции. Несущая конструкция состоит из стропил и обрешетки, на которую непосредственно укладывается кровля. Эти несущие элементы должны обеспечивать надежность работы крыши в течение всего срока эксплуатации, при восприятии всех видов силовых воздействий, из которых важнейшими являются:

  • временные снеговые нагрузки;
  • временные горизонтальные ветровые нагрузки;
  • собственный вес конструкции;
  • нагрузки, возникающие при эксплуатации;

Стропила — основная несущая конструкция крыши, которая опирается на стены или на отдельные опоры здания. Стропила выполняют из дерева в виде бревен, брусьев или досок. Все сопряжения отдельных элементов делают с помощью врубок и металлических креплений (скоб, болтов, гвоздей, хомутов и металлических накладок).

Конструкции стропил подразделяется на две основные группы:

  • наслонные
  • висячие

Наслонные стропила. Основным элементом наслонных стропил являются наклонные одно-, двух- и многопролетные балки, располагаемые вдоль скатов (стропильные ноги), работающие на изгиб по балочной схеме. Помимо этих элементов наслонные стропила включают также систему прогонов, стоек, подкосов, лежней, поддерживающих стропильные ноги и передающих нагрузку на нижерасположенные стены или столбы.

Наслонные стропила применяют в тех случаях, когда в здании имеются два или несколько рядов вертикальных опор (стен или столбов), расстояние между которыми (L-длина пролета) не превышает 5-8 м. Такие пролеты легко перекрыть наклонными балками (стропильными ногами(1)) из досок, брусьев или бревен, располагаемыми вдоль скатов с шагом стропил около 0,8-1,2 м. Шаг стропил устанавливается расчетом. Внутренние стены или столбы доводят обычно до уровня, превышающего верх чердачного перекрытия на 15-20 см. Далее их заменяет система стоек(2) (шаг 4-6 м), опирающихся на лежни(8) и поддерживающих верхний продольный брус — прогон(7). Стропильные ноги укладывают на прогоны, а нижние концы этих ног на подстропильные брусья — мауэрлаты(4).

Мауэрлаты укладываются по верхнему обрезу стен и служат для равномерного распределения нагрузки от стропильных ног на стену.

 

Для жесткости и устойчивости стропильных ног между стойками и прогонами вводят подкосы(3), разгружающие прогоны и образующие  с ними подстропильную раму. Подкосы также применяют для разгрузки стропильных ног. Расстояние между опорами L (пролет балки стропил без подкоса) обычно не превышает 5,5 м. При введении подкоса стропильная балка превращается в двухпролетную и расстояние L можно увеличить до 8 м. Если при этом длина стропильной ноги превышает стандартную длину лесоматериалов, ее проектируют составной.

На внутренних опорах подкосы нужно устанавливать с двух сторон — для погашения распора у основания стойки. Угол между подкосом и стойкой не должен превышать 40-45º .

У наружных стен, во избежание срыва кровли ветром, стропильные ноги крепят через одну проволочной скруткой (4-6 мм) к костылю или ершу, заделанным либо в стену, либо к балочным элементам чердачного перекрытия. В местах пересечения скатов крыши наслонные стропила делают из диагональных(накосных) стропильных ног и коротких стропильных ног(нарожников), которые одним концом опираются на накосные стропильные ноги, а другим концом на мауэрлат. Стропильные ноги и накосные стропильные балки не должны соприкасаться с каменной кладкой карнизов стен во избежание загнивания. Для устройства обрешетки на крнизных свесах применяются деревянные антисептированные доски шириной 25-40 мм, прикрепленные гвоздями сбоку к стропильным ногами и как бы продолжающие их вдоль ската в сторону свеса. Эти прибоины называются кобылками. На диагональных стропильных ногах эти кобылки прибиваются с двух сторон — вдоль двух скатов.

Все размеры стропильных ног, обрешетки, подкосов и других элементов определяются расчетом. Ширина досок, применяемых для стропил, обычно равна 40-50 мм, высота — 150, 180, 200 мм; брусьев — 60-140 мм. Средний шаг стропильных ног — 1 м. При большой снеговой нагрузке на пологих крышах шаг уменьшают до 0,8-0,6 м, а на крышах с уклоном более 45º его можно увеличить до 1,2-1,4 м. Мауэрлаты выполняются из брусьев сечением 140×160 мм или 160×180 мм, либо из бревен 180-200 мм, отесанных на два канта. Лежни имеют те же сечения при установке их на стены и расчетные сечения — при установке их на столбы. 

Мауэрлаты и лежни антисептируютсяи изолируются от каменных стен прокладкой из рулонного гидроизолирующего материала. Сопряжения стропильных элементов между собой выполняются: для элементов из брусьев и бревен — на врубках, шипах, скобах; для элементов из досок на гвоздях, нагелях, металлических накладках.

Висячие стропила.

Висячие стропила применяют в тех случаях, когда в здании внутренние опоры — стены и столбы — отсутствуют, а вследствие значительного расстояния между наружными стенами устройство наслонных стропил с образованием скатов невозможно.
В этих случаях пролет между наружными стенами перекрывают стропильными фермами. Применение в чердачных крышах подобных ферм решает одновременно две задачи:

  • образование одно-, двухскатной крыши;
  • возможность подвесить несущие конструкции чердачного перекрытия;

Стропильная ферма — несущая конструкция, состоящая из системы стержней, шарнирно соединенных своими концами. Места соединения называют узлами ферм. Стержни наружного контура образуют верхние верхние и нижние пояса ферм. Расположенные внутри контура вертикальные стержни называются стойками (или подвесками) наклонные стержни — подкосами (или раскосами). Все стержни совместно образуют решетку, вследствие чего ферму называют решетчатой конструкцией.