Стропила для крыши: виды, расчет стропил

Конструкция стропил двускатной крыши

Есть два главных типа стропильных систем для двускатной крыши: наслонная и висячая. В первом случае имеются центральные опоры, упирающиеся в продольную внутреннюю перегородку здания. Во втором случае таких опор нет и чердачное пространство свободно. В устройстве стропильной системы двухскатной крыши можно выделить некоторые основные детали, изготовленные из брусков различного сечения:

• мауэрлат служит для передачи нагрузки всей крыши на внешние стены здания. Он имеет вид квадратного в сечении бруса со стороной от 100 до 150 мм. К кирпичным или бетонным стенам его крепят с помощью анкеров, а в случае деревянных стен, роль мауэрлата могут играть брусья или бревна верхнего ряда внешних стен. В такой ситуации крепление стропил к мауэрлату производится сразу же без дополнительных элементов;

Требования к системе

Кровельная система должна соответствовать требованиям безопасности и надежности. Изначально при устройстве крыши нужно определиться с уклоном. Самыми практичными считаются скатные типы крыш с углом наклона от 20°. Это минимальный показатель, эксперты рекомендуют делать угол наклона скатов больше. Однако все зависит от климатических условий региона и выбранного кровельного материала.

Рисунок 1. Конструкция стропильного каркаса

Основные требования, выдвигаемые к кровельным системам:

• Качественная стропильная конструкция – должна сооружаться из надежных деталей в соответствии с проектной документацией и с учетом всех особенностей системы. Стандартные двускатные системы обойдутся намного дешевле сложных многоскатных конструкций.

• Надежность и функциональность – покрытие должно обеспечивать защиту от любых осадков и сильных порывов ветра. Для этого рекомендуется обеспечить минимальное количество стыков при монтаже кровельного материала.

• Возможность обслуживания – так, при устройстве односкатной крыши протечки вы обнаружите тогда, когда влага проступит на потолке внутри здания. Дефекты двускатной кровли с чердачным помещением вы сможете выявить и своевременно их устранить.

Конструкционные характеристики

По конструкционным характеристикам:

• крыша может иметь чердак или может быть безчердачной (такую крышу называют – покрытие);
• по уклону крыша может быть плоской или скатной;
• крыша может иметь надстройки (мезонин, слуховые окна и т.п.);
• самые распространенные крыши по геометрии бывают следующие: плоские, двухскатные, двухскатные ломаные, двухскатные со слуховым окном, складная (конверт), многощипцовая, шатровые, вальмовые, полувальмовые.

Скат – грань, наклонная поверхность крыши.

Уклон – показатель крутизны крыши, определяется тремя способами: в градусах угла между скатом крыши и перекрытием верхнего этажа; в процентах – отношение высоты крыши (H) к проекции ската крыши на перекрытие верхнего этажа (L), умноженное на 100 = (H/L)⋅100; в пропорциях (H:L).

Скатная крыша – крыша, имеющая уклон более 6° (10%). С меньшим уклоном называют – плоская крыша.

Мезонин – надстройка небольшой высоты над частью, обычно центральной, малоэтажного жилого дома, имеющая собственную крышу, возвышающуюся над общей.

Слуховые окна – проемы для освещения и проветривания чердачных помещений, а также для выхода на крышу.

Как выбрать материал для стропил?

Материал для стропильной системы выбирается из принципа обеспечения высокой прочности конструкции и простоты его монтажа. Наиболее распространённым является дерево с сечением от 50х100 мм до 150х100 мм, которое выбирается с учётом нагрузки на основание и технических особенностей кровельного материала.

Дерево перед применением в стропильных системах должно быть высушено в специальных сушилках, а затем отобрано с учётом минимального количества дефектов, таких как трещины и сучки. Для того чтобы стропила из дерева смогли прослужить достаточно долго их необходимо обработать водоотталкивающими средствами, пропитками против влияния насекомых и бактерий, а также составами, которые снижают уровень воспламеняемости.

Рисунок 1. Деревянный брус для монтажа стропильной системы.

