Какие стропила для крыши следует применять? Виды и расчет стропил крыши

Стропильные конструкции для двухскатных крыш

В устройстве стропильного каркаса для скатных крыш используют деревянные и металлические балки. Исходным материалом для первого варианта служит доска, бревно, брус.

Второй сооружают из металлопроката: швеллера, профильной трубы, двутавра, уголка. Есть комбинированные конструкции со стальными наиболее нагружаемыми деталями и элементами из древесины на менее ответственных участках.

Кроме «железной» прочности у металла имеется масса недостатков. К ним относятся теплотехнические качества, неудовлетворяющие владельцев жилых строений. Разочаровывает необходимость в применении сварных соединений. Чаще всего стальными стропилами оборудуют индустриальные строения, реже частные бытовки, собранные из металлических модулей.

В деле самостоятельного сооружения стропильных конструкций для частных домов в приоритете древесина. С ней работать несложно, она легче, «теплей», привлекательней по экологическим критериям. К тому же для выполнения узловых соединений не потребуется сварочный аппарат и навыки сварщика.

Типичные несущие элементы системы, специфические термины

Рисунок 2. Схема обрешетки.

При изготовлении деталей стропильной системы двухскатной крыши используется пиломатериал хвойных пород дерева. Древесину твердых пород использовать нежелательно из-за большого удельного веса. Большинство элементов имеет специфические названия, понятные в основном специалистам:

1. Лежень — брус сечением 150х150 мм, 180х180 мм. Укладывается на поверхность внутренней несущей стены. Предназначен для выравнивания поверхности и распределения нагрузок от стоек.
2. Стропильная нога, или стропило, — деталь из бруса или толстой доски. Основной элемент треугольной конструкции крыши, несущий главную нагрузку от снега, дождя, ветра и других атмосферных явлений. Расстояние между стропильными ногами может быть от 0,6 до 1,2 м. Величина шага в основном зависит отвеса кровельного материала, в некоторых случаях следует учитывать особенности материала кровли.
3. Мауэрлат — квадратный брус с размером сторон 150-180 см. Укладывается на поверхность наружных несущих стен. При установке необходимо закрепить при помощи анкерных болтов или другим надежным способом. Распределяет нагрузку от стропильных ног на несущие стены.

Все детали двухскатной крыши соединяются между собой различным способом. Ранее конструкции собирались в основном с использованием скоб, гвоздей, шпилек с резьбой. Сейчас производители строительных материалов предлагают большой ассортимент различных кронштейнов для сборки крыш любой конфигурации. Крепление большинства деталей выполняется саморезами необходимого диаметра и длины с усилением специальными шипами в кронштейнах.

Основные функциональные задачи стропильных систем

При обустройстве скатных конструкций крыш, стропильная система является каркасом для покрытия и для удержания материалов «кровельного пирога». При грамотном монтаже каркасной конструкции будут создаваться необходимые условия для правильной «работы» утепленных и неутепленных типов кровель, защищающих стены и внутреннее пространство дома от различных атмосферных воздействий.

Кровельная конструкция также всегда является завершающим архитектурным элементом экстерьерного оформления строения, своим видом поддерживая его стилистическое направление. Тем не менее, конструктивные особенности стропильных систем в первую очередь должны соответствовать требованиям прочности и надежности, которым должна соответствовать крыша, и лишь затем уже – эстетическим критериям.

Каркас стропильной системы формирует конфигурацию и угол наклона крыши. Эти параметры во многом зависят от природных факторов, характерных для конкретного региона, а также от желания и возможностей домовладельца:

• Количество осадков в разные периоды года.
• Направление и средняя скорость ветра в местности, где будет возводиться постройка.
• Планы по применению пространства под крышей – обустройства в нем жилых или нежилых помещений, или же использования его лишь в качестве воздушной прослойки для термоизоляции расположенных ниже помещений.
• Разновидность планируемого материала кровельного покрытия.
• Финансовые возможности домовладельца.

Атмосферные осадки и сила потоков ветра дают весьма чувствительную нагрузку на строение кровли. Например, в регионах с обильными снегопадами не стоит выбирать стропильную систему с небольшим углом наклона скатов, так как снеговые массы будут задерживаться на их поверхности, что может привести к деформации каркаса или кровельного покрытия или к протеканиям.

Если же местность, где будет производиться стройка, славится своими ветрами, то лучше выбирать конструкцию с небольшим уклоном ската, чтобы случающиеся резкие порывы не сорвали отдельных элементов крыши и кровли.

Отличия висячих и наслонных стропил

Наслонная стропильная система чаще всего находит применение в зданиях, которые обладают дополнительными рядами стен. Такие стены используются в качестве дополнительных опор под стропильную систему. При этом, параметры здания могут достигать восемнадцать метров при условии наличия двух дополнительных элементов опорного характера.

Основным требованием является не более восьми метров пролётного пространства между двумя опорами. Стропильный шаг зависит от особенностей расчётов и может составлять 80-120 сантиметров. Нижние сегменты наслонной стропильной системы имеют опору в виде специальных подстропильных брусьев, а также мауэрлата.

