Расчет стропильной системы – делаем крышу надежной

От чего зависит уклон кровли

• От способности крыши защищать строение от внешних факторов и воздействий.
• От ветра – чем больше уклон крыши, тем больше значение приходящихся ветровых нагрузок. При крутых уклонах уменьшается сопротивляемость ветру, повышается парусность. В регионах и местах с сильными ветрами рекомендуется применять минимальный уклон крыши, чтоб уменьшить нагрузки на несущие конструкции крыши.
• От кровельного покрытия (материала) – Для каждого кровельного материала существует свой минимальный угол наклона, при котором можно использовать данный материал.
• От архитектурных задумок, решений, местных традиций – так в разных регионах отдаётся предпочтение для той или иной конструкции крыши.
• От атмосферных осадков: снеговых нагрузок и дождей в регионе. На крышах с большим уклоном не будет скапливаться в огромных количествах снег, грязь и листья.

Требования к строительным материалам

Для устройства стропильной системы лучшим вариантом будет использование пиломатериалов из хвойных пород древесины – сосны, ели или лиственницы, I – III сорта.

Материал для стропил берется не ниже II сорта, мауэрлат изготавливается из досок или бруса II сорта, для стоек и прогонов берется материал II сорта, обрешетка изготавливается из пиломатериала II-III сорта, это зависит от кровли. Ригели, затяжки выполняют из материала I Сорта. На накладки, подкладки можно применять материал III сорта.

Обратите внимание! Пиломатериал должен быть сухим с влажностью не более 20 %. Перед установкой его следует обработать огнезащитными составами и антисептиками против грибковых заболеваний.

Хранить пиломатериал нужно под навесом, обеспечив защиту от солнца и влаги. Площадку для складирования выровнять, пиломатериал переложить подкладками для вентиляции.

Для монтажа потребуются крепежные элементы: стяжки, пластины, шпильки, болты с шайбами и гайками, саморезы с прокладками ЕРDМ, толщиной 2,8мм, монтажная лента, кронштейны оцинкованные.

Кронштейны применяются при креплении мауэрлата, крепят их гвоздями или саморезами.

КР уголки служат для прикрепления стропил к мауэрлату, препятствуют смещению стропил.

Весь крепежный материал должен быть изготовлен из высококачественного материала и иметь защиту от коррозии.

Конструктивные элементы двускатной крыши

Двускатная крыша содержит в себе следующие конструктивные элементы: мауэрлат, стропильная нога, конек, кобылки, лежень, стойки, подкосы, обрешетка.

Мауэрлат

Мауэрлат – это брус, проложенный по периметру здания, который закреплен к несущим стенам на анкера или стержни с резьбой, вмурованные в стену. Мауэрлат передает нагрузку от стропильных ног на несущие стены здания. Как правило, для мауэрлата применяют брус квадратного сечения из хвойных пород дерева, и размер его варьируется от 100х100мм до 150х150мм.

Стропильные ноги

Стропильная нога – это доска сечением 50х150мм либо 100х150мм. Стропильные ноги формируют основной контур двускатной крыши, образуя тем самым треугольник. Стропильные ноги равномерно передают нагрузку, возникающую от погодных условий (ветер, снег) и от веса кровельного покрытия на мауэрлат, а мауэрлат передает эту нагрузку на несущие стены здания. Шаг стропильных ног должен быть в пределах от 60 см до 120 см. Все зависит от вида кровли, чем тяжелее кровельное покрытие, тем чаще устанавливаются стропила.

Конек представляет собой горизонтальный элемент крыши, который соединяет в самой верхней точке два ската крыши. Конек формируется в результате соединения стропильных ног в верхней части крыши.

Кобылки – это отрезок доски, который служит продолжением стропильной ноги и образует свес крыши. Кобылки необходимы в тех случаях, когда длины стропильной ноги не хватает для образования свеса крыши. Для кобылок используют доску меньшего сечения, чем была использована доска для стропильных ног. Использование кобылок позволяет использовать стропильные ноги меньшей длины, что облегчает монтаж стропильной системы.

Кобылки

Свес крыши отводит от стен дождевую влагу, предотвращая стены от чрезмерного намокания. Как правило, свес должен выступать от стены не менее чем на 400 мм.

Лежень

Лежень – горизонтальный брус, который лежит на внутренней несущей стене и равномерно распределяющий нагрузку от стоек крыши. Для лежня используется брус 100х100мм или 150х150 мм.

Стойки

Стойки – это вертикальные элементы крыши, которые передают нагрузку от конька на несущую внутреннюю стену здания. Стойки изготовляют из бруса сечением 100х100мм либо 150х150мм.

Затяжки

Затяжка – это конструктивный элемент висячей стропильной системы, который образует вместе со стропильными ногами треугольник и не дает стропильным ногам разъехаться в разные стороны.