Применение древесины также оправдано с точки зрения её минимального теплового коэффициента расширения и использования в качестве обрешётки деревянных досок. То есть материал кровли будет надёжно и прочно закреплён и его не покоробит при резких перепадах температур. Но при этом необходимо обеспечить оптимальные условия для защиты от конденсации и попадания на них влаги.

Другим не менее популярным материалом для изготовления стропил является сталь. На её основе изготавливают металлические балки или профиля, которые, а отличие от древесины, не подвержены воздействию вредителей и грибка. Кроме того, при необходимости создания безопорного крепления (висячая конфигурация) для стропил стальная конструкция позволит создать большие пролёты с прочностью в несколько раз выше.

Стальные системы необходимо тщательно теплоизолировать, поскольку они имеют хорошую теплопроводность и в зимнее время являются источником холода. Дополнительно потребуется качественная гидроизоляция в виде наносимого слоя грунтовки и краски, которые позволят предотвратить образование коррозии.

Рисунок 2. Внешний вид стальной стропильной системы.

При использовании стальных конструкций одновременно с деревянной обрешёткой потребуется изолировать их место контакта. Это связано с одним из свойств древесины выделять и впитывать влагу, в результате чего она при пониженной влажности воздуха будет отдавать влагу, а сталь — ржаветь.

Подготовительные работы

Прежде чем провести установку стропил двухскатной крыши своими руками, нужно проделать довольно большую и важную предварительную работу. Прежде всего определяется тип используемой системы. В случае с двухскатной кровлей существует два основных варианта:

• висячая – стропильные пары опираются только на мауэрлат и друг на друга;
• наслонная — в этом случае дополнительным упором будет прогон, который устанавливается на стойки.

Первый вариант применяется в том случае, если у дома нет дополнительной осевой несущей стены. Как правило, такая крыша монтируется на небольших по ширине строениях. При этом длина стропил не должна превышать шести метров.

Наслонная система используется только при наличии несущей стены посередине дома. Именно на нее будут опираться стойки. Такая стропильная система более устойчива и долговечна. Но у нее есть один недостаток. Здесь используется большое количество элементов. Это осложняет сами монтажные работы и делает чердачное помещение менее удобным для дальнейшего использования.

Следующим этапом будет расчет стропильной системы. Задача эта довольно сложная и важная. Нужно узнать количество и размеры всех используемых элементов. Для этого предварительно следует разобраться со следующими параметрами:

1. Высота конька крыши. От этого значения будет зависеть как расход материала, так и угол уклона ската. Последний параметр очень важен. Чем больше угол, тем лучше с кровли будет стекать вода, и сходить снег. К тому же, это позволить иметь на чердаке больше свободного пространства. Но такой скат будет больше подвергаться воздействию ветра.
2. Какие переменные нагрузки будет испытывать крыша. Здесь включается воздействие атмосферных осадков и ветров. Об уровне переменных нагрузок можно узнать из специальных карт или в градостроительном отделе вашей администрации.
3. Также следует рассчитать постоянные нагрузки. Здесь учитывается вес самой стропильной системы, всех элементов кровельного «пирога» и массу оборудования, которое будет установлено на крыше.

Зная все эти параметры можно произвести расчет стропильной системы. Высчитывается сечение всех ее элементов. После этого составляется чертеж. Без него установка стропил двухскатной крыши своими руками будет делом сложным. В чертеже указываются все элементы и места их установки.

Очень важно выбрать оптимальное расстояние между стропил. Стоит помнить, что чем больше сечение, тем больше может быть просвет. Но не нужно выбирать слишком массивные стропила. С ними очень тяжело работать. Лучше использовать элементы с меньшим сечением, но устанавливать их ближе друг к другу. Как правило, расстояние между стропилами не делается больше одного метра.

Подготовка к монтажу стропил – это очень важное дело, особенно если все работы вы будете проводить своими силами. Первоначально нужно выбрать тип системы. Самый простой вариант – это использование висячих стропил. После этого, предварительно узнав все необходимые параметры, проводится расчет элементов стропильной системы (длину, сечение и так далее) и выполняется ее чертеж. Без последнего «документа» дальнейшие работы будут сильно осложнены.