Опорные стойки и прогоны разделяются при помощи подкосов, которые разгружают прогоны и придают всей конструкции необходимую степень жёсткости. Кроме того, подкосы служат в качестве разгрузочных элементов для ног стропильной системы и позволяют увеличить параметры перекрываемой ширины помещения. Стропильные ноги, имеющие более длинный размер чем стандартные показатели используемого пиломатериала, могут иметь составную конструкцию.

Отличие висячих и наслонных стропил

Висячий тип стропильной системы имеет характерные отличия от наслонного типа. В качестве опоры для нижних концов стропил выступают исключительно опорные стены, а стропильные ноги такой конструкции обладают нагрузкой в обоих направлениях монтируемой стропильной системы.

Кроме того, висячая конструкция имеет значительную степень нагрузок, которые распирают стены опорного характера. Такие нагрузки нивелируются посредством специальных затяжек, которые объединяют ноги в висячей стропильной системе. В качестве материала для затяжек может быть использована древесина или металл, а для расположения всегда выбирается горизонталь на удобной высоте. Следует учитывать, что чем выше расположены затяжки, тем более прочным должно быть крепление к стропильной системе.

Наиболее часто наслонный тип стропил используется для обустройства двускатных кровель над сооружениями, имеющими длину стены не более шести метров.

Стропильные конструкции мансардных крыш

Мансардная крыша, как и любая конструкция кровли, состоит из двух систем:

• ограждающей, включающей кровельный пирог, гидро-, паро- и теплоизоляцию;
• силовой, куда входит, во-первых, стропильная система, и, во-вторых – мауэрлат.

Мауэрлат распределяет нагрузки, которые испытывают стропила мансардной крыши, на несущие стены

Стропильная система мансардной крыши – это ее силовой каркас со множеством видов и разновидностей. К тому же она считается самой оптимальной в силу своей относительной простоты и небольших затрат на увеличение внутреннего пространства.

На заметку: к примеру, квадратный метр полезной площади мансардной крыши 8х10 обходится порядка 70–75 есть оборудовать мансарду в 60–65 м2 гораздо дешевле, чем построить такую же площадь «с нуля». Классическая мансарда – стропильная система

Будучи основой для мансардной крыши, система стропил помимо своего веса должна выдерживать и расчетные нагрузки от ветра и снега. Если учесть к тому же, что это звено, связующее воедино кровельные скаты, балки перекрытия, стены и потолок, то очевидно – расчет стропильной системы мансардной крыши должен быть выполнен тщательно и грамотно.

Связь между полезной площадью мансарды и углом наклона крыши

Конструкция и размеры мансарды зависят от многих параметров, в частности, от ширины дома и высоты помещения. Поэтому сначала необходимо подготовить соответствующие чертежи и проработать все узлы соединений. Схема стропильной системы мансардной крыши должна содержать исчерпывающую информацию об

• увязанных между собой высоте, шаге и сечении стоек;
• длине и наклоне стропил;
• месте расположения мансардных окон;
• размере обрешетки
• материале для обшивки фронтона.

Важно: особого внимания требует крепление стропил к мауэрлату и его же самого –к стене здания. При любом серьезном просчете крыша мансарды в случае ураганного ветра может оторваться или разрушиться.

Расчеты системы можно значительно упростить, если использовать таблицы, в которых представлены готовые конструктивные решения узлов несущей системы с указанием способов крепления и основных размеров.

Полезно знать

Чтобы правильно рассчитать стропильную конструкцию мансарды, необходимо суммарно учесть 3 вида нагрузок, действующих на кровельную систему. Во-первых, следует вычислить вес самой мансардной крыши: кровельный материал, обрешетка, контробрешетка, гидроизоляция, стропила, теплоизоляционный слой мансарды, пароизоляция, чистовая отделка. Для этого потребуется знать вес каждого материала на 1м2, такие параметры указываются в инструкциях и сертификатах заводов–изготовителей.

Например, полимерно-битумной гидроизоляции потребуется 5 кг/м2, один квадратный метр минваты весит 10 кг, стандартной обрешетки из доски в 25 мм – 15 кг, ондулин приблизительно 3 кг, металлочерепица – самый тяжелый кровельный материал. При подсчете нагрузки сложите все показатели и умножьте на поправочный коэффициент 1,1.

Во-вторых, конструкция стропильной системы мансардной крыши должна выдерживать снеговые нагрузки, в некоторых районах этот показатель превышает более 500 кг на м2. Формула для расчета снеговой нагрузки:

S=Sg x µ, где

S  – снеговая нагрузка;

Sg  –  масса снега на 1м2 горизонтальной поверхности, показатель устанавливается нормативными документами для каждого климатического района в отдельности;

µ – коэффициент, зависящий от уклона крыши: угол в 25о – коэффициент 1,0, 25-60о – 0,7, если уклон выше 60о коэффициент не учитывается.

И наконец, ветровые нагрузки. Для их расчета применяется формула:

W = Wo x k, где

W – ветровая нагрузка;

Wo – нормативные данные, которые определяются индивидуально для каждого района;

k – поправочный коэффициент для разного типа местностей и высотности здания.

