Стропильная система двухскатной крыши и ее устройство

Какие виды используются

Устройство стропильной системы крыши – это довольно сложная конструкция. Порой сделать ее своими руками бывает затруднительно. Трудности ее строительства напрямую зависит от вида крыши самой стропильной системы. Если речь идет о первом, то тут специалисты могут предложить большой выбор вариантов. При строительстве дома можно использовать следующие типы крыш:

• односкатный вариант – это наиболее простая разновидность. Стропильная система односкатной крыши является самой простой, и вы легко ее сможете сделать своими руками. Такой вариант крыши чаще всего используют при строительстве хозяйственных построек или гаражей, но и для небольшого жилого дома он вполне подходит;
• двухскатный вариант – это наиболее часто встречающийся тип крыши. Устройство тут будет посложнее, но построить такую стропильную систему без помощи профессионалов все-таки возможно. Нередко, при желании создать мансардный этаж, используют разновидность двухскатной крыши, ее называют ломанной;
• четырехскатная. Здесь специалисты могут предложить несколько вариантов крыши. Это может быть как шатровая, так и вальмовая конструкция. Строительство такой стропильной системы четырехскатной крыши своими руками будет затруднено, особенно если у вас нет достаточного опыта в подобных работах.

Есть еще и комбинированные варианты, но они могут быть еще сложнее. Как правило, при строительстве небольшого частного дома используется двухскатная крыша. Поэтому именно о ней и пойдет речь дальше. Другие варианты (кроме односкатного) имеют более сложное устройство стропильной системы. Поэтому ее возведение лучше доверить профессионалам.

А стропильные системы какого типа применяются при возведении крыши? Тут стоит рассматривать два основных варианта, а именно:

1. Висячая. Этот вариант системы используется в том случае, если длина стропил не будет превышать шести метров. Его часто используют при возведении крыши над небольшими частными домами. Здесь нижний конец стропил упирается в мауэрлат. Сверху опоры нет. Стропила просто соединяются между собой.
2. Наслонная. В этом случае стропила могут иметь длину до 16 метров. Такой вариант используется в том случае, если посередине дома проходит дополнительная несущая стена или установлены колонны. На них упирается стойка, на которой держится коньковый прогон. Здесь стропила снизу упираются на мауэрлат, а сверху на прогон.

Второй вариант считается более устойчивым, хотя и требует больших затрат материалов и времени на возведения. Также иногда применяется комбинированный тип стропильной системы. Но такой вариант рассматривают при возведении сложной по своей геометрии крыше.

Выбор стропильной системы зависит от размера дома, и типа крыши. Если речь идет о стандартном доме с шириной не более десяти метров, то тут лучше выбрать двухскатный висячий вариант. Для строений с большими размерами используют наслонную стропильную систему.

Расчет необходимых элементов

Теоретически сечение каждого конструктивного элемента стропильной системы необходимо рассчитывать с учетом предполагаемых нагрузок. Однако на практике размеры принимаются конструктивно.

Сечение стропильных ног можно выбрать по таблице, приведенной на рис. 7 в зависимости от их длины и шага установки. Также рекомендуется учитывать предполагаемую толщину теплоизоляционного слоя – желательно, чтобы она совпала с высотой стропил (в случае утепленной кровли).

Рисунок 7. Таблица для выбора сечения стропил

Размеры других конструктивных элементов тоже подбираются конструктивно с учетом удобства соединения со стропильными ногами:

• Мауэрлат – 150×150 мм.

• Прогон – 150×50 или 150×100 мм.

• Стойки – 150×100 или 100×100 мм.

• Затяжки – 150×50 мм.

• Подкосы – 50×150 или 100×150 мм.

Рисунок 8. Конструктивные элементы стропильной системы

Размеры досок для обрешетки подбираются с учетом разновидности покрытия:

• Укладка металлочерепичной кровли, из профнастила и других листовых материалов выполняется на разреженный каркас из досок толщиной 25-30 мм и шириной до 150 мм.

