Проектируя любое жилое строение, архитекторы особое внимание уделяют крыше, так как она выполняет не одну, а сразу несколько функций, в зависимости от ее конструктивных особенностей. Нужно сказать, что далеко не всех будущих домовладельцев удовлетворяет обычная двухскатная крыша, хотя ее можно назвать самой надежной, так как она имеет всего две скатные плоскости и один стык между ними. Многих привлекают более сложные конструкции, которые добавляют строению особую привлекательность и оригинальность. Другие, более практичные домовладельцы, предпочитают мансардные конструкции, которые одновременно способны выполнять роль кровли и второго этажа.
Основой любой крыши является индивидуальная стропильная система, имеющая свои конструктивные особенности. Сделать выбор нужного каркаса крыши будет значительно проще, если заранее разобраться какие же виды и схемы стропильных систем используются в строительной практике. После получения подобной информации станет более понятно, насколько сложны такие конструкции в монтаже. Особенно это важно знать, если каркас для крыши предполагается возводить самостоятельно.
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 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.
Основные элементы конструкции крыши
Детали и узлы стропильных систем
В зависимости от выбранного вида стропильной системы, используемые элементы конструкции могут значительно разниться, однако, существуют детали, которые присутствуют и в простых, и в сложных системах крыш.
К основным элементам стропильной системы скатной крыши относятся:
- Стропильные ноги, формирующие скаты кровли.
- - деревянный брус, закрепляемый на стенах дома и служащий для фиксации на нем нижней части стропильных ног.
- Конек - это стык каркасов двух скатов. Он обычно является самой высокой горизонтальной линией крыши и служит опорой, на которой закрепляются стропила. Конек может быть сформирован стропилами, скрепленными между собой под определенным углом или же зафиксированными на коньковой доске (прогоне).
- Обрешетка - это рейки или брус, монтируемые на стропила с определенным шагом и служащие основой для настила выбранного кровельного материала.
- Подпорные элементы, куда можно отнеси лежни, прогоны, стойки, подкосы, стяжки и другие детали, служат для повышения жесткости стропильных ног, поддержки конька, связывания отдельных деталей в общую конструкцию.
Кроме упомянутых деталей конструкции, в нее могут быть включены и другие элементы, функции которых направлены на упрочнение системы и оптимальное распределение нагрузок крыши на стены строения.
Стропильная система подразделяется по нескольким категориям в зависимости от разных особенностей своей конструкции.
Чердачное пространство
Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.
Конструкцию скатных крыш можно разделить на бесчердачные и чердачные. Первый вариант называется именно так оттого, что пространство под крышей имеет небольшую высоту и используется только в качестве утепляющей сверху помещения здания воздушной прослойки. К таким системам обычно относится или же имеющая несколько скатов, но расположенных под очень незначительным углом.
Чердачная конструкция, имеющая достаточно большую высоту конька, может использоваться по-разному, быть утепленной и неутепленной. К таким вариантам можно отнести мансардный или же двухскатный вариант. Если выбирается кровля с высоким коньком, то в обязательном порядке необходимо учитывать ветровые нагрузки в регионе, где выстроен дом.
Уклон скатов
Чтобы определить оптимальный наклон скатов крыши будущего жилого строения, в первую очередь нужно присмотреться к уже выстроенным малоэтажным соседским домам. Если они стоят уже не один год и стойко выдерживают ветровые нагрузки, то их конструкцию смело можно брать за основу. В том же случае, когда владельцами поставлена цель создать эксклюзивный оригинальный проект, непохожий на стоящие рядом постройки, необходимо ознакомиться с конструктивными и эксплуатационными особенностями различных стропильных систем и произвести соответствующие расчеты.
Следует учитывать, что от того, насколько велик уклон скатов крыши, зависит изменение касательных и нормальных значений силы ветра — чем круче угол наклона, тем большее значение имеют нормальные силы и меньше касательные. Если крыша пологая, то на конструкцию больше влияет касательная нагрузка ветра, так как увеличивается подъемная сила с подветренной стороны и уменьшается с наветренной.
Зимняя снеговая нагрузка тоже должна быть учтена при проектировании кровли. Обычно этот фактор рассматривается в комплексе с ветровой нагрузкой, так как с наветренной стороны снеговая нагрузка будет гораздо ниже, чем с подветренного ската. Кроме этого, на скатах существуют места, где обязательно будет собираться снег, давая большую нагрузку на эту область, поэтому ее следует укрепить дополнительными стропилами.
Уклон скатов крыш может варьироваться от 10 до 60 градусов, и он должен быть выбран не только с учетом консолидированной внешней нагрузки, но и в зависимости от кровельного покрытия, которое планируется использовать. Этот фактор учитывается потому, что кровельные материалы различаются по своей массе, для их закрепления требуется различное количество элементов стропильной системы, а значит, будет разниться и нагрузка на стены дома, и насколько она будет большой, тоже зависит от угла уклона крыши. Немаловажное значение имеют и особенности каждого покрытия по сопротивляемости проникновению влаги – многим кровельным материалам в любом случае необходимо тот или иной уклон для обеспечения свободного схода ливневой воды или тающего снега. Кроме этого, выбирая уклон крыши, нужно заранее продумать то, как будет осуществляться процесс очистки и ремонтных работ на кровле.
Планируя тот или иной угол скатов крыши нужно знать, чем меньше стыков между листами покрытия, и чем они герметичнее, тем меньше можно делать уклон ската, конечно, если не предполагается устроить в чердачном пространстве жилое или хозяйственное помещение.
Если же для покрытия кровли используется материал, состоящий из небольших элементов, например, керамическая черепица, то уклон скатов нужно делать достаточно крутым, чтобы вода никогда не задерживалась на поверхности.
Учитывая вес кровельного материала, нужно знать – чем тяжелее покрытие, тем угол скатов должен быть больше, так как в этом случае нагрузка правильно распределится на стропильную систему и несущие стены.
Для покрытия крыши могут быть использованы следующие материалы: или профильный лист, оцинкованная сталь, волнистые асбестобетонные и битумно-волокнистые листы, цементная и керамическая черепица, рубероид, мягкая кровля и другие кровельные материалы. Ниже на иллюстрации показаны допустимые углы крутизны скатов для различных типов кровельных покрытий.
Базовые конструкции стропильных систем
В первую очередь стоит рассмотреть базовые виды стропильных систем относительно расположения стен дома, которые применяются во всех конструкциях крыш. Базовые варианты разделяют на наслонную, висячую, а также комбинированную, то есть включающую в свою конструкцию элементы и первого, и второго типа систем.
крепления для стропил
Наслонная система
В постройках, где предусмотрены внутренние несущие стены, чаще устанавливается наслонная стропильная система. Монтировать ее гораздо проще, чем висячую, так как внутренние несущие стены обеспечивают для ее элементов надежную опору, а кроме того, для этой конструкции потребуется меньшее количество материалов.
Для стропил в этой системе определяющей опорной точкой является коньковая доска, на которой они и закрепляются. Безраспорный вид наслонной системы может быть обустроен в трех вариантах:
- В первом варианте верхняя сторона стропил фиксируется на коньковой опоре, называемой скользящей, а нижняя их сторона закрепляется путем врубки к мауэрлату. Дополнительно стропила в нижней части фиксируется к стене с помощью проволоки или скоб.
- Во втором случае стропила в верхней части подрезаются под определенным углом и соединяются между собой при помощи специальных металлических пластин.
Нижний же край стропильных ног крепится к мауэрлату подвижными креплениями.