Подкосы

Подкосы представляют собой обрезок доски, который устанавливается под определенный углом, передавая нагрузку от стропильных ног вниз к несущим элементам. Несколько подкосов образуют вместе с затяжкой прочную конструкцию называемую фермой. Такая ферма способна выдерживать и передавать нагрузки при больших пролетах.

Обрещетка

Обрешетка представляет собой бруски или доски, которые крепятся к стропильным ногам перпендикулярно направлению стропильных ног. Обрешетка равномерно распределяет вес кровли и нагрузки от погодных явлений на стропильные ноги. Также обрешетка скрепляет стропильные ноги в единое целое. Кроме брусков можно использовать необрезную доску, но перед установкой такой доски на стропильные ноги с неё необходимо содрать всю кору. Для мягкой кровли, такой как битумная черепица, используют для обрешетки листы влагостойкой фанеры.

Все вышеперечисленные конструктивные элементы двускатной крыши изготавливаются из хвойных пород дерева. Все элементы двускатной крыши в обязательном порядке антисептируются, чтобы в дальнейшем балки и стропила не загнили.

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы

Возведение дома начинают с оформления проекта. Самостоятельная разработка чертежа невозможна без:

• изучения технологии строительства;
• расчета ферм.

Факторы, влияющие на выбор:

• угол наклона скатов;
• материал вальмовой кровли;
• вес «кровельного пирога»;
• ветровые и снеговые нагрузки;
• сейсмическая опасность;
• габаритные размеры коробки дома, наличие внутренних несущих перегородок, колонн;
• планирование организации мансардного помещения.

Уклон скатов определятся не только из эстетических соображений. Важно найти золотую середину между положительным визуальным восприятием и сохранением надежности, функциональности конструкции. Величина угла тесно взаимосвязана практически со всеми вышеуказанными факторами:

• Применение всех видов кровельных материалов ограничено диапазоном этого параметра.
• Чем меньше угол наклона, тем незначительнее воздействие ветровой нагрузки.
• Увеличение до 45-60° гарантирует самостоятельный сход осадков. Воздействие снежного покрова минимизируется.
• Уменьшая угол наклона, получаем снижение площади и веса всей системы. Падает расход тепловой энергии для прогрева чердачного пространства.
• Организация мансардного этажа маловероятна при малой величине наклона.

Виды стропильных ферм

1. Наслонная – конструкция вальмовой крыши выполняется с опорой на:

• внешние стены (мауэрлат);
• прогон (коньковый);
• на внутренние несущие перегородки, колонны внутри дома через лежень.

Распределение нагрузки происходит за счет установки дополнительных стоек под коньковый брус. Лежень разделяет давление по всей поверхности внутренней перегородки (колонны).

2. Висячая – применяется для строений с максимальным размером фундамента до 6 ~7 метров. Стропилы опираются на стены. Распределение нагрузки с помощью стоек, затяжки, ригеля, подкосов. Для вальмовых крыш такой вид редко используется.

Инструкция по расчету стропильной системы

Выполнение чертежа четырехскатной крыши невозможно без совершения математических расчетов.

1. Размер прогона – определяется исходя из габаритов дома. Стандартное решение: длина за минусом ширины. Середина конькового бруса расположена четко над пересечением диагоналей основания. Линия прогона параллельна фронтальным стенам.

2. Высота конька: Н = b х tgα. b – половина длины торцевых стен дома, α – уклон скатов. Числовое значение тангенса определяется по таблице Брадиса.

3. Размер центральных и промежуточных стропил ската: = √( Н² + b²).

4. Длина центральной стропильной ноги вальмы: = √( Н² + b²). При нестандартном выборе размера конька величина b определяется как половина разницы длин дома и прогона.

5. Размер диагональных элементов: = √ (² + b²).

6. Вычисление длин нарожников – используется свойство подобных треугольников. Если углы равны, по одной из сторон выполняется пропорция длин, то будет соблюдаться соотношение остальных составляющих фигуры: D = 3/4 C, значит: Lнар = х 3/4.

7. Расстояние между стропилами зависит от выбора:

• Размеров сечения, качества древесины. Чем слабее материал, тем меньше должен быть шаг.
• Наличия, вида теплоизоляционного слоя – определяется удобством монтажа утеплителя (60-120 см).
• Кровельного материала, его веса и геометрии. Чем больше общая масса, тем меньше шаг. Как и с теплоизоляцией, учитывают размеры листа.

Минимальный шаг между фермами – 60 см, максимальный – 2 метра.

8. Формирование и расчет свесов зависят от предпочтений жильцов и высоты дома. Минимальный размер для 1-этажного строения – 500 мм. Задача – защитить стены от атмосферных осадков.