• Гибкая черепица монтируется на сплошную обрешетку из OSB, фанеры или досок.

• Для каркаса под шифер применяется пиломатериал толщиной не менее 50 мм.

• Керамическая черепица обычно монтируется на обрешетку из брусков сечение 50х50 мм.

План укладки опор на мауэрлат

В зависимости от материала, использованного для возведения стен здания, укладка мауэрлата может производиться различными способами.

Общие рекомендации таковы:

• В верхней части стен из газосиликатных или пенобетонных блоков нужно залить армированный бетонный пояс, в котором разместить анкеры для последующей фиксации мауэрлата.
• При сооружении кирпичных стен в верхней их части выполняют бортик в 1-2 кирпича таким образом, чтобы в центре стены образовалось углубление для деревянного каркаса. По мере кладки между кирпичами размещают деревянные пробки, к которым мауэрлат будет фиксироваться скобами.

Для мауэрлата понадобится брус сечением 100×150 или 150×150 мм. При планировании использования пространства под крышей следует применять более толстые балки. Элементы каркаса стыкуют косыми врубками с последующим усилением – гвоздями, глухарями или саморезами, а по углам – скобами.

Далее на мауэрлат нужно разместить элементы перекрытия. Их делают из брусков сечением 100×200 мм. Первой укладывается центральная балка. Если длины пиломатериалов недостаточно, ее изготавливают из двух кусков бруса. Причем место соединения должно приходиться на опорный элемент, например, несущую стену.

В данном случае балки уложены с шагом в 60 см. Как правило, коробка имеет неидеальные размеры, поэтому шаг между балками можно слегка подкорректировать, чтобы сгладить несовершенства. Отступ от стен дома до крайних балок, расположенных по обеим сторонам, должен составлять 90 см. Он требуется для монтажа выносов.

К торцевым частям балок перекрытия крепятся выноса. Для удобства сначала их размещают лишь в тех местах, где далее будут установлены стропила. К поверхности мауэрлата выноса крепятся гвоздями, а к балкам – нагелями, гвоздями крупного сечения, саморезами, после чего крепление усиливается уголками.

Формы крыш и стропильных систем

Односкатная крыша.

Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °. Если дом маленький, а пролет его не превышает 5 м, то нужна система стропил наслонного типа. Опирается она на внешние стены, а также на стену внутри здания (если она есть). Когда пролет более 5 м, нужно использовать стропильные фермы.

Устройство стропил односкатной крыши.

Двускатная крыша

Крыша с двумя скатами также несложная, под ней располагается мансарда или чердак. Уклон ее от 14 до 60 °. Если внешние стены отстоят друг от друга менее чем на 6 метров, делают висячую стропильную систему. Наслонные стропила нужно использовать тогда, когда пролет велик и есть внутренние опоры.

Устройство висячих и наслонных стропиль двускатной крыши.

Подробнее о ней в материале: Стропильная система двухскатной крыши и ее устройство

Четырехскатная крыша

Крыша с четырьмя скатами называется вальмовой или полувальмовой. Ее уклон бывает от 20 до 60 °, а пролет может составлять – до 12 м. При этом должны иметься внутренние опоры. Фронтонные стены в данном случае отсутствуют, что экономит материалы. Однако монтаж подобной крыши сложнее, чем двухскатной. Для такой конструкции крыш стропильные системы делаются либо наслонного типа, либо с применением стропильных ферм.

Особенности конструкции четырехскатной крыши.

Ломанная крыша

Крыша ломаная, или мансардная, внизу может иметь уклон до 60 °. А вот вверху она обычно более пологая. За счет этого площадь мансарды увеличивается. Такая крыша хороша для домов, где ширина не достигает 10 м. Как и в предыдущих случаях, можно применять наслонную систему стропил. Однако фермы использовать предпочтительнее.

Устройство ломанной крыши.