- В третьем варианте стропила жестко скрепляются в верхней части брусками или обработанными досками, расположенными горизонтально, параллельно друг другу с обеих сторон соединенных под углом стропил, а между ними защемляется коньковый прогон.
В нижней части для закрепления стропил, так же, как и в предыдущем случае, применяются скользящие крепления.
Необходимо пояснить, почему для фиксации стропил на мауэрлате часто используются именно скользящие крепления. Дело в том, что они способны избавить несущие стены от излишнего напряжения, так как стропила не зафиксированы жестко, и при усадке строения они имеют возможность сдвигаться, не деформируя при этом общей конструкции кровельной системы.
Этот вид крепления применяется только в наслонных системах, что также отличает их от висячего варианта.
Однако в некоторых случаях для наслонных стропил применяют распорную систему, в которой нижний конец стропил жестко фиксируется к мауэрлату, а чтобы снять нагрузку со стен в конструкцию встраиваются затяжки и подкосы. Этот вариант и называется комплексным, так как включает в себя элементы наслонной и висячей системы.
Стропила служат основой всей кровельной конструкции, а их монтаж - одна из наиболее ответственных задач при строительстве дома. Каркас будущей крыши можно изготовить и установить самостоятельно, соблюдая технологические особенности кровель разных конфигураций. Приведем основные правила по разработке, расчету и выбору стропильной системы, а также опишем поэтапно процесс установки «скелета» крыши.
Стропильная система: правила расчета и разработки
Стропильная система - несущая конструкция, способная оказывать сопротивление порывам ветра, принимать на себя все наружные нагрузки и равномерно распределять их на внутренние опоры дома.
При расчете стропильной конструкции учитывают следующие факторы:
- Угол наклона крыши:
- 2,5-10% - плоская кровля;
- более 10% - скатная кровля.
- Нагрузки на крышу:
- постоянные - общий вес всех элементов «кровельного пирога»;
- временные - давление ветра, тяжесть снега, вес людей, которые проводят на крыше ремонтные работы;
- форс-мажорные, например, сейсмические.
Величину снеговых нагрузок рассчитывают исходя из особенностей климата региона по формуле: S=Sg*m , где Sg - вес снега на 1 м2, m -расчетный коэффициент (зависит от наклона кровли). Определение ветровой нагрузки базируется на таких показателях: тип местности, нормативы ветровой нагрузки региона, высота здания.
Коэффициенты, необходимые нормативы и расчетные формулы содержаться в инженерно-строительных справочниках
При разработке стропильной системы надо рассчитать параметры всех составляющих конструкции.
Элементы стропильной конструкции
Стропильная система включает в себя множество составляющих, выполняющих конкретную функцию:
Материалы для изготовления стропил
Стропила чаще всего изготавливают из деревьев хвойных пород (ель, лиственница или сосна). Для обустройства кровли применяют хорошо просушенную древесину с уровнем влажности до 25%.
Деревянная конструкция имеет один существенный недостаток - со временем стропила могут деформироваться, поэтому в несущую систему добавляют элементы из металла.
С одной стороны металл добавляет жесткости стропильному сооружению, но с другой - снижает срок эксплуатации деревянных частей. На металлических площадках и опорах оседает конденсат, который приводит к загниванию и порчи древесины.
Совет. При установке стропильной системы из металла и дерева надо позаботиться о том, чтоб материалы не соприкасались друг с другом. Можно использовать влагозащитные средства или применять пленочную изоляцию
В промышленном строительстве используют металлические стропила, выполненные из стального проката (двутавра, тавра, уголков, швеллера и т.д.). Такая конструкция более компактна, чем деревянная, но хуже удерживает тепло, и поэтому требует дополнительной теплоизоляции.
Выбор стропильной системы: висячие и навесные конструкции
Существуют два виды стропильных конструкций: висячие (распорные) и наслонные. Выбор системы определяется типом кровли, материалом перекрытия и природными условиями региона.
Висячие стропила опираются исключительно на внешние стены дома, промежуточные опоры не задействуются. Стропильные ноги висячего типа выполняют работу на сжатие и изгиб. Конструкция создает горизонтальное распирающее усилие, передающееся к стенам. При помощи деревянных и металлических затяжек можно снизить эту нагрузку. Затяжки монтируют у основания стропил.
Висячая стропильная система часто используется для создания мансарды или в тех ситуациях, когда пролеты на крыше составляют 8-12 м, а дополнительные опоры не предусмотрены.
Наслонные стропила монтируются в домах с промежуточной столбчатой опорой или дополнительной несущей стеной. Нижние края стропил фиксируются на внешних стенах, а их средние части - на внутреннем простенке или несущем столбе.
Установка единой кровельной системы над несколькими пролетами должна включать распорные и наслонные стропильные фермы. В местах с промежуточными опорами монтируют наслонные стропила, а где их нет - висячие.
Особенности обустройства стропил на разных крышах
Двускатная крыша
Двускатная крыша, согласно строительным нормам, имеет угол наклона до 90°. Выбор наклона во многом определяется погодными условиями местности. В районах, где преобладают обильные осадки лучше устанавливать крутые скаты, а там, где господствуют сильные ветра - пологие кровли, чтоб максимально снизить давление на сооружение.
Распространенный вариант двускатной крыши - конструкция с углом наклона 35-45°. Такие параметры специалисты называют «золотой серединой» расхода строительных материалов и распределения нагрузки по периметру здания. Однако в таком случае чердачное помещение будет холодным и здесь не получится обустроить жилую комнату.
Для двускатной крыши применяется наслонная и висячая стропильная система.
Шатровая крыша
Все скаты крыши имеют одинаковую площадь и одинаковый угол наклона. Конькового прогона здесь нет, а стропила соединяются в одной точке, поэтому монтаж такой конструкции достаточно сложен.
Шатровую крышу целесообразно устанавливать при выполнении двух условий:
- основание постройки квадратной формы;
- в центре сооружения имеется несущая опора или стена, на которую можно будет зафиксировать стойку, поддерживающую стык стропильных ног.
Создать шатровую крышу можно и без стойки, но при этом конструкцию надо усилить дополнительными модулями - стойками затяжками.
Вальмовая крыша
Традиционная конструкция вальмовой кровли предполагает наличие накосных стропил (диагональных), направленных к углам постройки. Угол наклона ската такой крыше не превышает 40°. Диагональные прогоны обычно делают с усилением, так как именно на них приходится существенная часть нагрузки. Изготовляют такие элементы из сдвоенной доски и прочного бруса.
Места стыковки элементов обязательно подпираются стойкой, которая повышает надежность сооружения. Опора располагается на расстоянии ¼ длины больших стропил от конька. На месте фронтонов двускатной крыши устанавливаются укороченные стропила.
Стропильная конструкция четырехскатной кровли может включать очень длинные диагональные элементы (более 7 м). В этом случае под стропила надо монтировать вертикальную стойку, которая будет опираться на балку перекрытия. В качестве опоры можно использовать шпренгель - балка располагается в углу крыши и фиксируется на смежных стенах. Шпренгельную ферму усиливают подкосами.
Ломаная крыша
Ломаные крыши обычно создаются для обустройства большей мансарды. Установку стропил при таком варианте кровли можно разбить на три этапа:
- Монтаж П-образной конструкции - опоры для прогонов, которые удерживают стропильные ноги. Основание конструкции - балки перекрытия.
- Устанавливается не менее 3-х прогонов: два элемента проходят по углам П-образного каркаса, а один (коньковый прогон) монтируется по центру мансардного перекрытия.