Стропильная система мансардной крыши

Большинство частных домов имеет эксплуатируемое подкровельное пространство, называемое мансардой. Такая конструкция отличается увеличенной высотой ската, что вызвано необходимостью создания жилого помещения удобной высоты. Как правило, скаты мансардной крыши ломаные, имеющие изменяющийся угол уклона. Для их установки применяют двойную стропильную систему.

Крутизна нижних полускатов мансардной крыши значительно превышает наклон верхних их продолжений. Плоскостная нагрузка, воспринимаемая ими, не велика. Благодаря этому стропила в нижней части могут устанавливаться с максимальным шагом. Верхние коньковые скаты рекомендуется монтировать с уменьшенным промежутком друг от друга.

Подготовительный этап

Для начала требуется определиться с размером крыши и углом её наклона. Для этого требуется учесть: количество выпадаемых осадков, снеговую и ветровую нагрузку вашего региона, а так же тип кровельного материала, который будет использоваться.

На заметку! Чем угол наклона крыши будет меньше, тем лучше конструкция будет выдерживать эти нагрузки. Однако слишком маленький угол наклона не позволит в полном объёме использовать мансардное помещение, поэтому необходимо найти золотую середину.

Перед тем как приступить к строительству крыши необходимо ознакомиться с тем, что такое стропильная система и из чего она состоит. В соответствии с проектом плана дома, разрабатывается будущая конструкция и форма крыши.

Двухскатная крыша состоит из двух наклонных плоскостей (скатов), расположенные под углом друг к другу, соединённые в районе конька. В торцах крыши образуются треугольные фронтоны.

Расчет угла наклона

Для того, что произвести корректные расчёты можно воспользоваться специальными интернет-онлайн сервисами. С их помощью можно практически безошибочно подобрать необходимые параметры и исключить ошибки при возведении.

Надо отметить, что при расчёте необходимых параметров должны обязательно учитываться следующие величины:

1. длина стропил;
2. высота будущего конька крыши;
3. длина пролёта одного ската крыши;
4. тангенс угла наклона.

Учитывая все эти параметры можно сделать однозначный вывод о том, что чем меньше высота будущей крыши, тем соответственно меньше должна быть длина ската кровли двускатной крыши.

Неправильно выбранный угол наклона, к сожалению, может неимоверно сократить максимальный срок эксплуатации кровли.

Самостоятельное выполнение расчетов крыши

Система стропил

Зная, как рассчитать угол крыши, ее высоту, нагрузку и прочие параметры, можно собрать конструкцию стропил без посторонней помощи. Для этого потребуется следующий необходимый инструмент:

• Пила (ручная циркулярная или электрический лобзик);
• Дрель и набор насадок и сверл;
• Молоток.

Полезно: при этом доски поднимают наверх, и сборка конструкции осуществляется непосредственно на крыше.

Строительство простой двускатной кровли является довольно простой процедурой, не представляющей интереса в данной статье, полезнее будет рассказать о том, как рассчитать размер крыши и мансардного помещения, а также нагрузки на нее самостоятельно.

Схема монтажа

Лаги перекрытия (А) устанавливают на несущие стены, скрепляя их в определенных местах при помощи дистанционных прокладок, изготовленных из обрезков тех же досок.

Такой способ крепления повышает жесткость конструкции и препятствует заваливанию досок набок, облегчая последующие действия:

• Сборная лага (А) крепится к мауэрлату при помощи мощных уголков. Одновременно устанавливают вертикальные стойки (Б), опирающиеся на несущие стены. В промежутки между лагами вставляются стойки, после чего выполняют стягивание всех трех элементов.

Важно: стойки принимают на себя основную распределенную нагрузку кровли и снежного покрова на ней, поэтому следует правильно выполнить расчет нагрузки на крышу и тщательно проконтролировать качество материала.

• Далее крепят стропила (В), на которых будет выполняться боковая обрешетка крыши. При этом следует правильно выполнить расчет угла крыши, чтобы на стропила не ложилась чрезмерная нагрузка, связанная со слишком большим уклоном скатов.
• Далее выполняют установку кровельных стропил (Г), обязательно выполняя дистанционно-укрепляющую вставку между коньком и стяжкой (В). Это позволит скрепить всю конструкцию и послужит основанием подшивания потолка.
• После установки всех ног стропил по каждой из вершин выполняют пропил, в который будет уложен сборный конек (15х50х3 шт.). Конек фиксируют при помощи металлических монтажных пластин.
• Теперь можно выполнять обрешетку, изготавливаемую из досок, толщина которых составляет 20-30 мм.

Важно: крепление элементов кровельной конструкции может осуществляться как при помощи шпилек, так и саморезов, покрытых антикоррозионным защитным покрытием. Кроме того, для крепления могут использоваться мощные гвозди со специальными насечками.

Собранная стропильная нога обладает довольно большим весом, что делает практически невозможной ее самостоятельную установку. Поэтому сборку рекомендуется выполнять пошагово, собирая сначала боковые стропильные ноги и скрепляя их затем двумя-тремя обрешеточными досками.