Выше перечислены наиболее распространенные, но далеко не все формы крыш, подробнее смотрите материал: Виды крыш частных домов по конструкции и геометрическим формам

Что такое вальмовая крыша

Кровли из четырёх скатов, два из которых, расположенные напротив друг друга, имеют форму трапеции, а два остальных — треугольника, называются вальмовыми. Вальма — это треугольный скат.

Вальмовая крыша состоит из четырёх и более скатов в форме обычного или усечённого треугольника

Крыши такой конструкции получили довольно широкое распространение в современном загородном строительстве. Кроме удобства и функциональности, они просто красивы. Воспользовавшись таким архитектурным решением даже в самом простом варианте, можно сделать своё жилище изысканным.

Плюсы и минусы вальмовой крыши

Как у всякой строительной конструкции, у вальмовых кровель имеются свои положительные и отрицательные качества.

К положительным сторонам вальмовых кровель относят:

1. Способность переносить значительные ветровые нагрузки за счёт увеличенного угла между скатами.
2. Высокую прочность, позволяющую выдерживать значительные снеговые нагрузки.
3. Возможность устраивать широкие карнизные свесы по всем сторонам здания. Они эффективно защищают стены и фундамент здания от осадков.
4. Красоту и изящество. Вальмовые крыши визуально скрадывают высоту здания с мансардным помещением.

Имеются и отрицательные моменты при использовании вальмовых кровель:

1. Высокая сложность конструкции стропильной системы. Это затрудняет расчёты и приводит к удорожанию работ по их изготовлению.
2. Уменьшение размеров подкровельного пространства за счёт большого угла между скатами. Из-за этого мансардное помещение в таких домах получается маленьким.
3. Возможность проникновения влаги через мансардные окна. Этого можно избежать, если укрыть их на время непогоды плёнкой, но такой приём крайне неудобен.

Главным отрицательным фактором вальмовой кровли считается высокая сложность стропильной системы, доступная только опытным мастерам. Этим же объясняется и высокая стоимость изготовления четырёхскатных крыш.

Особенности конструкции

Опорами для стропил вальмовой крыши являются мауэрлат и коньковая балка. Кровельный скелет состоит из следующих деталей:

1. Опорное основание (мауэрлат). Его изготавливают из бруса 100х150 или 150х150 мм в зависимости от конструкции здания. Укрепление рамы мауэрлата в горизонтальной плоскости производится установкой четырёх укосин, придающих конструкции необходимую жёсткость.

2. Стойки. Они устанавливаются на центральной оси перекрытия вдоль его длинной стороны и укрепляются временными подпорками. Затем на них крепится коньковый брус. Высота стоек зависит от выбранного угла наклона скатов. Чем меньше угол между стропильными ногами, тем выше стойки.

3. Коньковый брус. Это верхняя горизонтальная перекладина, лежащая на стойках и служащая опорой для всех стропил.

4. Основные стропила. Они опираются на мауэрлат и коньковый брус и закрепляются на этих деталях с применением специальных пластин из оцинкованной стали.

5. Диагональные или накосные стропила. Идут от концов конькового бруса к углам здания. После установки всех диагональных стропил можно демонтировать временные крепления стоек.

6. Нарожники. Закрепляются нижним концом к мауэрлату, а верхним — к накосному стропилу. Применяются для продолжения плоскости основных скатов. Расстояние между ними такое же, как между стропилами.
7. Шпренгели. Идут от укосин мауэрлата к диагональным стропилам и обеспечивают усиление несущей способности кровли.
8. Подкосы. Нужны для того, чтобы усилить сопротивляемость кровли ветровым нагрузкам. По теории их рекомендуется устанавливать с той стороны здания, где находится «роза ветров». Но на практике подкосы ставят со всех сторон.

9. Обрешётка. Выполняется по внутренней поверхности стропильных ног и формирует основание под кровельный пирог.