На основании суммарной нагрузки на стропильную систему мансардной крыши, определяется длина, шаг и поперечное сечение стропильной ноги. Далее мы привели таблицу рекомендуемых параметров для устройства стропильной системы в умеренном климатическом поясе (Московская область):

Для других элементов стропильной системы мансардной крыши существуют свои параметры:

• мауэрлат выполняется из бруса 150*150, 100*150, 100*100 мм;
• ригель – 100*200-150 мм;
• прогоны – 100*200-150-100 мм;
• енды, диагональные ноги – 100*200 мм;
• затяжка – 50*150 мм;
• подкос – 150*150, 100*100 мм.
• подшивочная доска – 25*100 мм.

Важно: Деревянные стропила должны соответствовать ГОСТу 8486-86(83). На 1 п/м ноги может быть не более 3 сучков, размер сучков не должен превышать 30 мм по длинной стороне. Сквозные трещины недопустимы. Влажность дерева менее 18%. Стропильная система двускатной мансардной крыши, чертеж основных элементов фермы

Виды стропильных систем и их особенности

Существует множество видов стропильных систем, каждая из которых обладает своим набором преимуществ и недостатков. Одни очень просты в монтаже, но не слишком изящны. Другие красиво смотрятся и позволяют использовать чердак в качестве жилого или подсобного помещения, но требуют профессионального монтажа.

Самыми распространенными вариантами считаются односкатные, двухскатные и четырехскатные крыши. У односкатных угол наклона составляет 14-26 градусов. Если перекрываемый пролет больше 5 м, используют стропильные фермы.

Двускатные крыши не слишком сложны, так что их могут установить даже сами владельцы домов, имеющие хотя бы небольшой опыт строительства. Уклон этого типа крыш – 14-60 градусов. Важное преимущество – возможность использования пространства под крышей для обустройства жилого или хозяйственного помещения.

Несколько более сложной считается вальмовая или полувальмовая четырехскатная крыша. Ее пролет доходит до 12 метров (при наличии внутренних опор). Если вы выберете этот вариант, то лучше использовать стропильные системы наслонного вида или фермы. В России популярны и ломаные мансардные крыши, существенно увеличивающие площадь второго этажа.

Устройство стропильной системы двускатной крыши

Как и любая крыша, двускатная конструкция состоит из несущей системы, которая включает в себя опорные и поддерживающие фрагменты, и ограждающей части, объединяющей все слои кровельного пирога. Основой для укладки кровельного пирога является стропильный каркас, от строения которого зависит форма крыши.

Все узлы стропильной системы должны обеспечивать прочность и надёжность конструкции, чтобы готовая крыша смогла выдержать расчётные нагрузки

В состав стропильной системы входят следующие элементы.

1. Мауэрлат — опорный брус сечением не менее 100Х150 мм, удерживающий всю систему. Он укладывается по верхнему краю наружных стен, на которые будут опираться стропила, и передаёт на стены распределённую нагрузку.
2. Стропила — парные составляющие каркаса из досок или бруса, образующие при монтаже треугольник — ведущий фрагмент скатной крыши. Сечение стропильных ног и шаг их установки зависят от укрывного материала и приходящихся на кровлю нагрузок. Опираются стропила на мауэрлат или балки перекрытия либо на верхнюю обвязку и верхние венцы в каркасных и рубленых постройках.
3. Лежень — брус сечением 100Х100 или 150Х150 мм, который укладывается на внутренние стены дома (если имеются) и выполняет такую же роль, что и мауэрлат — распределение и передача нагрузки от веса крыши, только не на внешние стены, а на внутренние перегородки.
4. Затяжка (подстропильная балка) — нижняя часть образованного парами стропил треугольника, связывающая их основания. Используется при возведении каркаса из висячих стропил.
5. Стойки — вертикальные опоры, забирающие часть стропильных нагрузок на себя. Обычно изготавливаются из досок сечением не менее 25Х150 мм. Каркас со стойками сложнее в монтаже, но конструкция получается гораздо надёжнее.
6. Прогоны — поперечины, скрепляющие стропильные ноги.
7. Подкосы — поддерживающие звенья несущей системы крыши, которые соединяют стропила с остальными элементами конструкции, усиливая таким образом её жёсткость. Благодаря этому стропильная система обретает способность выдерживать большие нагрузки.

   Чтобы понять, как работает стропильная система и выбрать правильно технологию монтажа, первоначально нужно ознакомиться со всеми её конструктивными узлами

8. Конёк — место соединения стропильных ног. Он расположен горизонтально в самой верхней точке крыши и проходит через все пары стропил, получив за это название конькового хребта.

   Коньковый прогон представляет собой горизонтальную балку, которую монтируют в самых верхних частях стропильных ферм

9. Кобылки — отрезки досок для наращивания стропил. Используются, если длины стропильных ног недостаточно для обустройства карнизных свесов.