- Монтаж стропильных ног.
Двухскатная крыша: установка стропил своими руками
Расчет угла наклона и нагрузок
Расчет двухскатной крыши конечно можно произвести самостоятельно, но все же лучше это доверить профессионалам, чтоб исключить погрешности и быть уверенным в надежности конструкции.
При выборе угла наклона надо учесть, что:
- угол 5-15° подходит не для всех кровельных материалов, поэтому сначала выбирают тип покрытия, а потом делают расчет стропильной системы;
- при угле наклона свыше 45° - возрастают материальные расходы на закупку составляющих «кровельного пирога».
Пределы нагрузки от воздействия снега колеблются от 80 до 320 кг/м2. Расчетный коэффициент для крыш с углом наклона меньше 25° составляет 1, для кровли с уклоном от 25° до 60° - 0,7. Это значит, что если на 1 м2 приходится 140 кг снежного покрова, то нагрузка на крышу со скатом под углом 40° составит: 140*0,7=98 кг/м2.
Для подсчета ветровой нагрузки берется коэффициент аэродинамического влияния и колебания ветрового давления. Значение постоянной нагрузки определяется суммированием веса всех составляющих «кровельного пирога» на м2 (в среднем - 40-50 кг/м2).
Исходя из полученных результатов, узнаем общую нагрузку на кровлю и определяем количество стропильных ног, их размер и сечение.
Монтаж мауэрлата и стропил
Установку стропил своими руками начинают с монтажа мауэрлата, который фиксируется анкерными болтами к продольным стенам.
Дальнейшее возведение конструкции выполняется в такой последовательности:
Установка стропил: видео
Способы соединения элементов стропильной конструкции: видео
Монтаж двухскатной крыши активно практикуется в частном строительстве, так как это наиболее простой и доступный способ возведения надежной кровли дома. В данной статье описаны главные этапы монтажа, которые можно выполнить самостоятельно, при определенном навыке кровельных работ.
Функциональные особенности двухскатной крыши
Конструкция крыши двухскатного типа состоит из несущих элементов (мауэрлат, стропильная система) и ограждающих (кровля). Двухскатная крыша (щипцовая) имеет две кровельные поверхности, расположенные под определенным наклоном к наружным стенам здания, что обеспечивает естественный сток влаги от талого снега и дождевых вод. Согласно СНиП, угол наклона такой кровли должен составлять более 5°.
На выбор угла уклона скатов крыши влияет :
- тип материала финишного покрытия;
- архитектурные особенности строения;
- климатические условия района строительства.
Строительство двухскатной крыши с большим углом наклона обычно практикуется при условии использования относительно легких кровельных материалов и в регионах без большой ветровой нагрузки, так как скатная крыша здания представляет собой парус. Кроме того, крутая скатная крыша – практичный вариант для местности с большим количеством осадков – с нее быстро и успешно отводится дождевая влага, а накопившийся снег съезжает вниз под собственным весом.
Пологие кровли испытывают минимальную ветровую нагрузку, но при этом очень чувствительны к снеговой. Чтобы избежать разрушения конструкции под нагрузкой от снежных масс, в зимний период крышу следует регулярно очищать.
В частном строительстве чаще всего возводятся двухскатные крыши с углом наклона от 35 до 60° . Это оптимальный вариант с точки зрения соотношения устойчивости крыши к атмосферным нагрузкам и разумных затрат на материалы для монтажа стропильной системы, а также обустройства кровельного пирога.
Монтаж двухскатной крыши начинается с установки мауэрлата или балок перекрытий, в зависимости от выбранного типа стропильной системы. Мауэрлат выступает в качестве фундамента для кровельной конструкции. Именно он позволяет равномерно распределять нагрузку (вес самой стропильной системы, снеговая и ветровая нагрузка, вес людей, обслуживающих кровлю), передавая ее на строительные конструкции сооружения.
Мауэрлат представляет собой брус из хвойных пород древесины сечением 150×150 мм (чаще всего). При возведении двухскатной крыши он монтируется на две параллельные стены. Если проектом предусмотрен монтаж наслонных стропил с коньковым прогоном на опорах, то брус мауэрлата также следует уложить на среднюю несущую стену.
При строительстве деревянных домов мауэрлат не монтируется – это элемент для укладки на строительные конструкции из кирпича, пенобетонных блоков и другого материала. На небольших постройках мауэрлат можно крепить к стенам при помощи кованой проволоки, вмурованной в кладку. При возведении дома практикуется обустройство монолитной балки с установленным крепежом.
Для выполнения балки в верхней части стен монтируется деревянная опалубка, крепятся металлические прутья арматуры (минимум 2 пары параллельных линий, одна над другой). При помощи проволоки к арматуре прикрепляются шпильки или анкера. Важно установить их с шагом не более 1 метра, строго вертикально. Подготовленная опалубка заливается бетоном.
Длина шпильки диаметром около 14 мм определяется исходя из толщины монолитной балки, толщины бруса мауэрлата плюс одного или двух слоев гидроизоляции из рубероида. При этом при укладке мауэрлата шпильки должны быть выше его поверхности минимум на 3 см, чтобы была возможность закрепить брус при помощи гаек с широкими шайбами.
При подготовке к устройству монолитной балки следует заранее определить место установки крепежа для мауэрлата. Брус может укладываться строго по оси балки либо со сдвигом к внутренней или внешней стороне стены. Чтобы закрепить мауэрлат, следует выполнить отверстия под шпильки.
Мауэрлат монтируется не менее чем в 5 см от наружного края стены.
Если кровельный каркас планируется выполнить из металлических элементов, в качестве мауэрлата может выступать швеллерный или двутавровый металлопрофиль.
Стропильная система с висячими стропилами может устанавливаться без мауэрлата. В этом случае нижние части стропильных ног крепятся к балке перекрытия, которая укладывается поперек стен. Балка выступает в качестве затяжки и обеспечивает жесткость стропильной фермы. Строительство двухскатной крыши по такому принципу обычно используется при возведении строений с небольшим пролетом, чаще всего из бруса или бревна. Опорные балки не рекомендуется монтировать на стены, выложенные из штучных материалов, так как точечная нагрузка может разрушить строительные конструкции.
Стропильная система двухскатной крыши
В состав стропильной системы входят сами стропила (стропильные ноги), а также ряд других элементов, установка которых необходима для обеспечения жесткости конструкции :
- ригели;
- прогоны (в том числе коньковый);
- стойки;
- лежни;
- распорки;
- подкосы и т.д.
Стропильные системы могут монтироваться из дерева или металла, либо сочетания обоих видов материалов.
Проектирование стропильной системы – важный этап подготовки к строительству. Ошибки в проекте могут привести к тому, что крыша со временем разрушится под воздействием эксплуатационных нагрузок. С другой стороны, запроектировав чрезмерный запас прочности каркаса кровли, придется затратить лишние средства на ее возведение.
В основе конструкции стропильной системы двухскатной крыши лежит самая устойчивая и жесткая геометрическая фигура – треугольник. При монтаже стропильных систем простой конструкции стропила выполняются из бруса сечением от 40×150 мм до 100×250 мм. Выбор конкретного значения зависит от следующих факторов :
- шаг установки;
- длина стропильной ноги;
- расчетная величина нагрузки.
В свою очередь, на шаг установки стропильных ног влияет тип кровельного пирога – если предполагается монтаж теплой крыши, то данный параметр выбирается с учетом ширины рулонного или листового утеплителя.