Описанное устройство стропильной системы применяется при прямоугольной форме каркаса здания. Если же дом квадратный, стропильная система строится таким же образом, но установка конькового прогона не производится, поскольку все скаты сходятся в одной точке. Такая крыша называется шатровой.

Схема и особенности устройства двускатной крыши

Двускатной называется крыша, образованная пересечением двух прямоугольных скатов под определённым углом. Такое устройство является самым надёжным и простым, поэтому смонтировать двускатную кровлю самостоятельно может даже человек со средними навыками плотницких работ.

Основанием крыши является стропильная система, выполняющая роль опоры для кровельного пирога и финишного покрытия. От её прочности и надёжности зависит срок эксплуатация кровли и комфортность проживания в доме. Стропильная система, подвергающаяся регулярным ветровым и снеговым нагрузкам, должна быть надёжно закреплена на корпусе здания. Эта задача решается при помощи мауэрлата, который прочно фиксируется к верхней плоскости стен дома. Таким образом создаётся практически монолитная система, надёжно защищающая внутреннее пространство дома от любых проявлений внешней среды.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

Крыша с двумя противоположными скатами — самая распространённая конструкция из применяемых в индивидуальном жилищном строительстве. Линия пересечения образует конёк, а боковые проёмы крайних стропильных ног служат для устройства фронтонов — вертикально расположенных стенок, создающих замкнутое подкровельное пространство. Для получения прочной и долговечной конструкции применяется множество подпорных и укрепляющих элементов, придающих дополнительную жёсткость всему сооружению. В основе двускатной конструкции лежит треугольник — наиболее жёсткая геометрическая фигура. Стропильная система состоит из следующих основных элементов:

1. Мауэрлат — это деревянный брус, выполняющий роль связующего элемента между коробкой дома и его стропильной системой. К стенам он крепится резьбовыми шпильками, анкерными винтами или проволочными жгутами. Размер поперечного сечения бруса составляет от 100х100 до 150х150 мм и зависит от размера здания, его этажности и формы крыши.

2. Стропильная нога — деревянный брус размером 50х150 или 100х150 мм, соединяющийся в верхней точке крыши с коньком и опирающийся противоположным концом на мауэрлат. Стропила — основной несущий элемент кровельной системы, воспринимающий все виды внешних нагрузок: ветра, снега, дождя и собственного веса конструкции.

3. Лежень — брус из древесины, укладываемый горизонтально с опорой на внутреннюю несущую стену. Размер лежня, как правило, равен размеру мауэрлата. Является опорой для кровельных стоек.
4. Затяжка — элемент, применяемый в висячих стропильных системах. Его назначение — компенсация растягивающих усилий, возникающих на нижних концах стропильных ног.
5. Стойки — брусья квадратного сечения, передающие часть нагрузки от стропил на лежни.
6. Подкосы — элементы конструкции, передающие часть нагрузки от стропильных ног на затяжку. Таким образом формируется ферма, обладающая повышенными прочностными характеристиками.
7. Контробрешётка — деревянные бруски размером от 25х50 до 50х50 мм, набиваемые на верхнее ребро стропил. Назначение контробрешётки — образование вентиляционного зазора между обрешёткой и гидроизолирующей плёнкой. Этот элемент обязателен при устройстве кровельного пирога на мансарде.
8. Обрешётка — опорное основание для установки финишного покрытия кровли. Обрешётка бывает сплошной или разреженной и может быть выполнена из доски толщиной 25 мм, водостойкой фанеры, листов ОСП и других подобных материалов. Выбор конструкции обрешётки зависит от характеристик финишного покрытия.
9. Конёк — горизонтально расположенная балка, по которой происходит пересечение противоположных скатов.

10. Свес кровли — является продолжением стропил на расстояние до 40 см от стен здания. Защищает стены от намокания, а также служит для размещения софитов, являющихся составной частью системы вентиляции подкровельного пространства. При недостаточной длине стропила свес формируется дополнительными деталями для их удлинения — кобылками.