Данные доски будут одновременно служить и в качестве уровня, и в качестве элемента, поддерживающего стропила кровли.

Важно: доски обрешетки будут прогибаться под собственным весом в процессе эксплуатации, поэтому следует заранее задуматься о том, как рассчитать нагрузку на крышу.

Расстояние между стропильными ногами и их количество рассчитывают на основании того, какой именно материал выбран для покрытия кровли и какая обрешетка используется.

Например, в случае выполнения сплошной обрешетки из материала OSB данное расстояние будет находиться в диапазоне 0,5-1 м.

Специфика удлинения стропильных ног

Сращивание стропильных ног позволяет унифицировать пиломатериал, приобретаемый для возведения крыши. Знание тонкостей процесса предоставляет возможность практически полностью построить стропильный каркас из бруска или доски одного сечения. Устройство системы из материалов одного размера выгодно отражается на итоговой сумме расходов.

К тому же доску и брусок увеличенной длины, как правило, производят с сечением бóльшим, чем у материала стандартных размеров. Вместе с сечением возрастает и стоимость. Такой запас прочности при устройстве вальмовых и ендовых ребер чаще всего не нужен. Зато при грамотном выполнении сращивания стропил элементам системы сообщается достаточная жесткость и надежность при наименьших затратах.

Без знания технологических нюансов сделать действительно жесткие на изгиб соединения пиломатериалов достаточно сложно. Узлы сопряжения стропилин относятся к категории пластичных шарниров, обладающих лишь одной степенью свободы – способностью поворачиваться в соединительном узле при приложении вертикальной и сжимающей по длине нагрузки.

Для того чтобы обеспечить равномерную жесткость при приложении изгибающей силы по всей протяженности элемента, сопряжение двух частей стропильной ноги располагают в местах с наименьшим изгибающим моментом. На эпюрах, демонстрирующих величину момента изгиба, они хорошо видны. Это точки пересечения кривой с продольной осью стропилины, в которых изгибающий момент приближается к нулевым значениям.

Учтем, что при строительстве стропильного каркаса требуется обеспечить равную по всей протяженности элемента сопротивляемость изгибу, а не одинаковые возможности прогибаться. Поэтому места сопряжения устраивают рядом с опорами.

В качестве опоры принимается как установленная в пролет промежуточная стойка, так и непосредственно мауэрлат или шпренгельная ферма. Коньковый прогон можно также оценивать, как возможную опору, но участки состыковки стропильных ног лучше располагать ниже по скату, т.е. там, где на систему возлагается минимальная нагрузка.

Особенности расчета конструкции крыши

Перед тем, как рассчитать любую стропильную систему, важно найти компромисс между количеством опорных элементов и суммарным весом всей конструкции. То есть, если установить ноги слишком часто, их масса в значительной степени понизит сопротивление кровельной нагрузке, если же стропил будет мало, будет потерян запас прочности. Именно поэтому высчитывается совокупность всех возможных нагрузок, которые делятся на постоянные и временные, а последние еще классифицируются, как краткие, длительные и особого типа.

К непродолжительным можно отнести передвижение по кровле, длительные нагрузки вызываются штормовым ветром или массой снежного покрова, а особые возникают в таких ситуациях, как землетрясение или ураган. Существует большое количество формул для вычисления сил, оказывающих воздействие на стропильную конструкцию, однако большая их часть относится к профессиональным расчетам, с применением графиков и различных коэффициентов. В большинстве случаев можно пойти простым путем, без определения синусоид ветрового давления и сопромата.

Первый этап, выполняемый перед тем, как рассчитать длину стропил – определение нагрузки, возникающей из-за снеговой массы. Она высчитывается по двум показателям: величине массы снега на 1 м2 поверхности земли в определенном регионе (P) и коэффициенту переноса весового значения на кровельное покрытие (k). Формула такова: F = Pk, первое значение берется из таблицы, ориентируйтесь по карте снеговых регионов:

Величина коэффициента k принимается в зависимости от угла наклона скатов крыши, либо не учитывается вовсе. То есть, если кровля пологая (менее 25 градусов к горизонту), то снег скапливается на ней почти так же, как на земле, поэтому коэффициент в таких случаях равен 1. При наклоне в диапазоне от 25 до 60 градусов k = 0.7, то есть масса снега будет меньшей, чем на ровной поверхности. Однако в тех случаях, когда скаты установлены под углом, превышающем 60 градусов, снежный покров на крыше не удержится, а потому необходимость выполнять расчет нагрузки отпадает.