Виды стропильных конструкций
Рассматривая, как построить двухскатную крышу, необходимо обратить внимание на специфику возведения стропильных систем различной конструкции – с висячими и наслонными стропилами. Стропильные ноги являются основным элементом каркаса двухскатной крыши. Они выполняют функцию опоры для кровельного пирога. Висячие стропила не имеют промежуточных опор, и опираются только на стены здания. Наслонные стропила имеют дополнительные точки опоры.
Ферма, собранная из двух стропильных ног и нижней затяжки либо верхнего ригеля, представляет собой конструкцию, которая работает на сжатие и изгиб. Распирающий эффект от смонтированных под углом стропильных ног компенсируется горизонтальной перемычкой. Чем выше монтируется затяжка, тем прочнее и жестче одна должна быть закреплена. Такая конструкция позволяет перекрывать даже широкие пролеты .
Верхняя часть висячих стропил может крепиться различными способами. Жесткое крепление верхних концов стропильных ног усиливается при помощи накладных элементов из дерева или металла. При креплении стропильных ног к мауэрлату на нижней части стропила делается вырез (седло), после чего элемент жестко закрепляется гвоздями и проволочной скруткой. Если стропильные ноги устанавливаются на балку перекрытия, в балке вырезается упор, чтобы предотвратить смещение, а в стропильной ноге – одинарный или двойной зуб. Монтаж выполняется с использованием различных металлических крепежных элементов.
В брусе мауэрлата вырез не выполняется, чтобы не ослабить несущие способности опоры кровли.
Каркас крыши с наслонными стропилами устанавливается при наличии в здании средней несущей стены или столбчатых опор. Пролет между опорами должен составлять не более 6,5-7 метров. Ширину перекрытия можно увеличить посредством монтажа дополнительных опор: до 11,5-12 метров с одной дополнительной опорой и до 15-15,5 метров – с двумя. Чтобы повысить жесткость стропильной системы и расширить проем между опорами, следует установить стойку с подкосами под коньковый прогон. Нагрузка на кровлю передается средней частью стропил на внутренние опоры, а нижними концами – на внешние стены.
Монтаж стропильной системы с наслонными стропилами несколько проще, чем сборка и установка стропильных ферм. После монтажа конькового прогона на фронтоны здания или специальные стойки, стропила крепятся к нему верхней частью.
В некоторых случаях целесообразно использовать и наслонные, и висячие стропила при монтаже каркаса крыши.
Строительство стропильной системы должно вестись с использованием качественного материала, чтобы обеспечить долговечность крыши. Пиломатериал должен иметь строгую геометрическую форму, не допускаются дефекты древесины. Чтобы деревянные элементы после установки не коробились, материал должен быть хорошо высушен . Перед монтажом требуется обработать заготовленные детали огнебиозащитным средством.
Устройство кровельного пирога
Вопрос о том, как правильно построить двухскатную крышу, в частности, связан с грамотным выполнением кровельного пирога. От этого зависит функциональность конструкции, ее способность обеспечить надежную защиту здания от внешних воздействий.
При монтаже кровли важно соблюдать запроектированный шаг обрешетки, предварительно установив контробрешетку для создания вентиляционного зазора кровельного пирога. Чтобы обеспечить необходимую циркуляцию воздуха в подкровельном пространстве, устанавливается вентиляционный короб в коньковой части, предусматриваются вентиляционные отверстия в подшивке карнизных свесов.
Особое внимание уделяется надежной гидроизоляции кровли, в противном случае влага, сконденсированная на деревянных элементах, может вызвать гниение конструкций . Если чердак двухскатной крыши предполагается использовать в качестве жилого пространства, требуется предусмотреть надежное утепление и пароизоляцию кровли.
Чтобы обеспечить прочность и долговечность двухскатной крыши, следует внимательно подойти к разработке проекта, выбору материалов и соблюдению технологии работ.
Монтаж двухскатной крыши, как построить правильно, строительство
Учимся делать монтаж двухскатной крыши своими руками. В статье узнаете, как правильно построить двухскатную крышу и с чего начинается ее строительство.
Как устроена конструкция стропильной системы, какую лучше выбрать
Кровельная конструкция считается самым сложным узлом жилого здания в плане проектирования и монтажа. На крышу обрушиваются ветер, осадки и холод, следовательно, она должна быть герметичной и долговечной для создания комфортных условий проживания. Основной частью крыши является стропильная система, с помощью которой создается форма конструкции, задается оптимальный угол наклона и крепится гидроизоляционный материал. Количество элементов стропильной системы, а также их расположение определяется конфигурацией кровли.
Назначение стропильной системы
Стропильная система представляет собой определенное количество опорных элементов, которые создают геометрию крыши и каркаса, придающего жесткость кровельной конструкции и нужный уклон. Основные параметры составляющих частей стропильной системы и их расположение определяются с учетом постоянных и временных нагрузок.
В целом стропильной системе отводятся следующие задачи:
- Создание формы и угла наклона. Расположение стропильных ног определяет форму крыши, следовательно, количество щипцов и скатов. Кроме того с помощью этих элементов формируют угол наклона скатов для быстрого схода снега, талой и дождевой воды.
- Равномерное распределение нагрузки крыши на несущие стены дома. Стропила системы взаимосвязаны между собой и распределены в конструкции так, что вес кровельного покрытия и снежной массы равномерно передается на коробку здания, при этом не происходит перекос или деформация строения.
- Создание условий для нормальной вентиляции и защита от влаги. Каркас крыши собирается таким образом, чтобы в подкровельном пространстве свободно циркулировал воздух, а сам материал был надежно защищен от скопления конденсата.
Кроме того система стропил служит основой, на которую крепится гидроизоляционный материал и обрешетка под финишное покрытие.
При правильном составлении схемы стропильной системы крыша будет надежной и прочной и прослужит долгое время. По мнению специалистов качественно возведенный каркас имеет большее значение, следовательно, экономить на этом этапе не нужно. Поэтому лучше всего, составление проекта крыши и ее монтаж доверить профессиональным мастерам.
Особенности выбора
Стропильная система здания состоит из определенного набора дополнительных элементов и имеет свой уровень сложности монтажа. Количество вспомогательных деталей определяется с учетом нагрузок от кровельного материала и некоторых факторов внешней среды.
Выбирая тип стропильной системы, следует обратить внимание на следующие факторы:
- Особенности климата местности, где предполагается строительство. Защитить кровлю от разрушения в период снегопадов или обильных осадков можно лишь в том случае, если правильно рассчитать среднегодовое количество выпадающих осадков. Оптимальным вариантом крыши в снежных регионах является крутой скат.
- Нагрузка от ветра. Оптимальный вариант конструкции выбирается на основании розы ветров в месте строительства и средней скорости воздушных порывов. В ветреных регионах скаты делают более пологими.
- Использование чердачного пространства. Создание жилого помещения под кровлей имеет большое значение при выборе формы стропильной системы.
- Используемое финишное покрытие. Чтобы кровельное покрытие максимально выполняло свои функции, нужно правильно выбрать угол наклона ската с учетом формы и способа крепления материала.
- Финансовые возможности. Монтаж кровельной конструкции требует больших финансовых вложений, следовательно, выбирать тип крыши нужно в соответствии с бюджетом строительства.
Виды конструкции стропил
Ни одна крыша не обходится без стропильной системы. Качество кровельной конструкции во многом зависит от того, что входит в стропильную систему крыши. Вертикальные опоры, горизонтальные затяжки и стропильные ноги служат надежным основанием и поддержкой для кровельного покрытия. Для изготовления каркаса необходимо использовать легкие материалы, не нагружающие коробку дома. Они должны быть прочными, с высокой несущей способностью и хорошей устойчивостью к негативным явлениям природы.