Виды двухскатной крыши

Монтаж стропильной системы двускатной крыши зависит, прежде всего, от ее конструкции.

Выделяют несколько вариантов двухскатных крыш (типы, виды):

1. Простая двускатная крыша – симметричная

Простая двускатная крыша – симметричнаяНаиболее распространенный в силу простоты и надежности вариант устройства крыши. Благодаря симметрии достигается равномерное распределение нагрузок на несущие стены и мауэрлат. Вид и толщина утеплителя не оказывают влияния на выбор материала.

Сечение бруса дает возможность обеспечить запас несущей способности. Отсутствует вероятность пригибания стропил. Подпорки и распорки можно ставить практически в любом месте.

Явный недостаток – невозможность обустройства полноценного мансардного этажа. Из-за острых углов появляются «глухие» зоны, которые непригодны для использования.

2. Простая асимметричная двускатная крыша

Простая асимметричная двускатная крышаУстройство одного угла более 45° приводит к снижению величины неиспользуемой площади. Появляется возможность сделать жилые комнаты под крышей. В тоже время увеличиваются требования к расчету, т.к. нагрузка на стены и фундамент будет распределятся неравномерно.

3. Ломаная двускатная крыша, с наружным и/или внутренним изломом

Ломаная двускатная крыша, с наружным и/или внутренним изломомТакая конструкция крыши позволяет обустроить полноценный второй этаж под крышей.

Естественно, простая двускатная стропильная крыша отличается от ломаной, не только визуально. Главная трудность таиться в сложности расчетов.

Факторы, влияющие на расчет конструкции

Перед началом возведения крыши с висячими стропилами необходимо сделать грамотный расчет. Он поможет подобрать подходящие материалы, определить необходимую разновидность и сэкономить средства, сохранив прочность конструкции. Хотя это можно сделать самостоятельно, лучше довериться специалисту, тогда под такой крышей будет спать спокойнее. Для безошибочного расчета потребуется следующая информация:

• габариты постройки;
• материалы стен;
• схема расположения дополнительных опорных элементов, например, колон;
• наличие мансардного этажа;
• несущая способность стен;
• форма крыши.

С помощью этих данных определяется материал для стропил, сечение и с каким шагом проводить монтаж.

Кроме того, мастера-кровельщики учитывают климатические условия (количество осадков, сила и направление ветра). Исходя из этой информации принимается решение об угле наклона и выборе кровельного материала.

Виды и конструкции главных несущих компонентов крыши

Стропило, или стропильная нога — главный несущий компонент крыши, конкретно принимающий нагрузку, создаваемую весом кровельного пирога, осадками и ветром, и передающий эту нагрузку при помощи подстропильных систем стенам строения.

Для удобства будем анализировать виды стропилин на примере двухскатной кровли. Механика — не очень простой объект для сознания на основе поверхностных знаний, и поэтому лучше беседовать о простых системах, какие легко можно представить, пользуясь пространственным фантазией и простой логикой.

Итак, стропилины могут быть 2-ух главных видов — наслонные и висячие.

Важные виды стропилин: наслонные и висячие

Подготовительный этап

Чтобы определиться с конфигурацией и размером крыши, необходимо учесть снеговую и ветровую нагрузку в имеющихся климатических условиях – чем меньше угол наклона, тем лучше конструкция противостоит нагрузкам. Но малый угол наклона (40 градусов и менее) не позволяет в полной мере использовать чердачное помещение.

Форма и конструкция крыши разрабатываются в соответствии с проектным планом дома: ключевые точки опоры стропильной системы кровли должны совпадать с линиями и точками расположения несущих конструкций нижележащего этажа. Таким образом, необходимо принять во внимание ширину дома, наличие продольной несущей стены по центру.

Если чердак не планируют задействовать в качестве дополнительной полезной площади для постоянного или сезонного проживания, можно выполнить надежную крышу с наслонными стропилами. В этом случае стропила крепятся к коньковому прогону, который поддерживают стойки, опирающиеся на внутреннюю несущую стену.