Определение ветрового давления на кровельную конструкцию осуществляется по формуле W = Woko, оба значения которой берутся из соответствующих таблиц. Следует учитывать, что сила ветра зависит от местности, и потому коэффициент ko определяется в зависимости от типа ландшафта на разных высотах. Различают следующие типы: A – открытые побережья водоемов, степь, тундра, пустыня; В – открытые городские территории, пригород, лесные массивы (пространство с препятствиями до 10 метров высотой); С – городские районы с сооружениями выше 25 метров. Значение Wo соответствует обычной ветровой нагрузке в соответствующем районе и также берется из таблицы.

Таблица изменения коэффициента ветрового давления по типам местности и высотам.

Таблица ветровой нагрузки местности (определяется по карте зон ветрового давления).

Расчет стропильной системы двухскатной крыши при помощи специализированных программ

Проектирование кровли – это весьма сложное занятие. То же самое касается и расчетов, связанных с возведением крыши. Порой справится с такое задачей, даже в случае с двухскатной крышей, бывает под силу далеко не каждому. Здесь следует учитывать множество показателей и знать различные нюансы.

Если вы не профессионал, то можно воспользоваться специальными программами. Они помогают правильно произвести все расчеты. Среди таких программных продуктов можно назвать следующие:

1. Автокад.
2. 3D Max.
3. Аркон и другие.

Первый два варианта используют 3D графику. Если вы не знакомы с такой технологией, то работать с ними будет немного сложно. «Аркон» — это более упрощенная программа. Здесь можно и расчеты сделать, и эскиз нарисовать. Кроме этого, можно воспользоваться и он-лайн калькуляторами. В отведенные клетки вводятся все необходимые данные, после чего делается расчет. Но, даже воспользовавшись любым из этих способов, лучше дополнительно получить консультацию у специалиста. Крыша – эта сложная и важная составляющая дома, и от того как качественно она будет сделана зависит долговечность вашего жилища.

Вычисление угла нестандартной двухскатной крыши

Виды двухскатных кровель не ограничиваются только классическим типом или тем, который с фронтона образует равнобедренный треугольник и скаты имеют одинаковый уклон. Другими типами, имеющими более сложную конструкцию, но для которых также актуален расчёт угла наклона сторон, являются:

• Ломаная крыша;

  Пример ломаной конструкции крыши

• Разно уровневая;
• Разно скатная.

Для проектирования сложной крыши онлайн — калькулятор будет оптимальным способом рассчитать угол уклона каждого из скатов, поскольку позволяет быстро вычислить и оптимизировать этот показатель на основании вводимых данных, таких как:

• длина основания кровли;
• желаемая высота здания под конек;
• планируемый тип кровельного материала;
• регион расположения строения и тип местности для уточнения статистических данных по снеговой и ветровой нагрузке.

  Расчет сложной крыши через онлайн калькулятор

В зависимости от типа кровли и программы данные, необходимые для ввода, могут отличаться наличием дополнительных параметров.

Достоинством применения онлайн — калькуляторов является то, что изменяя вводимые параметры можно выбрать оптимальный вариант для конкретного строения.

Если же делать расчёт сложной кровли вручную, то необходимо принимать во внимание следующие основные моменты:

1. Ломаная кровля. Основное предназначение кровли такого типа это увеличение полезной площади подкровельного пространства, которое обеспечивается более крутыми нижними скатами и пологой верхней частью. Оптимальными углами для мансардной крыши считается соотношение 30 градусов для верхней части и 60 градусов для нижних сторон. Такое сочетание наклонов делает двускатную ломаную кровлю эстетически привлекательной и функционально удобной.

   Примеры двускатной ломаной крыши

2. Крыша с разной длиной скатов. Зачастую к такому варианту прибегают, когда необходимо разместить под одной крышей помещения разного функционального назначения, например, проект жилого дома и веранды, при этом уклон более длинного ската будет намного меньше, чем короткого. В этом случае целесообразно выполнить расчёт короткого ската по стандартной методике, а угол второй из сторон вычислять математически на основании высоты конька и длины от точки, соответствующей проекции конька, до места окончания ската. Крыша с разными углами требует внимательного подбора кровельного покрытия, чтобы оба угла наклона крыши находились в допустимом диапазоне конкретного материала. Если это не представляется возможным, то необходимо расположить постройку на местности так, чтобы более длинный скат был с подветренной стороны, при этом рекомендуется ориентироваться на данные метеослужбы о розе ветров на данной территории.

   Примеры крыши с разной длинной скатов

3. Разно уровневые. Такое строение двухскатной кровли в последнее время становится все более популярным, поскольку оно расширяет возможности организации внутреннего пространства, а также позволяет максимально задействовать технологии энергосбережения. Пример крыш с разноуровневым скатом

   Можно выделить два типа разно уровневых покрытий:

   • с одинаковым уклоном скатов;
   • с разными углами наклона.

   Принцип расчета для любого из типов является таким же, как и в предыдущих вариантах.

Многообразие вариантов конструкций двухскатных сложных крыш предполагает гибкий подход при вычислении уклонов скатов в каждом отдельном случае, но принципы расчетов должны оставаться неизменными.