Чаще всего встречаются следующие варианты:
- Деревянный каркас . Такая стропильная система имеет незначительный вес и хорошую прочность, а природное происхождение материала обеспечивает безопасность жильцам и окружающей среде. Каркас собирают из брусков сечением 10*10 см или 15*15 см или досок 5*15 см. Среди недостатков древесины можно отметить плохую сопротивляемость влаге. Кроме того большая длина изделий способствует их изгибу под собственным весом.
- Металлическая стропильная система отличается высокой стоимостью, но при монтаже большой площади скатов и использовании тяжелых кровельных материалов она становится незаменимой. Металлический профиль обладает высокой несущей способностью, что позволяет увеличивать расстояние между элементами конструкции без снижения прочностных характеристик. Единственным недостатком металла является плохая устойчивость к коррозии. Для решения проблемы в этом случае используют металлы, устойчивые к этому явлению.
Конструктивные элементы и детали
Все элементы стропильной системы взаимосвязаны между собой. Благодаря этому конструкция обладает жесткостью и необходимой прочностью, а вес от кровельного покрытия равномерно распределяется на несущие стены и перегородки. Присутствие определенных элементов конструкции, их сечение и расположение зависит от выбранного кровельного материала, угла наклона скатов и назначения чердачного помещения.
Основными деталями стропильной системы является следующее:
- Мауэрлат . Этот элемент представляет собой подстропильный брус, располагающийся на верхнем ряду или венце несущих стен дома. Для его изготовления используется древесина хвойных пород, которая отличается твердостью и прочностью. Крепление мауэрлата выполняется металлическими шпильками или анкерными болтами.
- Лежень . Этот элемент, выполненный из бруса, располагается на внутренних несущих перегородках. Лежень служит опорой для стоек, которые необходимы для поддержания конька.
- Стойки – это опоры, располагающиеся вертикально по всей длине лежня и поддерживающие конек или центральную часть стропильной фермы.
- Стропила располагаются под определенным углом к основанию крыши. Опорой для стропильных ног служит мауэрлат и коньковый брус.
- Ригель и затяжка – необходимые горизонтальные элементы для парного соединения стропильных ног. Ригель стягивает стропилины непосредственно под коньковым прогоном, затяжки – немного ниже.
- Подкосы . Эти элементы располагают под углом к стропильной ноге для предотвращения прогиба. Верхний край подкоса упирается в стропилину, нижний – в стойку или затяжку.
Для сооружения простой конструкции стропильной системы достаточно использовать мауэрлат, коньковый брус и стропила. Повышение уровня сложности приводит к использованию дополнительных элементов, которые делают конструкцию более прочной и устойчивой к прогибам.
Виды стропильной системы
Архитектурные особенности строения оказывают большое влияние на конфигурацию кровли, так как нагрузка от кровельной конструкции должна равномерно распределяться между всеми несущими стенами и перегородками.
В связи с этим различают такие виды стропильной системы:
- Наслонная стропильная система . В такой конструкции каркас крыши упирается непосредственно на несущие стены снаружи строения и внутри. Опоры на внутренние несущие перегородки необходимы для поддержки конькового прогона. Наслонные стропилины позволяют перекрывать большую площадь с сохранением прочностных характеристик.
- Висячая стропильная система предполагает опору стропильных ног только на мауэрлат. В верхней части стропилины упираются друг в друга без конька. Такие виды стропил используются при перекрывании сооружений, не имеющих внутренних несущих перегородок. Стропильная ферма в этом случае имеет форму равностороннего треугольника, следовательно, стабилизирующие элементы не требуются.
Результатом выбора видов стропильной системы и их конструктивных элементов может стать простая крыша с одним или двумя скатами, или более сложная – вальмовая и шатровая.
Конструкция стропильной системы: виды стропил, конструктивные элементы, детали крыши, что входит, части
Конструкция стропильной системы: виды стропил, конструктивные элементы, детали крыши, что входит, части
Устройство и монтаж деревянной стропильной системы
Крыша здания защищает его от холодов, дождя и ветра. Это такой же важный элемент, как наружные стены и фундамент. Стропильная система является несущим каркасом крыши. Она берет на себя все нагрузки: от конструкций, от снега и ветра. Чтобы не возникло проблем при эксплуатации, конструкция крыши дома должна быть прочной и надежной. Монтаж стропильной системы своими руками стоит выполнять только после тщательной подготовки и изучения всей необходимой информации.
Крыша и кровля
Прежде чем начать устройство крыши частного дома, нужно разграничить два понятия. Непрофессионалы часто путают, но строители четко разделяют определения крыша и кровля. Крыша - это вся конструкция, которая отделяет здание от улицы сверху. Конструкция крыши частного дома включает в себя стропила, все другие несущие элементы, теплоизоляционный материал, кровельное покрытие .
Стропила - несущие конструкции крыши
Кровля - это верхняя часть крыши. Она же является кровельным покрытием . Устройство кровли требует внимательного подбора материала. Ведь именно от него будет зависеть надежность гидроизоляции и комфортность проживания.
Требования к системе
Чтобы правильно смонтировать стропильную систему своими руками, необходимо учитывать определенный набор правил. Без их учета строение не сможет эффективно сопротивляться негативным воздействиям извне.
В первую очередь стоит учесть прочность. Все элементы должны выдержать нагрузку без разрушения . Устройство стропильной системы крыши предполагает предварительный расчет несущих конструкций по первому предельному состоянию. Именно он проверяет элементы стропильной системы на прочность.
Стропильная система должна быть прочной и жесткой
Второе требование - жесткость . Здесь учитывается максимальный прогиб. Конструкция крыши деревянного дома или любого другого не должна провисать слишком сильно. Допустимые деформации в середине пролета равняются длине этого пролета, разделенной на 200. Перед началом стройки конструкция стропильной системы должна быть рассчитана по второй группе предельных состояний - на жесткость.
Стропиловка крыши своими руками производится с учетом того, чтобы конструкция имела небольшой вес. В противном случае сильно возрастает нагрузка на стены и фундаменты. Именно по этой причине древесина получила широкое распространение в качестве основного материала. Деревянная стропильная система обладает достаточной прочностью, но весит сравнительно немного. Внимание стоит уделить не только конструкции кровли, но и грамотно выбрать кровельный материал. Он не должен быть слишком тяжелым. Керамическая черепица потеряла свою популярность не только из-за стоимости, но и из-за того, что под нее должна быть усилена крыша дома, его стены и фундаменты.
Вес кровельного материала для деревянной стропильной конструкции не должен быть слишком большим
Особые требования предъявляются к качеству материала. Изготовление деревянных элементов должно выполняться только из хорошего сырья. Стоит учесть следующие рекомендации:
- Для основных элементов используют древесину 1 или 2 сорта. 3 сорт может быть применен только для обрешетки и других мелких деталей.
- Стропильные конструкции скатных крыш рекомендуют изготавливать из хвойных пород. Они обладают большей устойчивостью к гниению и другим неприятностям, поскольку содержат смолу. При одинаковом сечении допустимый пролет для лиственных пород будет меньше.
- Пред началом работ все элементы обязательно обрабатывают антисептиком. Такой этап подготовки позволяет предотвратить множество неприятностей в дальнейшем. Также по желанию можно обработать дерево антипиренами. Это повысит сопротивляемость возгоранию.