Висячие стропила – наиболее практичный и экономичный вариант для легких построек. В этом случае стропильные ноги попарно связываются между собой ригелями – горизонтальными перемычками, которые обеспечивают необходимую жесткость конструкции. Система с висячими стропилами опирается на боковые стены сооружения.

Если ширина дома превышает 6 метров, помимо ригелей, который выступают в качестве основы для потолка, выполняется установка прогонов и стоек. Прогон представляет собой горизонтальный брус, выступающий в качестве дополнительной опоры для стропил, образующих скат кровли. Монтаж прогона требует использования стоек.

Если требуется строительство простой и надежной крыши, оптимально подходит двускатная конструкция с углом наклона 45-50°. Такая стропильная система пригодна для монтажа на жилых домах и постройках различного назначения. При расчете материалов необходимо принять во внимание, что стропильная система должна быть достаточно легкой, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на фундамент, но при этом прочной. Сечение пиломатериалов следует выбирать исходя из размеров стропильной конструкции.

Основные части деревянной стропильной системы

Основной составляющей единицей деревянной стропильной системы является ферма – плоская треугольная конструкция. Стороны «треугольника» образуют стропильные ноги, соединенные сверху под углом. Для соединения стропил по горизонтали используются затяжки, ригели, схватки.

Стропильную систему составляют из нескольких ферм, выставленных на мауэрлат, и скрепленных между собой прогонами.

Чтобы лучше понять специфику фермы, определимся с ее элементами. Их состав и количество в одной конструкции зависит от типа крыши, ее габаритов и вида примененных стропил.

Итак, составные части могут быть такими:

• Стропильная нога – это непосредственно сами стропила, на которые набивают обрешетку и укладывают кровельный материал. Ферма состоит из двух стропилин (балок), соединенных сверху в коньке в виде треугольника. Угол их наклона равен углу наклона кровельных скатов.
• Затяжка – перекладина, скрепляющая стропильные ноги по горизонтали и не позволяющая им при нагрузке разъехаться в разные стороны. Используется в системе висячих стропил.
• Ригель – балка, похожая на затяжку, но работающая по иному принципу. В системе она сжимается, а не растягивается. Скрепляет стропильные балки в их верхней части.
• Схватка – также горизонтальная перекладина, соединяющая стропильные балки и повышающая устойчивость фермы. Используется в системе наслонных стропил.
• Стойка – горизонтальная балка, служащая дополнительным упором для фиксации стропильных ног.
• Подкос – элемент, монтируемый под углом к горизонтали, дающий стропилам дополнительную устойчивость.
• Кобылки – применяются для удлинения стропильных ног при необходимости создания свесов.

Также в стропильную систему можно отнести детали, не относящиеся непосредственно к фермам, но использующиеся для их монтажа и сборки. Они такие:

• Прогон – балка, идущая вдоль скатов, соединяющая стропильные ноги ферм. Частный случай – коньковый прогон, который устанавливают вдоль скатов кровли в ее наивысшей точке (коньке).
• Обрешетка – состоит из брусьев или досок, набиваемых на стропильные ноги сверху вдоль скатов крыши. На обрешетку монтируют кровельный материал.
• Мауэрлат – брус или доски, укладываемые по периметру наружных (капитальных) стен здания. Наличие мауэрлата предусмотрено для закрепления на нем нижних концов стропилин.
• Лежень – элемент, похожий на мауэрлат, но укладываемый вдоль внутренней стены здания. На лежне закрепляют вертикальные стойки.

Основные типы соединительных узлов

Способы крепления стропил к поверхности мауэрлата отличаются по подвижности в диапазоне от 0 до 3. Абсолютный ноль говорит о жесткой разновидности, подвижные обозначаются третьей степенью.

Жесткие

Мауэрлат монтируется, когда нужно переместить нагрузку. Вероятность деформации необходимо свести к минимуму, чтобы не изменить распределение нагрузки на опоры. Такого результата можно достичь только за счет неподвижного соединения. Некоторые мастера создают в месте соединения запилы, что повышает прочность и снижает подвижность узлов. Запилы стыкуются с мауэрлатом.