Примерны оформления мансардного этажа разных типов двухскатной крыши

Таким образом, угол двухскатной крыши является немаловажным показателем при проектировании кровли, поскольку от этого будет зависеть долговечность и безопасность постройки.

Корректно просчитанная крыша своими руками будет гарантией будущего комфорта, а также оптимальных финансовых затрат на строительство.

Устройство четырехскатной стропильной системы

Стропильная четырехскатная конструкция состоит из таких элементов: мауэрлат, коньковый брус, центральные и вальмовые стропила, накосные ноги, а также, лежни, стойки, ригели, подкосы и прочие укрепляющие детали. Рассмотрим самые основные элементы.

I. Мауэрлат

Мауэрлат – самая важная деталь конструкции, так как на нем держится вся стропильная система. Он представляет собой мощный деревянный брус 100Х200, 100х250, 100х100, 150х250, 200х200 см. Изготавливается мауэрлат из цельного качественного дерева, преимущественно, хвойных пород. Стропильная система вальмовой крыши, как и любой многоскатной кровли, требует основательного крепления базового бруска. Порядок монтажа мауэрлата в данном случае: формирование монолитного фундамента в торце несущих стен с установкой шпилей; укладка гидроизоляции; обработка и монтаж мауэрлата по периметру всего дома; усиление анкерами и прочими креплениями для максимальной надежности основы.

Мауэрлат можно уложить на край стены, либо в предусмотренный при кладке кирпича карман с внутренней стороны несущих стен.

II. Накосные ноги

Накосными ногами называют четыре угловых стропила, которые опираются на края конька и углы мауэрлата. Они – самые длинные среди всех стропильных ног системы, поэтому должны иметь сечение не менее 100х150 мм для максимальной жесткости.

III. Коньковый брус

Коньковый прогон – горизонтальная балка, которая соединяет все стропила, вершина стропильной системы. Брус необходимо укреплять стойками и подкосами. Конек должен располагаться строго параллельно плоскости чердачного перекрытия и перпендикулярно стойкам.

IV. Стропила

Стропила для четырехскатной кровли делятся на: центральные (крепятся на мауэрлат и конек); основные вальмовые (крепятся на ось конька и мауэрлат); промежуточные и укороченные (устанавливаются на накосные ноги и мауэрлат, соединяют углы скатов).

V. Укрепляющие элементы

К дополнительным усиливающим элементам относятся стойки для конькового бруса, ригели или балки перекрытия, подкосы стропильных ног, ветровые балки и пр.

Система для домов с двумя внутренними несущими стенами

Если в доме есть две несущие стены, устанавливают две подстропильные балки, которые расположены над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются лежни , нагрузка от подстропильных балок передается на лежни через стойки.

Системы с подстропильными балками

В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.

В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или  расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.

Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.

Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона

Для крепления стоек используются гвозди дляной 150 мм и болты 12 мм. Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.

Расчет стропильной системы крыши

Укажите параметры деревянных стропил:

B – ширина стропила, важный параметр определяющий надежность стропильной системы. Искомое сечение стропила (в частности ширины) зависит от: нагрузок (постоянные – вес обрешетки и кровельного пирога, а также временные – снеговые, ветровые), применяемого материала (качества и его вида: доска, брус, клееный брус), длины стропильной ноги, расстояния между стропилами.

Определить примерное сечение бруса для стропил можно с помощью данных таблицы (значение ширины – это большее значение из 3 колонки, например, при длине стропилины до 3000 мм и шаге 1200 мм искомое значение ширины 100 мм). При выборе ширины стропила обязательно учитывать рекомендации, наведенные в СП «Деревянные конструкции» и СП «Нагрузки и воздействия».

Y – высота крыши, расстояние от конька до перекрытия чердака. Влияет на величину угла наклона крыши.

Если планируется обустройство нежилого чердака, следует выбирать небольшую высоту (потребуется меньше материала для стропил, гидроизоляции и кровли), но достаточную для проведения ревизии и обслуживания (не менее 1500 мм).

При необходимости оборудования жилого помещения под сводом крыши, для определения ее высоты необходимо ориентироваться на рост самого высокого члена семьи плюс 400-500 мм (примерно 1900-2500 мм). В любом случае нужно также учитывать требования СП (актуализированная редакция СНиП *).

Следует помнить, что на крыше с небольшим углом наклона (маленькой высотой) могут задерживаться осадки, что негативно влияет на ее герметичность и долговечность. Однако, высокая крыша становится более уязвима к порывам сильного ветра. Оптимальный угол наклона находится в пределах 30-45 градусов.

X – Ширина крыши (без свесов), определяется шириной внешнего периметра Вашего дома.