- Лучше закупать древесину из северных регионов, которая заготовлена в зимний период. Именно такой материал обладает наивысшим качеством.
Части конструкции
Схема стропильной системы включает в себя множество элементов. Чтобы понимать чертежи и правильно воспринимать информацию, нужно знать хотя бы основные из них. Итак, из чего состоит крыша?
Конек, карниз и скаты - основная часть крыши
В первую очередь – это конек, карниз и скаты. Эти элементы являются основными частями . Конек - это самая верхняя часть конструкции. Карниз или свес - нижняя. Скаты - это наклонные поверхности, которые располагаются между коньком и карнизом.
Возведение стропильной системы требует знания несущих элементов. К таким относятся:
- Мауэрлат - брус, который укладывают по обрезу стен здания . Мауэрлат нужен, чтобы равномерно передать нагрузку от стропильных ног, которые опираются точечно. Обычно для его изготовления используют брус размерами 150х150 мм или 200х200 мм (для больших зданий).
- Стропильные ноги представляют собой наклонные балки, которые передают нагрузку от собственного веса крыши, снега и ветра на мауэрлат . Такие балки обычно устанавливаются от конька до карниза. Но при возведении вальмовой крыши появляются элементы, которые имеют только одну из указанных точек. Их опирают на конек или на карниз. Такие детали называют нарожниками. Они обычно имеют такое же сечение, как и стропила. По сути, нарожники - это обрезанные с одной стороны стропильные ноги.
- Прогон - балка, на которую опираются элементы крыши . Прогон может быть установлен под стойки. Еще один вариант - коньковый прогон (ригель). На него опираются стропила в верхней точке. Сечение прогона зависит от его пролета, обычно принимается 200х200 мм.
- Накосные ноги нужны только для вальмовых крыш . Они представляют собой диагональные стропила, опирающиеся на мауэрлат по углам. Сечение принимается увеличенным, обычно 150х200 или 100х200 мм.
- Конструкция деревянной крыши предполагает наличие затяжек, подкосов и стоек . Они предназначены для того, чтобы уменьшить нагрузку на основные элементы. При строительстве дома своими руками важно помнить, что стойки нельзя опирать на пролет перекрытия. Установка возможна только на нижележащие стены или на прогоны, перекинутые между стенами. Монтировать такие элементы на перекрытие можно только в том случае, если оно рассчитано на такую нагрузку и усилено в нужной зоне.
- Обрешетка нужна для того, чтобы сделать основание под покрытие . Для металлочерепицы и фальцевой кровли обрешетка может быть разреженной из досок толщиной 32-40 мм. Для битумной черепицы нужно сплошное основание из досок толщиной 25-32 мм или влагостойкой фанеры.
- Для того чтобы сделать вылет карниза, устанавливают кобылки . Они становятся продолжением стропил. Крепление кобылки к стропилу выполняется на длину минимум 1 м. Сечение элемента обычно принимается 50х100 мм.
Несущие элементы вальмовой крыши
Еще один элемент стропильной системы - ферма. Это цельная конструкция, которая состоит из стропил, затяжек, подкосов и стоек, жестко соединенных между собой . Ферма имеет треугольную форму, а внутри разбита на несколько более мелких треугольников, что обеспечивает ей хорошую устойчивость.
Формы крыш
Кровли скатных крыш бывают разных форм. Здесь стоит выделить:
- односкатные;
- двухскатные;
- четырехскатные (шатровые и вальмовые);
- ломаные.
Наиболее распространены двухскатные и четырехскатные вальмовые крыши
Самый распространенный вариант - это двухскатная или четырехскатная вальмовая крыша . Первая требует устройства фронтонов. Ломаные актуальны при возведении мансарды. Сначала стропила идут под крутым углом, а потом под меньшим. Такая технология позволяет поднять потолок мансардного помещения. Также рекомендуем прочитать про стропильную систему полувальмовой крыши.
Типы стропил
Выделяют две конструкции:
- с наслонными стропилами;
- с висячими стропилами.
Устройство крыши деревянного дома возможно только с использованием первых. Это вызвано двумя правилами:
- висячие стропила должны крепиться к мауэрлату жестко;
- в деревянном доме стропила должны крепиться к мауэрлату шарнирно.
Два этих высказывания противоречат друг другу, поэтому стропильная система деревянного дома может содержать только наслонные элементы.
В деревянном доме монтируют только наслонные стропила
Наслонные балки представляют собой элементы, которые опираются на мауэрлат в нижней точке и на коньковый прогон в верхней . Это позволяет уменьшить горизонтальный распор, который действует на стены, когда стропила пытаются разъехаться и принять горизонтальное положение. Элементы могут быть усилены стойками или подкосами. Схватки в этом случае можно располагать через одну пару ног.
Висячие баки опираются только в нижней точке на мауэрлат . Наверху они просто упираются друг в друга. Чтобы система из деревянных элементов не разъехалась, обязательно делают затяжки. Лучше устанавливать их на каждую пару ног. Такой вариант характеризуется сильным действием распора на наружные стены, но зато позволяет получить больше свободного пространства внутри мансарды.
Соединения
Перед тем как сделать стропильную систему своими руками, нужно внимательно изучить узлы. Чтобы построить свой дом, не стоит экономить время или деньги. Только в этом случае результат будет радовать долгие годы.
Основные узлы соединения стропил
Узлы крепления стропильной системы кровли, которые заслуживают особого внимания, представлены следующими:
- крепление мауэрлата к стене;
- крепление стропил к мауэрлату;
- крепление стропил в верхней точке;
- сращивание стропил по длине.
Мауэрлат к стене
Этот узел может быть выполнен несколькими способами. Выбор во многом зависит от материала стены. Строительство здания из кирпича, блоков или бетона позволяет использовать следующие методы:
- на проволоку;
- на скобы;
- на шпильки;
- на анкера с устройством монолитного пояса по обрезу стены.
Соединение мауэрлата со стеной при строительстве кирпичных зданий выполняется с помощью анкеров
При деревянном строительстве в качестве мауэрлата выступает верхний венец стены. Его соединяют с предыдущими на нагеля. В каркасном доме мауэрлат - это верхняя обвязка стен. Ее фиксируют на стойки каркаса за счет врубки и металлических уголков с отверстиями для саморезов. Подробнее о креплении мауэрлата к стене.
Стропила к мауэрлату
Крепеж осуществляют двумя способами:
- жестко для зданий из кирпича, бетона или бетонных блоков;
- шарнирно для деревянных домов.
Жесткое крепление может быть с врубкой или без нее. Врубку рекомендуют делать на стропилах, а не на мауэрлате, поскольку это ослабляет его . В обоих случаях ногу жестко фиксируют гвоздями, саморезами, скобами или металлическими уголками.
При жестком креплении врубку лучше делать на стропилах и фиксировать конструкцию с помощью крепежей
Для шарнирного крепления используют специальную деталь - салазки . Они позволяют балке без препятствий перемешаться при усадке стен здания.
Шарнирное соединение дает балке возможность смещения
Дополнительно стропильные ноги крепят к стене. Это нужно для того, чтобы крышу не сорвало ветром. Для крепления используют скрутку из двух проволочек диаметром 4 мм, закрепленные в стену на анкер или ерш. В деревянном доме скрутку можно заменить скобами. Крепление осуществляют на каждую балку или через одну.
В уровне конька
Наслонные элементы опирают на коньковый прогон с врубкой . Дополнительно с двух сторон делают накладку из доски. Накладка нужна и для висячих элементов. Она может быть деревянной или металлической с отверстиями под саморезы.