Подвижные скользящие

Динамические соединения изменяют угол закрепления. Это необходимо при набухании и усушке материала, что часто происходит с древесиной. Хорошо себя зарекомендовала эта система в жилищах из сруба или натурального бруса. Дерево обязательно усаживается, это приводит к деформациям. Во избежание последствий монтируют подвижную фиксацию. Перед установкой узлов динамического типа следует позаботиться о создании надежной рамы на коньковый брус. Внизу узлы подвижные, поэтому максимальную стяжку организуют на коньке кровли.

С венцом сруба рекомендуется соединять стропильный элемент, предварительно зафиксированный в коньке.

Подвижная система закрепления реализуется за счет использования креплений скользящего вида, более известных под названиями «ползуны» либо «салазки». Данный узел обеспечивает свободное перемещение стропильных ног, что уменьшает деформацию кровельной системы после усадки деревянной конструкции. Ползун защищает стропила от ветровой нагрузки. Скользящие крепления разделяются на следующие виды:

• Открытый. В систему входят две раздельные части. На краях направляющей расположено 2 или 3 отверстия, точное число зависит от производителя.
• Закрытый. Монтируется в качестве монолитной конструкции в собранном виде. В пластине предварительно прорезается врубка, её ширина должна соответствовать ширине Г-образной области скользящего крепления. В противном случае ход конструкции затруднится, при этом появится трение, которое вызовет перегиб и даже повреждение стропил.

Крепление с несколькими степенями свободы выполняется посредством фиксации уголками и скобами. Система дополняется проволочными петлями, монтажными лентами из стали, металлическими полосами либо хомутами. Приспособления не ограничивают перемещение стропил, но защищают их от срыва.

Стропила для разных видов крыш

В зависимости от вида крыши применяются разные несущие элементы кровли, какие именно мы сейчас и рассмотрим.

Стропила для односкатной крыши

Односкатная крыша – наиболее распространенный вид кровли. Используется он в основном при строительстве сравнительно небольших построек, например, дачных домиков, гаражей, бань и прочих построек.

Стропильная система односкатной крыши состоит из отдельных элементов, точками опоры которым служат противоположные стены здания. Чаще всего в этом случае используются стропила для крыши длиной около 4,5 метров. Если производится перекрытие относительно большой площади необходимо использовать подстропильные ноги и стойки.

Стропила для двухскатных крыш

Стропила, предназначенные для двухскатной крыши, представляют собой конструкцию, сложенную в виде домика. Процесс ее обустройства более сложен, нежели в односкатной кровли. Чаще всего этого вида стропила применяются при возведении небольших построек. Они подразделяются на два основных типа – наслонные и висячие.

Стропила для вальмовой кровли

Вальмовая крыша отличается наличием дополнительных скатов, что создаются при помощи стропильной системы вальмовой кровли. Конструкция этой кровли состоит из двухскатной крыши, которая по длине не полностью закрывает боковую часть строения, а также вальма, покрывающего боковую, не закрытую часть кровли.

Примером такого вида кровли может послужить известные всем «хрущевки», где нашли свое применение вальмовые стропила.

Особенности стропил четырехскатной крыши

К четырехскатным крышам можно отнести и вальмовые и шатровые кровли. Их очевидным преимуществом является отсутствие фронтонов, что подразумевает изрядную экономию стройматериалов, а значит и денежных средств. К тому же эти дома отличает замечательный внешний вид, выглядят они на редкость эффектно.

Состоит четырехскатная крыша из мауэрлата, подкосов и раскосов, коньковых и боковых прогонов.

Стропила для ломаной кровли

Применение ломаной крыши способствует значительному увеличению площади чердака, которая, в ряде случаев используется в качестве мансарды. При возведении такой стропильной системы применяются два коротких стропила, в месте перегиба которых применяется стойка. Вследствие этого уклон нижней части крыши составит 80 градусов, а уклон верхней части лишь 25-30 градусов.

Виды стропильной системы двухскатной крыши

Для рассматриваемой конструкции крыши существует 2 варианта: наслонные и висячие стропила.