C – размер свеса, важного конструктивного элемента крыши, защищающего стены и фундамент от осадков, определяется с учетом климатических условий Вашего региона (СП ) и общей архитектурной идеи. Для одно- и двухэтажных домов без организации наружного стока воды не меньше 600 мм.

Если устроить систему водоотвода можно уменьшить до 400 мм (СНБ ). Согласно требованиям IRC-2012, пункта R802.7.1.1 (Международного строительного кода для 1-2 квартирных индивидуальных жилых домов) максимальная длина свободного свеса стропил, не требующая обустройства дополнительных опорных подкосов, 610 мм.

Оптимальной величиной свеса считается 500 мм.

Z – это расстояние от верхней кромки стропила до выпила. Размер Z связан с шириной стропила простым соотношением – не более 2/3 его ширины (пренебрежение этим правилом значительно уменьшает несущую способность стропилины). Запил необходим для крепления стропила к мауэрлату – опоре, которая воспринимает нагрузки от крыши и перераспределяет на несущие стены.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите приближенный к требованиям ГОСТ чертеж и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Нажмите «Рассчитать»

Результаты расчета:

Длина до свеса стропила – этот размер нужно использовать для разметки запила стропилины к мауэрлату.

Длина свеса покажет, как далеко необходимо выпустить стропило за пределы периметра дома для получения заданного свеса крыши (С) защищающего от непогоды.

Рассчитав общую длину стропила и свеса не сложно узнать необходимое количество пиломатериалов нужной длины и оценить сколько надо реагентов для обработки древесины от гниения.

Расчет угла и сечения стропил: угол среза – это угол, на который необходимо зарезать концы стропил для соединения между собой. Под таким же углом к грани стропилины следует отмерять начало запила. Для соблюдения одинакового угла запила на всех стропилах желательно использовать шаблон.

Проектируем стропильную систему

При проектировании стропильных систем необходимо учитывать тип крыши, так как каждый тип крыши должен иметь свою стропильную систему. Ведь очевидно, что стропильная конструкция вальмовой крыши будет значительным образом отличаться от мансардной (ломанной). Поэтому, воплощая задуманное, нужно учитывать эти важные факторы.

Но все же некоторые правила при монтаже и проектировании различных видов крыш можно считать универсальными.

При разработке самой конструкции крыши и ее стропильной системы необходимо учитывать некоторые факторы, которые приводим далее:

Если требуется утепление кровли, то нужно продумать этапы работ по монтажу таким образом, чтобы работы впоследствии проводились быстро, максимально удобно и легко.

При закладке утеплителя необходимо продумать важный шаг, когда будут монтироваться стропильные ноги.

Нужно учитывать будущий вес крыши и, в соответствии с этим, рассчитать мощность такой конструкции, как стропильная нога.

Чтобы древесина была достаточно прочной, необходимо учитывать несколько факторов. Это условия, в которых была заготовлена древесина, место ее хранения, а также сушки.

При выборе древесины лучше, чтобы это были смолистые брусья. Ведь всем давно известно, что смола является природным антисептиком, а значит, будет надежно сохранять древесину, и срок службы у стропил будет более долгим.

Если стропила изготавливаются для вальмовой крыши, то они должны быть разного сечения.

Наиболее прочные стропила для крыши своими руками устанавливают в тех местах, где идет соединение нескольких брусков.

С особой внимательностью следует выбирать брус, который будет использован на ендовые стропила. Ведь стык между плоскостями очень часто становится проблемным местом, так как он наименее прочен и может довольно часто протекать.

Возведение двускатной крыши поэтапно

Чтобы самостоятельно построить кровлю с нуля, нужно сначала подобрать лес подходящего сечения. В общем случае для строительства применяются пиломатериалы таких размеров:

• доски толщиной 4—6 см и шириной 200 мм без сучков – на стропильные ноги и прогоны;
• цельный квадратный брус 100—140 мм либо двойные доски такой же ширины – на мауэрлат;
• доска 15 х 2,5 см – на стойки, подкосы и ригели.

Для определения количества стройматериалов необходимо рассчитать угол уклона и длину скатов, о чем подробно рассказывается в отдельной инструкции. Зная эти параметры, вы также можете уточнить размеры брусьев и шаг их установки, пользуясь таблицей:

Монтаж мауэрлата

Способ крепления лежней на стены и перегородки зависит от материала, из которого они построены:

Правильное крепление обвязочного бруса двускатной крыши подробно показана в тематическом видео:

Установка стропил и подкосов

Ферму висячего типа вполне можно собрать на земле, а затем подать наверх для монтажа, о чем подробно рассказывается в соответствующей статье. Но без грузоподъемных приспособлений вдвоем с помощником выполнить такую операцию нелегко, поэтому лучше монтировать все элементы по месту.