   Применение кобылок позволяет использовать для изготовления стропильной конструкции доски и брусья меньшей длины, но главный плюс этих элементов заключается в возможности изменить линию свода крыши и сделать конструкцию более фигурной

Подготовка бруса перед работой

Для возведения надежной стропильной системы нужно использовать достаточно толстый брус. Подойдет материал сечением 10х20 см, 10х10 см, 20х20 см и т.п. Там, где стропила должны иметь особенно высокую прочность, к примеру, если конструкция предусматривает наличие накосных стропил, балки нужно сращивать. Оптимальнее всего использовать брус длиной 400-600 см. Лучше всего для стропил подходит уже вылежавшийся брус. Это гарантирует то, что древесина не изменится в размерах после возведения крыши.

Прежде чем приступать к устройству стропил и гидроизоляции, обязательно продумайте такие моменты, как защита древесины от огня и вредителей. Во-первых, брус следует пропитать антипиретиками. Подобная обработка приводит к снижению горючести древесины. Во-вторых, материал в обязательном порядке обрабатывается антисептическими составами, благодаря которым будет предотвращаться его гниение.

Данные меры должны быть приняты задолго до окончательного монтажа стропильной системы. Так вы сможете последовательно обработать каждый элемент конструкции, уделив особе внимание тем, которые могут быть повреждены в будущем. Уделяйте особое внимание стыкам. Защитные составы удобнее всего наносить при помощи кисти. Используйте довольно широкий инструмент с длинным ворсом. Не забудьте об индивидуальной защите. Обязательно наденьте перчатки, респиратор и защитные очки.

Защитные составы рекомендуется наносить двойным слоем. Перед обработкой древесина должна просохнуть. Можете, конечно, и не дожидаться полного высыхания. Но если вы хотите, чтобы материал как можно лучше пропитался и служил максимально долго, не торопитесь и дайте ему полностью высохнуть перед нанесением очередного слоя. Начинать установку стропильной системы для кровли можно только после того, как защитные средства хорошо впитаются и материал полностью просохнет.

В процессе выполнения данной работы вам понадобится несколько простых инструментов, работа с которыми не требует особых навыков и подготовки, а именно:

1. Топор.
2. Молоток.
3. Бензопила или ножовка для дерева.
4. Измерительная рулетка.
5. Строительный уровень.
6. Электрическая дрель.
7. Металлические скобы от 20 см.
8. Гвозди длиной 8-20 см.
9. Гвоздодер.
10. Карандаш.

Устройство и особенности стропильной системы

Понятно, что использование стропильной технологии направлено на формирование скатов крыши с наиболее рациональным для данной местности углом наклона ската. Чем круче угол наклона, тем быстрее и легче удаляются дождевая вода и снег.

Для оценки нагрузки можно использовать сведения метеорологической службы о мощности и максимальном давлении слоя снега на метре квадратном плоской крыши для различных регионов страны.

Для стропильной системы нагрузка на элементы стропильной системы снижается, исходя из угла наклона ската кровли:

1. Для вариантов с углом наклона до 10-20о уменьшение давления массы снега крайне незначительно, в среднем на низкую кровлю приходится усилие в 80-90% от значения для плоской поверхности;
2. Для скатов кровли, установленных под наклоном в 25о, нагрузка составит 70% от «плоской» величины, тогда как для угла в 65о давление снега снизится на 70-80%;
3. На более крутых скатах давление вообще не берется во внимание, в этом случае расчет прочности стропильной системы делается на основе ветровой нагрузки.

Важно! Даже небольшой одноэтажный дом, с наклоном скатов кровли в 45о, расположенный в средней полосе России, при высоком уровне осадков получает дополнительную нагрузку от снега, достигающую 5 тонн.

Поэтому даже в небольших коттеджах и домах в качестве материала для устройства стропильной системы используют бревно или брус, сечением не менее 100-150 мм.

Стропильная система для двухскатной крыши своими руками

Проще всего выполнить монтаж системы с висящими стропилами — древесины расходуется меньше и по времени все происходит быстрее., т.к. сборку можно выполнить на земле. Поэтапную технологию можно представить так:

1. Монтируют мауэрлат параллельно будущему коньку заподлицо с поверхностью стены, прикрепляя его к несущей стене с шагом не более 12 см. Перед монтажом его пропитывают антисептиком. Если стена толще мауэрлата, то брус снаружи закладывают кирпичами, заизолировав древесину рубероидом в 2 слоя. Надежность системы при этом повышается.
2. Устанавливают балки перекрытия. Сечение их зависит от габаритов строения. Вначале закрепляют 2 балки по краям, затем размечают места установки остальных при помощи рулетки. Крепят балки гвоздями к мауэрлату, выравнивая их по горизонтали.
3. Укладывают поверх балок временный настил.
4. Устанавливают по центру строения стойки, закрепляя их распорками. Высота их равна длине стен от пола до верхней кромки мауэрлата.
5. Выполняют установку конькового бруса из доски 15 х 5 см.
6. Собирают из стропил треугольник. Для определения размеров один конец доски прикладывают к балке, а другой к коньковому брусу. Наносят контрольные линии, затем отпиливают лишнее.
7. Примеряют шаблон и делают его копии в нужном количестве.
8. Выполняют монтаж стропил: устанавливают первое и сразу закрепляют противолежащее. К балке крепеж осуществляют при помощи скоб или металлических уголков, а к коньковому брусу — с использованием гвоздей. Стропила верхней частью должны упираться в конек, а низом — в мауэрлат. Если так не получается, используют дополнительную деталь, называемую подпятником.
9. Устанавливают под стропила ригеля, располагая их горизонтально и вертикальные стойки.