Коньковый прогон и стропила соединяют с помощью врубки
Сращивание стропил
Существует несколько методов сращивания стропил на крыше своими руками. Выбор между ними во многом зависит от опыта мастера. Место сращивания располагают на расстоянии 0,15 длины пролета от опоры . При этом опорами считаются не только коньковый прогон и мауэрлат, но и подкосы и стойки.
Сращивание стропил по длине
Выделяют пять способов:
Чтобы построить качественную крышу, нужно внимательно изучить технологию, правильно выбрать тип стропил и способы соединения элементов в важных узлах. Это особенно важно, когда возводится стропильная система своими руками.
Стропильная система крыши частного дома: устройство и монтаж
Как правильно сделать деревянную крышу частного дома. Стропильная система: элементы конструкции, стропила, узлы крепления и монтаж своими руками.
Виды стропильной системы двухскатной крыши: для маленьких и больших домов
В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые все вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов ее организации накопилось немало, и каждая имеет свои особенности в построении узлов и врубок. Подробнее о том, какой может быть стропильная система двухскатной крыши и как при этом должны крепиться стропила и другие элементы системы поговорим подробнее.
Конструкция стропильной системы двускатной крыши
В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).
Схема двускатной крыши
Теперь о составляющих системы и их назначении:
- Мауэрлат - брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
- Стропильные ноги - они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
- Коньковый прогон (бус или конек) - объединяет две плоскости крыши.
- Затяжка - поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
- Лежни - бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
- Боковые прогоны - поддерживают стропильные ноги.
- Стойки - передают нагрузку от прогонов к лежням.
В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт - очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».
Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы - с наслонными и висячими стропилами.
Разница в конструкции наслонных и висячих стропил
С висячими стропилами
Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.
Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка - широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.
Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами
Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов
Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.
Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).
На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.
Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы
Для мансардных крыш
Вариант с установкой ригеля - используется при организации под крышей жилого помещения - мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант - полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.
Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля
Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.
При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.
Для больших домов
При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.
Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил
При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).
Прямой и косой прируб для соединения затяжки
Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки - крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.
Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки
Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами
При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.
С наслонными стропилами
В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.
Простейший вариант наслонных стропил
Безраспорные схемы и узлы врубок
Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.
Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.
Простая безраспорная система двускатной крыши с наслонными стропилами
Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом - не более сечения балки. Глубина врубки - не более 0,25 ее высоты.
Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.
Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.
Вариант крепления стропил без распора на стены
Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.
Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.
Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках
Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.
Варианты стропильных систем со схватками
Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.
Схемы стропильных систем двускатных крыш со схватками
К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.
Крепление схватки к стропильным ногам и коньковому брусу
Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.
Системы наслонных стропил с подкосами
В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).
Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.
Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу - безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу - возможные схемы крепления подкоса
Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.
Система стропил со смещенным относительно центра вертикальным прогоном
Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты - на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.
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.
Стропильная система двухскатной крыши: устройство, узлы
Значительная часть часть частных домов накрыта двухскатной крышей. Для ее поддержки необходимо правильно выбранная стропильная система и грамотно выполненные узлы.
Конструкция крыши
Любая малоэтажная жилая постройка строится так, чтобы при минимальных затратах материалов получить большой срок ее службы и максимум полезного пространства. С этой точки зрения особый интерес представляют собой чердачные помещения, позволяющие удвоить полезную площадь без каких-либо дополнительных изменений. С другой стороны, конструкция крыш, стропильные системы которых рассчитаны на создание жилой мансарды, будет более сложной.
Сегодня при строительстве загородных домов используется несколько видов крыш:
- Односкатные. Это самый простой вариант, поскольку здесь часто можно обойтись без конькового бруса и даже без ряда других элементов, обязательных в других случаях. Обычно подобные решения используются при строительстве подсобных помещений, пристроек и гаражей, однако они подходят и для жилых домов, имеющих небольшую площадь.
Крыши данного типа являются одними из самых экономичных. Они требуют минимального количества кровельного материала и древесины, которая используется для стропильных конструкций.
- Двухскатные. Это – второй по сложности создания тип крыши, поскольку здесь требуется выполнить лишь два ската, да и стропильная система, как правило, ничем особенным не отличается. Крыши такого типа являются одними из самых популярных в современном загородном строительстве, поскольку, несмотря на свою простоту, отлично справляются с ветровой и снеговой нагрузкой, а также подходят для создания мансарды.
- Четырехскатные. К данной категории относятся вальмовые, шатровые и ломаные крыши. В последнем случае стоит оговорить, что речь идет о разновидности двускатной кровли, которая за счет излома получила четыре ската. Подобные сооружения сложнее чем два предыдущих варианта, однако и эстетичность постройки вместе с ними выше.
- Щипцовые и многоскатные. Сложные узлы крепления стропил, специальная технология устройства и необходимость в тщательном расчете – причины, по которым такие крыши возводят лишь профессионалы. Самостоятельно попробовать построить что-то такое конечно можно, но лишь в том случае, если вы являетесь специалистом в данной области.
Выбор типа крыши зависит от особенностей климата в данном регионе и ветровой нагрузки. Второй момент – это угол наклона скатов, который зависит от расположения постройки, наличия рядом массивов зданий или деревьев и климата.
Угол наклона скатов
Идеальный вариант для любой крыши – это такая конструкция, которая потребует минимального внимания владельца. Как правило, привлекательными являются самоочищающиеся крыши, поскольку они позволяют не беспокоиться о том, что скапливается большое количество снега.
Накоплением снега нельзя пренебрегать, поскольку его масса после интенсивного снегопада может составлять до 200 кг на м2, а значит, только очень прочные стропила выдержат подобный вес.
Альтернативой является устройство оригинальной крыши по типу альпийских домиков, имеющих очень большой наклон скатов, опускающихся часто почти до земли. Нужно отметить, что для получения эффекта удаления снега потребуется угол в 45 градусов. В этом случае осадки будут скатываться по покрытию под собственным весом.
С другой стороны увеличение наклона скатов приводит к повышенному расходу кровельных и строительных материалов. Более того, если мансарду планируется строить, то и утеплитель обойдется дорого, ведь чем больше высота конька, тем выше расход этого материала. Кроме стоимости скатной крыши на выбор наклона влияет ее вид. Для неэксплуатируемых кровель не требуется использовать большое количество утеплителя, однако и повышение угла наклона себя не всегда оправдывает.
Основным признаком неэксплуатируемой крыши является другая схема стропильной системы и отсутствие зазора между перекрытием и внешней защитной конструкцией. Обычно это плоские кровли или те, которые имеют очень малый наклон. Их главный недостаток заключается в том, что при интенсивных снегопадах могут образовываться сугробы, которые не только создадут нагрузку на перекрытие, но и устроят «наводнение» во время оттепели.
Тип кровельного материала потребуется определить заранее, поскольку он должен учитываться при расчете угла наклона стропил. Обычно для многощипцовых конструкций выбираются гибкие материалы и битумные покрытия. Например, металлочерепица, профнастил или оцинкованное железо. Другие варианты, такие как шифер или черепица лучше подходят для крыш, имеющих простую конфигурацию.
Классическая черепица сегодня используется редко, поскольку она требует достаточно большого угла наклона скатов, находящегося в пределах от 30 до 60 градусов.
Битумные материалы могут использоваться даже при малых углах наклона (от 8 градусов), а предельная для них величина составляет 18 градусов. Металлочерепица и асбоцементные листы применяются при углах от 14 до 60 градусов. На рассмотрении кровельных материалов мы не будем останавливаться подробно, поскольку данный вопрос уже освещен на нашем сайте.