Пошагово сборка стропильной системы наслонного типа выглядит следующим образом:

1. Выполните разметку точек крепления стропильных ног к мауэрлату и вырежьте в нем пазы по ширине досок. Если планируется крепление на стальных уголках, то надо выставить балку в проектное положение, наметить и сделать в ней вырез, чтобы получилась ровная площадка.
2. На центральной перегородке установите крайние стойки конькового прогона, зафиксировав их временными подкосами.
3. Соедините опоры коньковым брусом 200 х 50 мм, подперев стойками в местах крепления стропильных ног. Соединения выполняйте на саморезах через металлические уголки.

Когда коньковый прогон установлен, нужно примерить стропило с одной стороны и выпилить в нем посадочную площадку. Затем повторить операцию с противоположной стороны, приставить обе балки к коньку и подрезать, чтобы совместить в одну плоскость. После этого прикрепите обе ноги сверху и снизу уголками, а между собой свяжите пластинами.

Таким образом каждая нога крепится сверху и снизу

Таким же образом смонтируйте остальные фермы, устанавливая их с расчетным шагом.

Для ужесточения конструкции к наслонным балкам крепятся горизонтальные затяжки. Первоначально они прикручиваются к фермам саморезами, а затем крепятся сквозными болтами.

Настилаем покрытие

Последний этап строительства крыши дома своими руками – укладка гидроизоляции, монтаж обрешетки и финишного настила. Технология, которую мы предложим в пошаговой инструкции, подходит к большинству кровельных материалов, отличается только расстояние между досками для различных покрытий. Пример: для металлочерепицы следует выдержать шаг 35 см, для шиферной кровли – 500—600 мм, а интервал под профлист выбирается в зависимости от его марки и толщины металла.

Укладка кровельного материала производится в таком порядке:

1. Укройте стропильную систему полотнами гидроизоляции – супердиффузионной мембраной, прибивая ее планками толщиной 4—5 см к балкам. Пленка раскладывается горизонтально снизу вверх с перехлестом 10—15 см и проклеиванием стыков скотчем.
2. Перпендикулярно планкам набейте доски контробрешетки, соблюдая требуемый шаг.
3. Уложите выбранное покрытие и прикрепите его к подготовленному основанию.
4. Установите коньковую планку, обрамление дымохода и другие нащельники.

Если двускатную крышу необходимо сделать теплой, то заложите между стропил минеральную вату и пароизоляцию, как показано на разрезе кровли. Больше подробностей по монтажу смотрите в последнем видеоролике:

Выбор и настил кровли

Для крыш частных домов в качестве покрытия можно использовать практически любой материал. Выбор зависит от личных предпочтений владельцев дома, в основе которых является общий дизайн строения, а также финансовая сторона вопроса, которая также имеет немаловажное значение. Так для одноэтажных домов с мансардой прекрасно подойдет фальцевая кровля. На двухэтажных домах отлично будет смотреться металлочерепица и профнастил. Натуральная (керамическая) или полимерно-песчаная черепица станут настоящим украшением любого дома.

На самом деле материалов для покрытия крыши довольно много и выбор всегда остается за владельцем дома, специалист может высказать только лишь пожелания в виде советов.

В заключение хочется сказать, что мансардную крышу можно построить даже своими руками, но это трудозатратноб и если человек – будущий владелец дома – далек от строительства, то лучше обратиться в специализированную компанию, где специалисты все рассчитают и воплотят в жизнь с минимальными финансовыми затратами при высоком качестве строительных работ. Двускатная крыша с мансардой станет не только прекрасным украшением для дома, но и увеличит его полезную жилую площадь.

Способы крепления стропил

Сами опорные элементы кровли могут крепиться к мауэрлату двумя способами. Для кирпичных, блочных и монолитных домов используется технология жесткой фиксации. В этом случае стропильные ноги крепятся к мауэрлату посредством оцинкованных стальных уголков и саморезов либо «узлом» из трех гвоздей (один в верхнюю плоскость, два — по бокам).

На рубленых и брусчатых стенах стропила крепят скользящим методом. Дело в том, что такие дома в первое время после возведения дают сильную усадку. Поэтому жестко закрепленный каркас крыши в последующем может просто-напросто повести. При скользящем способе установки стропил используются специальные фиксирующие элементы, «салазки», обеспечивающие подвижность опор в небольшом диапазоне.

Инструменты

Для установки системы стропил двускатной кровли будет необходим такой набор инструментов:

• карандаши и маркеры;
• рулетка;
• гвоздодер и молоток;
• шнур для натяжки;
• кровельный нож;
• ножницы для раскроя;
• скотч;
• шпатель;
• шуруповерт с насадками;
• электродрель с различными насадками и сверлами, электропила, ножовка;
• линейка и рейки;
• для безопасной работы – веревка и страховочный ремень;
• строительная пена;
• уровень вертикальный и горизонтальный, разметки.

В целях безопасности весь инструмент на крыше необходимо содержать в специальной сумке.