Внимание! Перед установкой стропильной системы нужно сделать из доски 5 х 15 см фронтоны.

При монтаже системы двухскатной крыши стоит заранее позаботиться и о финальных материалах покрытия: кровле, утеплителе и гидроизоляции

Виды стропильных систем

Существует несколько видов стропильных систем: висячего и наслонного типа.

Висячая

Для первой системы отличительно, что стропила опираются об боковые стены. Негативной стороной этого является образование распирающей нагрузки, которая в будущем может повредить стены. В качестве решения данной проблемы используем затяжку для соединения ног стропил.

Как итог получаем треугольную форму, защищенную от разрушения при нагрузках. Иногда затяжки заменяют балками перекрытия, что целесообразно для мансардных помещений.

Преимуществом системы висячего типа есть возможность не крепить мауэрлат. Очень просто устанавливаются конструкции, в которых ноги стропил имеют опору к стене. Минус висячей схемы – необходимость точных и кропотливых расчетов для правильного построения карнизного устройства. При этом образуется ровная и безопасная ферма, которая обеспечивает огромную площадку опоры.

Наслонная

У стропильной системы наслонного типа в центре устанавливается балка (вертикально), тем самым уменьшая вес для кровли, что проходит через эту балку. Эта система подходит для крыш, где расстояние равняется 10-16 метров. При этом внутри обязательно наличие несущих стен или колонн.

В системе наслонного типа отсутствует затяжка из-за вертикальных нагрузок. Жесткий узел – не значит лучше, ведь на самом деле узел крепления наслонных стропил к мауэрлату блокирующий сдвижку, превращает конструкцию в распорную. То есть усилия от прогибающихся стропил и конькового бруса распирают стены, что при недостаточной жесткости стен, ведет к трещинам в углах и поперечных стенах.

Стойки поддерживают коньковый прогон, на который опираются стропила. Симметричное расположение стоек и подкосов. Наслонная имеет лучшую систему вентиляции кровли, ведь в крыше мансарды делаются щели, в крыше чердака – продухи. В месте соединения стропильных узлов и каменной кладки делается гидроизоляция для уменьшения количества конденсата.

Разновидности конструкций висячих стропил

Различают следующие типовые конструкции висячих стропил:

1. Трехшарнирная треугольная арка

Висячие стропила с затяжкой выполняются в форме замкнутого треугольника. В такой системе на изгиб работают стропила, а затяжка работает на растяжение. Минимальная высота подъема конькового прогона составляет не менее 1/6 длины арочного пролета. Такую конструкцию применяют для мансардного чердака, где на затяжку возлагается роль чердачного перекрытия. Для того чтобы уменьшить изгибающий момент, концы стропильных ног упирают с эксцентриситетом (небольшое смещение, расстояние) относительно их продольных осей.

2. Треугольная трехшарнирная арка с бабкой или подвеской

При длине пролета более 6 метров становится проблематичным использование цельного бруса, также возникает существенный прогиб от собственного веса затяжки. В таком случае, её подвешивают к коньку, а подвеску изготавливают деревянной и называют бабкой, либо железной и называют тяжем. Необходимая длина затяжки достигается путем состыковки более мелких элементов, которые крепятся на хомуте подвески при помощи косого или прямого сруба и болтов.

Наиболее распространенная ошибка при устройстве подвески – это ее инсталляция по схеме стоек с упором на затяжку и карнизный узел. Принцип работы подвески основан на растяжении, а стойки на сжатии. Поэтому низ подвески (бабки) не должен достигать затяжки. Подвеска (бабка) должна висеть на карнизном угле и крепиться к затяжке при помощи деревянных накладок, гвоздей и болтов.

3. Треугольная трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой

Висячие стропила с приподнятой затяжкой часто применяют при использовании чердачного помещения под мансарду. В такой схеме затяжка крепится не внизу стропильных ног, а продвигается вверх и чем больше высота подъема затяжки, тем большее растягивающее напряжение она испытывает. В мансардном помещении такая затяжка играет роль балки потолочного перекрытия и не несет на себе полезной нагрузки. Эта затяжка может быть защищена от провисания с помощью установки подвески.

4. Треугольная трехшарнирная арка с ригелем

В этой схеме нижний опорный узел меняется с ползуна на шарнирно неподвижную опору. Стропильная нога делается с врубкой в мауэрлат, что делает всю арку устойчивой конструкцией. В такой системе приподнятая затяжка меняет направление своей работы с растяжения на сжатие и называется ригелем.