Распорные и безраспорные наслонные стропила
Это два типа стропил, один из которых выбирают с учетом формы дома, крыши и размеров будущей конструкции. Наслонные стропила – это вариант, подходящий для односкатных или двухскатных крыш. Главная их особенность заключается в том, что используется две точки опоры. С одной стороны стропильная нога опирается на конек крыши, а с другой – на стену дома.
Безраспорные наслонные стропила монтируются таким образом, чтобы избежать распирающего давления на стену дома. Обычно стропильные конструкции крыши создаются с использованием одного из следующих вариантов:
- Стропильная нога упирается в мауэрлат. Она подшивается бруском и фиксируется за счет врубки зубом. Кроме того выполняется дополнительная страховка проволокой. Верхняя часть бруса монтируется на коньковый прогон. Крепление производится с использованием принципа скользящей опоры.
- Низ стропила крепится за счет использования подвижного соединения. В качестве точки монтажа может использоваться не только мауэрлат, но и штучные бруски. Верхняя же часть фиксируется болтом, гвоздями или другим способом после того, как будет уложена на коньковый прогон.
- Третий вариант предполагает установку наслонных стропил с жестким креплением к прогону. Здесь могут использоваться гвозди, шпильки или другой крепеж.
Если толщина стропил, которая была выбрана первоначально, окажется недостаточной, то в процессе работ можно использовать подпорки, которые монтируются под слишком длинные элементы в тех местах, где ожидается максимальный прогиб.
Распорные стропила Наслонные стропила бывают распорными. В этом случае предполагается создание такой конструкции, где на стены дома будет передаваться распирающее усилие. Способ монтажа в этом случае тот же, что и в предыдущем, однако крепление стропильных ног выполняется неподвижным, поэтому вся система получит внутреннее напряжение. Стоит сказать, что подобный вариант является переходной схемой, разделяющей безраспорные наслонные стропила и висячие.
Висячие стропила
Такая конструкция стропильной системы будет идеальной в том случае, когда необходимо перекрывать большие пролеты, протяженность которых превышает 7 м. В такой ситуации есть только одна точка опоры для стропильной ноги – стена. Верхняя же часть бруса соединяется со встречным элементом, расположенным на другом скате. Вариантов стыков используется несколько: вполдерева, прорезным шипом, металлическими пластинами.
Чтобы стропильные ноги были надежно зафиксированы необходимо соединить их с помощью затяжки. Обычно – это прочная балка, которая крепится к нижней части данных элементов. Конечно, её можно расположить и выше, однако в этом случае нагрузка будет расти, а значит, потребуется увеличивать и вес балки. В такой ситуации может использоваться один из следующих вариантов монтажа стропильных ног:
- Стропильная нога соединяется с мауэрлатом с помощью дополнительного запила и надежно удерживается с помощью гвоздей. Второй вариант предполагает использование металлических уголков. Затем верхние части стропил соединяются встык, а нижние удерживаются затяжкой. В данном случае верх стропильных ног может прижиматься и к коньковому прогону, который будет опираться на бабки.
- Затяжки устанавливаются так, что пятки стропильных ног упираются вырубленным зубом в края затяжек, которые, в свою очередь, крепятся к мауэрлату. Верхние части стропил удерживаются с деревянными накладками.
- На роль затяжек могут выбираться балки перекрытия. В этом случае их концы должны выноситься за пределы стен не менее чем на 55 см. Вырубка гнезда для зуба выполняется не ближе 25-40 см от края стены.
- В домах из бревен крепление стропильной ноги производится на верхний венец через соединение шип-гнездо. Могут также использоваться специальные металлические крепления, например ползунки, салазки и т.д. Последний вариант позволят элементам конструкции двигаться и избежать возникновения дополнительных напряжений.
Сами затяжки могут представлять собой цельные балки или составные элементы. Сращивание брусков производится любым удобным способом, например косым зубом, внахлест и т.д. Установка затяжек может выполняться не только на уровне пяток стропил, но и в любом другом месте.
Если используются стропила для крыши, размеры которых более восьми метров, то мы рекомендуем создавать конструкцию из бабки и подкосов, а также применять стойки и ригели, которые способствуют повышению надежности стропильной системы.
Стропила для разных видов крыш
Наиболее простым вариантом является конструкция односкатной крыши, стропила которой упираются на стены здания. Длина данных элементов не может превышать 4.5 метров, но существует и решение для перекрытия больших площадей. В таком случае рекомендуется применять подпорки или стойки, которые будут удерживать протяженную конструкцию.
Большинство двускатных крыш похожи друг на друга как близнецы, однако их внутреннее строение может сильно отличаться. Сегодня используют четыре варианта:
- Применяют коньковый прогон, на который опираются ноги стропил. Скаты усиливаются за счет использование подстропильных ног, а прогон удерживается стойками. Сами стойки устанавливаются на лежень. Ширина крыши такого типа может достигать 10 м.
- Второй вариант предполагает использование подстропильных ног, нижние части которых упираются в стойку конькового прогона, а верхние в схватку (затяжку), соединяющую стропильные ноги ближе к коньку. В этом случае ширина крыши увеличивается до 14 м.
- Коньковый прогон отсутствует. Его заменяет брус, расположенный под одним из скатов. Кроме того, используется затяжка, подстропильные ноги и стойка, опирающаяся на лежень. Углы наклона подстропильных ног варьируются в пределах от 45 до 53 градусов. Данный вариант по сравнению с предыдущим не дает особого выигрыша в ширине крыши, однако подходит в том случае, когда опорная стена расположена не по центру постройки, а смещена в сторону.
- В том случае, когда требуется покрыть широкие постройки, могут применяться симметричные конструкции, использующие два прогона, расположенных параллельно под стропильными ногами скатов. Такие двускатные крыши предполагают использование двух затяжек, верхняя из которых соединяет стропила, а нижняя – стойки и подстропильные ноги. Ширина конструкции в этом случае может достигать 16 м.
Расстояние между стропилами выбирается с учетом их длины и сечения. Например, для сечения 40х150 мм необходим шаг 60 см, для 50х150 – 90 см, а для 100х150 – 215 см.
Вальмовая крыша – это еще один распространенный сегодня вариант, который хорошо зарекомендовал себя для загородных домов. Она отличается тем, что не имеет фронтонов, место которых занимают дополнительные скаты – вальмы. В общем случае конструкция предполагает наличие прогона, и обычных стропил на основных скатах и вальмовых стропил на боковых. Вальмовые стропила опираются на длинные диагональные элементы, где стыкуются с верхними частями обычных стропильных ног. Для таких крыш рекомендуется использовать усиленную обвязку.
Ломаная крыша завершает список, поскольку имеет достаточно сложную конструкцию. Здесь используется способ, предполагающий создание каркаса для стропильных ног, состоящего из горизонтального бруса и вертикальных стоек, после чего производится установка остальных элементов. Верхняя перекладина П-образного каркаса выступает в роли перекрытия мансарды, но на нее опирается и стойка конька.
Расстояние между стропилами стропильной системы в этом случае следует выбирать с учетом нагрузки действующей на крышу, толщины используемого бруса и угла наклона скатов.
Выше были рассмотрены основные вопросы, касающиеся устройства стропильной системы для различных видов крыш, поэтому данный материал может использоваться в качестве краткого пособия, позволяющего быстрее разобраться в вопросах строительства кровли.