Виды системы крыши: с наслонными и висячими стропилами

Рассмотрим каждый вид подробно, дабы сделать взвешенный выбор.

Висячие стропила

Применяются при ширине крыши не более 6 м.п. Установка висячих стропил выполняется за счет крепления ноги за несущую стену и коньковый прогон. Конструкция висячих стропил особенна тем, что стропильные ноги находятся под воздействием распирающего усилия. Висячие стропила с затяжкой, установленной между ногами, позволяют снизить его влияние. Затяжка в стропильной системе может быть деревянной или металлической. Часто затяжки ставят внизу, тогда они играют роль несущих балок. Важно обеспечить надежное крепление затяжки на стропильной ноге. Потому, что на нее тоже передается распирающее усилие.

Совет. Чем выше расположена затяжка, тем большей прочностью она должна обладать. Если затяжку не установить, несущие стены могут попросту «разъехаться» от давления, создаваемое стропильной системой.

Наслонные стропила

Применяются при обустройстве крыш любых размеров. Конструкция наслонных стропил предусматривает наличие лежня и стойки. Лежень, лежащий параллельно мауэрлату принимает на себя часть нагрузки. Таким образом, стропильные ноги как бы приклонены друг к другу и поддерживаются стойкой. Стропильные ноги наслонной системы работают только на изгиб. Да и простота монтажа также склоняет чашу весов в их пользу. Единственный недостаток – наличие стойки.

{banner_link_1}

Комбинированные

Ввиду того, что современные крыши отличаются большим многообразием форм и сложностью конфигураций, используется комбинированный вид стропильной системы.

Комбинированный вид стропильной системы

После выбора вида стропильной системы можно точно рассчитать количество материалов. Результаты расчетов записать. При этом профессионалы рекомендуют составлять чертежи на каждый элемент кровли.

Как выполнить расчет подобной крыши?

Рисунок 3. Крепление нарожников.

Чтобы сооружение было безопасным и долговечным, понадобится выполнить расчет, который позволит произвести правильную разметку. Помимо определения параметров стропил, надо вычислить габариты всех других деталей кровель, которые будут использоваться. Разметку нужно проводить с обозначением мест, где в дальнейшем будут фиксироваться стропильные ноги. Разметка состоит из отметки нескольких ключевых точек на нижней обвязке постройки и в центральной части бруска конька. В данных местах будут располагаться средние стропила.

Для устройства системы стропил вальмовой крыши понадобится подготовить доски толщиной 50 мм. Следует позаботиться о том, чтобы данные доски выдерживали нагрузки от ветра и снега.

Установка маэурлата и стропил

Монтаж любой стропильной системы начинают с укладки маэурлата. Сначала в месте укладки прокладывают рубероид или полиэтиленовую пленку в два-три слоя для обеспечения гидроизоляции. На верхний обрез стены устанавливают бруски. Сечение брусьев варьируется в пределах 10Х10 — 20Х20 сантиметров. При этом расстояние между брусками и наружными стенами должно составлять 50-60 сантиметров. Крепление делают при помощи болтов, гаек, шайб и металлических накладок.

Сечение брусьев для мауэрлата и стропильных ног определяют в зависимости от назначения чердачного помещения. Так, если площадка будет нежилой, можно использовать размеры 10Х10 или 13Х13. Для обустройства жилой площади берут сечение не менее 15Х15 сантиметров. Важно, чтобы брусья были из хорошо высушенной древесины с влажностью до 2,5%! Только такие материалы не деформируются со временем.

Самый лучший вариант стропильной системы для двухскатной крыши — сочетание стропил наклонного и висячего вида. Такая конструкция усилит надежность и прочность кровли, снизит расходы на строительные материалы. К балкам кровли крепят стропила, причем число стропил и балок должно совпадать! После установки одной ноги, приступайте к возведению противоположной. Такой метод сэкономит время и снизит боковые нагрузки на конек. Крепление стропильных ног делают при помощи саморезов и гвоздей.

При монтаже устанавливают промежуточные стойки. Кстати, они станут каркасом для стен мансарды. После установки стропил осуществляют крепление конька при помощи болтов, металлических скоб или уголков.