5. Треугольная трехшарнирная арка с подвеской и подкосами

С увеличением длины стропил возрастает и их прогиб. Для предотвращения прогиба стропила подпирают подкосами. Так как, в отличие от наслонной системы, низ подкосов упереть просто некуда, то их упирают в бабку. Получается достаточно прочная конструкция с круговой передачей нагрузок: стропила давят на подкосы, подкосы растягивают подвеску, подвеска тянет вниз верхушку стропил и коньковой прогон, подкосы сжимаются стропилами.

Карнизный узел (место соединения стропила с затяжкой) имеет несколько вариантов реализации: ортогональная лобовая врубка (с одинарным или двойным зубом), пластинчатое и дощатое крепление.

Расчет стропил крыши

До того как начать расчет стропил крыши, необходимо четко осознавать какие типы нагрузок и с какой силой они будут действовать в течение всего года на кровлю нашего дома.

Факторы, которые влияют на кровлю, принято классифицировать в зависимости от интенсивности:

1. Постоянные нагрузки. Данная категория объединяет нагрузки, постоянно воздействующие на конструкцию строения. К ним относятся как вес самой кровли, так и гидроизоляция, тепло и пароизоляция, обрешетка, а также другие конструкционные элементы двускатных или мансардных крыш, создающих постоянное значение веса.
2. Нагрузки переменного типа. Данный тип объединяет все типы климатического воздействия, в том числе осадки, потоки ветра и пр.
3. Нагрузки особого типа. В данной группе учитываются климатические воздействия, обладающие высокой силой. Данную характеристику требуется принимать во внимание в сейсмически активных зонах и в зонах, в которых возможны проявления штормовых ветров или ураганов.

Постоянные нагрузки

Размер стропил для крыши нужно начинать рассчитывать с общего веса «пирога» кровли. Чтобы получить конечное значение требуется вычислять вес квадратного метра каждого из используемых материалов. В большинстве случаев кровля будет состоять из следующих компонентов:

• внутренняя отделка (в случаи устройства мансардной кровли, учитывается материал отделки и элементы креплений);
• стропила (вес стандартного стропила размером 150х50 мм, в дальнейшем этот параметр может корректироваться);
• утеплитель;
• гидро-ветроизоляция (учитывается вес пленок и мембран);
• обрешетка, смонтированная из досок малой толщины (чаще всего 25 мм).
• контобрешетка (зачастую брусок 30х50, 40х50 или 50х50 мм);
• покрытие кровли (вес квадратного метра кровли можно найти на сайте производителя).

При переходе к сложению всех рассчитанных данных, рекомендуется добавлять к полученному результату еще 10%, то есть умножать конечный результат на постоянный коэффициент 1,1. Такой подход позволяет оставлять запас по прочности для кровли.

Снеговые нагрузки

Учитывать снеговые нагрузки необходимо обязательно, поскольку во многих регионах возможно длительное влияние осадков в виде снега. Чтобы предостеречь владельцев от перелома крыши под массой снега, требуется заранее рассчитывать возможную нагрузку.

Чтобы повысить удобство расчетов, была выведена формула, для подставления коэффициентов из строительных норм и правил. Формула имеет следующий вид:

F = P*k,

где F – это значение полной снеговой нагрузки, P – нагрузка, приходящаяся на квадратный метр, k – корректирующий коэффициент, зависящий от наклона ската крыши.

Вес снега на 1 квадратном метре крыши необходимо определять непосредственно на месте возведения сооружения. Каждый регион имеет среднее значение интенсивности осадков, данные можно узнать со строительных норм СНиП *.

Ветровые нагрузки

Данный тип нагрузок имеет очень высокий уровень критичности, потому что она может влиять на кровлю интенсивными ветрами, вне зависимости от угла крыши. Даже маленький угол наклона делает возможной ситуацию со срывом крыши под воздействием аэродинамических нагрузок. Слишком большой уклон способен привести к тому, что вся крыша будет испытывать на поверхности сильное ветровое давление.

Для расчета влияния силы ветра на крышу также существует специальная формула, в которой существует зависимость от поправочных коэффициентов:

V = R*k,

где V – ветровая нагрузка, R- показатель, выбираемый исходя из регионального положения дома, k – корректировочный коэффициент, который зависит от высоты сооружения.

После суммирования всех нагрузок, получиться общая нагрузка на 1 квадратный метр крыши.

Конек

В верхней части соединения стропильных ног крепится конек. Его монтируют к обрешетке при помощи длинных кровельных саморезова. При этом между коньком и листами профнастила должно оставаться пространство не более 30-40 миллиметров. Именно через него будет происходить вентиляция крыши. Покрытие из профнастила должно выступать за боковые стены и фронтоны. Такой свес будет служить «козырьком» защищающий от дождя и стекающей со скатов воды. Карнизный свес необходимо сделать еще до монтажа кровельного материала. Здесь обрешетка делается сплошной, и крепятся специальные карнизные планки. Торцевые планки на фронтоне монтируются на уже уложенный кровельный материал.

Отличия монтажа для мансарды от нежилого чердачного помещения

Разновидности конструкций висячих стропил

Различают следующие типовые конструкции висячих стропил:

1. Трехшарнирная треугольная арка

Висячие стропила с затяжкой выполняются в форме замкнутого треугольника. В такой системе на изгиб работают стропила, а затяжка работает на растяжение. Минимальная высота подъема конькового прогона составляет не менее 1/6 длины арочного пролета. Такую конструкцию применяют для мансардного чердака, где на затяжку возлагается роль чердачного перекрытия. Для того чтобы уменьшить изгибающий момент, концы стропильных ног упирают с эксцентриситетом (небольшое смещение, расстояние) относительно их продольных осей.

2. Треугольная трехшарнирная арка с бабкой или подвеской

При длине пролета более 6 метров становится проблематичным использование цельного бруса, также возникает существенный прогиб от собственного веса затяжки. В таком случае, её подвешивают к коньку, а подвеску изготавливают деревянной и называют бабкой, либо железной и называют тяжем. Необходимая длина затяжки достигается путем состыковки более мелких элементов, которые крепятся на хомуте подвески при помощи косого или прямого сруба и болтов.

Наиболее распространенная ошибка при устройстве подвески – это ее инсталляция по схеме стоек с упором на затяжку и карнизный узел. Принцип работы подвески основан на растяжении, а стойки на сжатии. Поэтому низ подвески (бабки) не должен достигать затяжки. Подвеска (бабка) должна висеть на карнизном угле и крепиться к затяжке при помощи деревянных накладок, гвоздей и болтов.

3. Треугольная трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой

Висячие стропила с приподнятой затяжкой часто применяют при использовании чердачного помещения под мансарду. В такой схеме затяжка крепится не внизу стропильных ног, а продвигается вверх и чем больше высота подъема затяжки, тем большее растягивающее напряжение она испытывает. В мансардном помещении такая затяжка играет роль балки потолочного перекрытия и не несет на себе полезной нагрузки. Эта затяжка может быть защищена от провисания с помощью установки подвески.

4. Треугольная трехшарнирная арка с ригелем

В этой схеме нижний опорный узел меняется с ползуна на шарнирно неподвижную опору. Стропильная нога делается с врубкой в мауэрлат, что делает всю арку устойчивой конструкцией. В такой системе приподнятая затяжка меняет направление своей работы с растяжения на сжатие и называется ригелем.

5. Треугольная трехшарнирная арка с подвеской и подкосами

С увеличением длины стропил возрастает и их прогиб. Для предотвращения прогиба стропила подпирают подкосами. Так как, в отличие от наслонной системы, низ подкосов упереть просто некуда, то их упирают в бабку. Получается достаточно прочная конструкция с круговой передачей нагрузок: стропила давят на подкосы, подкосы растягивают подвеску, подвеска тянет вниз верхушку стропил и коньковой прогон, подкосы сжимаются стропилами.

Карнизный узел (место соединения стропила с затяжкой) имеет несколько вариантов реализации: ортогональная лобовая врубка (с одинарным или двойным зубом), пластинчатое и дощатое крепление.

Стропильная система каркасного дома

Стропильная система каркасного дома своими руками может быть различной. Чаще всего выбирают мансардный вариант. Но также конструкция может представлять щипцовую или многощипцовую конфигурацию.В щипцовых система предусматривается использование висячей и наслонной конструкций. Если выбирается наслонная, чтобы разгрузить коньковую балку и перенести часть веса на мауэрлат посередине прокладывается дополнительная опорная балка.

Висячие конструкции устанавливают в тех случаях, когда посередине дома не предусмотрена несущая стена, а также – когда расстояние между стенами упираются в стены, в результате чего возникает эффект распирания. Чтобы перераспределить нагрузку, стропила укрепляются затяжками. В результате конструкция приобретает форму треугольника.

Как видите, стропильная система своими руками (видео ниже) делается с учетом многих составляющих. Специалисты не советуют без опыта и необходимых знаний начинать ее установку.

Финишное покрытие и установка водостока

Кровельное покрытие укладывают по технологии, которую предлагают изготовители того или иного вида материала. Листы накладывают друг на друга слоями так, чтобы верхние ряды заходили внахлест на нижние на 15 сантиметров

Важно тщательно закрепить материал по краям, чтобы исключить риск поднятия кровли сильным ветром. Крепление делают при помощи гвоздей

При настиле покрытия обязательно устанавливают водосток. Для организации системы используют наружные водосточные трубы и желоба с уклоном. Желоба устанавливают так, чтобы наружные края располагались ниже плоскости ската

При выборе желобов обращайте внимание на форму изделия. Классические полукруглые модели — доступный и самый дешевый вариант

Квадратные желоба подойдут для местности с частыми и сильными дождями, рельефные — для тех, кто не хочет часто прочищать изделия от листьев и другого мусора.

Учтите, что форма наружной трубы должна соответствовать форме желоба. Нельзя крепить круглую трубу к квадратному желобу! Диаметр труб зависит от размеров дома. Если площадь кровли до 50 квадратных метров подойдут трубы с диаметром 80-90 мм, для площади более 50 — с диаметром 100 квадратных метров. Трубы крепят при помощи держателей и хомутов. При это расстояние между изделиями и стенами дома должно составлять минимум три сантиметра.

Монтаж стропильной системы, утепление и покрытие кровли, установка водостока — сложные и трудоемкие процессы. Неверный расчет, некачественные материалы и неправильная технология укладки приведут к тому, что крыша будет протекать и разрушаться. Чтобы избежать таких серьезных проблем, обратитесь к профессионалам! Специалисты компании “МариСруб” проведут расчеты и подберут подходящие стройматериалы, быстро и качественно установят кровлю с водостоком, выполнят работы по гидроизоляции, утеплению и защитной обработке древесины.

Типичные несущие элементы системы, специфические термины

Рисунок 2. Схема обрешетки.

При изготовлении деталей стропильной системы двухскатной крыши используется пиломатериал хвойных пород дерева. Древесину твердых пород использовать нежелательно из-за большого удельного веса. Большинство элементов имеет специфические названия, понятные в основном специалистам:

1. Лежень – брус сечением 150х150 мм, 180х180 мм. Укладывается на поверхность внутренней несущей стены. Предназначен для выравнивания поверхности и распределения нагрузок от стоек.
2. Стропильная нога, или стропило, – деталь из бруса или толстой доски. Основной элемент треугольной конструкции крыши, несущий главную нагрузку от снега, дождя, ветра и других атмосферных явлений. Расстояние между стропильными ногами может быть от 0,6 до 1,2 м. Величина шага в основном зависит отвеса кровельного материала, в некоторых случаях следует учитывать особенности материала кровли.
3. Мауэрлат – квадратный брус с размером сторон 150-180 см. Укладывается на поверхность наружных несущих стен. При установке необходимо закрепить при помощи анкерных болтов или другим надежным способом. Распределяет нагрузку от стропильных ног на несущие стены.

Все детали двухскатной крыши соединяются между собой различным способом. Ранее конструкции собирались в основном с использованием скоб, гвоздей, шпилек с резьбой. Сейчас производители строительных материалов предлагают большой ассортимент различных кронштейнов для сборки крыш любой конфигурации. Крепление большинства деталей выполняется саморезами необходимого диаметра и длины с усилением специальными шипами в кронштейнах.

Этапы строительства стропильной системы

Монтаж своими руками двухскатной кровли следует начинать с обустройства мауэрлата по всему периметру стен. Для этого следует использовать качественный деревянный брус без дефектов.

Также может возникнуть необходимость в возведении специального армирующего пояса, который только придаст прочность возводимой крыши с двумя скатами.

Брус под мауэрлат укладывается на верхнее окончание стены и закрепляется при помощи предварительно зафиксированной в стенах проволоке.

Далее следует выполнить фиксацию всех стропильных ног.

Монтаж стропильных ног следует производить только из высококачественного материала, на котором полностью отсутствуют какие-либо дефекты.

Для того чтобы выполнять работу было удобней, необходимо сделать шаблон стропильной ноги, по которому будут в дальнейшем делаться все элементы.

Далее осуществляется монтаж стропил и непосредственно самих стропильных ног. Более подробно о том, как своими руками собрать стропильные ноги для крыши с двумя скатами, рассказано на видео ниже.

При сборке стропильной конструкции для кровли с двумя скатами необходимо максимально точно выдерживать заданный шаг между всеми балками.

После того как будет полностью произведен монтаж всей стропильной системы, необходимо по верхнему краю зафиксировать конек.

Далее следует конструкцию кровли на два ската качественно раскрепить, для того чтобы придать ей максимальной жесткости. Для этого следует использовать специальные затяжки и ригеля.

В некоторых отдельных случаях может потребоваться возведение укрепительных балок. В любом случае, конструкция должна получиться не только прочной, но и жесткой.

На завершающем этапе выполняется обрешетка крыши с двумя скатами и о том, как это сделать правильно, рассказано на видео.

Обрешетка выполняется с учетом характеристик кровли, которая будет уложена поверх нее. После этого останется только сделать кровельный пирог и положить саму кровлю.

Следует помнить, что кровельный пирог обязательно должен состоять из слоя гидроизоляции, пароизоляции, а также утеплителя.

Монтаж стропильной конструкции для крыши с двумя скатами должен выполняться в соответствии с технологией и по установленным правилам.

В качестве материала следует использовать только качественную древесину, которая не содержит каких-либо дефектов.

Особое внимание следует уделить приданию прочности и жесткости всей конструкции стропильной системы.

Также важным моментом является обрешетка крыши, которая должна быть произведена с учетом всех характеристик кровельного материала.

В любом случае, такой тип крыши считается наиболее популярным в частном строительстве за счет того, что она обладает хорошей устойчивостью и высокими показателями надежности.

В статье мы рассмотрели — что представляет собой стропильная система двухскатной крыши и виды таких крыш.

О том, как самостоятельно собрать стропильную конструкцию для крыши на два ската, рассказывает сопроводительное видео, которое вы можете посмотреть в нашей статье