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

• Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
• На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
• Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу — мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

• Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
• Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
• Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
• Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
• Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
• Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
• Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
• Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Висячая стропильная система

Такая конструкция характеризуется тем, что в качестве опор под стропила выступают боковые стены. Негативным нюансом является то, что возникают распирающие нагрузки, которые спустя некоторое время могут повреждать стены. Для недопущения этого, соединение стропильных ног осуществляют при помощи затяжек. Таким образом создается жесткий треугольник, который не деформируется из-за нагрузок, а висячая стропильная система двухскатной крыши остается надежной и устойчивой. Нередко затяжки заменяют балками перекрытия, в особенности это требуется, если вы планируете возводить мансарду под крышей.

У такой стропильной конструкции двухскатной крыши есть и положительные стороны, а именно – можно не производить крепление мауэрлата. К тому же, довольно просто устанавливаются узлы конструкции, в которых стропильные ноги опираются на стены. Для придания ферме ровных очертаний и устойчивости, через слой изоляции прокладывают доску, тем самым увеличивая площадь опоры. Ниже опишем главные типы трехшарнирных висячих стропил.

К первому виду можно отнести обычную треугольную трехшарнирную арку. Такая конструкция является несложной – это закрытый треугольник с двумя верхними сторонами, предназначенными для противодействия нагрузкам на изгиб. Вместо затяжки в этой конструкции можно использовать стальной тяж. Карнизный узел можно выполнить одним из существующих конструкционных решений: при помощи ортогональной лобовой врубки или с использованием дощатых или пластинчатых креплений.

Размеры

Параметры досок для стропил могут сильно различаться. Ведь этот параметр подвержен влиянию многочисленных факторов. Среди них габариты строения, площадь крыши, вариант конструкции системы, предполагаемые нагрузки от ветра и других внешних воздействий. Специалисты рекомендуют выбирать минимальный размер сечения 50х100 или 50х150 миллиметров. При создании больших пролетов размер должен составлять 150х150 миллиметров, а еще лучше 250х100 миллиметров. Если габариты строения предполагаются значительные, то стоит использовать доски с минимальными размерами 200х50 мм, а можно даже 200 на 200 мм.

Для получения оптимальных размеров стропил следует произвести некоторые расчеты

При этом важно выяснить нагрузку, которая может воздействовать на кровлю. Исходя из этого можно будет определить сечение, а также другие параметры стропильной системы

Одним из наиболее важных параметров является толщина доски для стропил. Ведь от него зависит прочность будущей конструкции. Желательно, чтобы толщина доски составляла 40-60 миллиметров. Причем для небольших зданий допускается отклонение показателя до 5 мм. Что касается жилых строений, то для них лучше предпочесть доски с толщиной не менее 50 миллиметров.

При выборе ширины доски следует учесть длину пролета, который перекрывается стропилами. Чем больше длина стропил, тем более широкой должна быть доска. Например, если стропила будут длиной 6 метров, то доски стоит брать с шириной от 150 миллиметров. При длине ног более 6 метров доски по ширине выбираются начиная от 180 миллиметров. Если стропильная нога должна быть очень длинной, рекомендуется применять наращивание.

Для расчета сечения стропил надо определить подходящее расстояние между ними, и учесть длину элементов

При этом надо принять во внимание постоянные нагрузки на крышу от снега и ветра. В расчете также будут участвовать масса стропильной системы, угол наклона ската, длина пролета под перекрытия

Дополнительно следует учесть ширину самого строения.

Чтобы сделать все расчеты правильно и быстро, можно воспользоваться специальными программами. При этом полученные значения будут точными. Когда сечение стропил определено, можно переходить к нахождению их шага. Под этим определением понимается расстояние, на котором элементы будут удалены друг от друга. Такой параметр, как шаг, очень важен, так как он обеспечивает надежность и срок эксплуатации крыши.

Самостоятельный монтаж стропильной фермы

Перед началом работы требуется провести расчёт стропильной системы, количество стройматериала, теплоизоляции и других дополнительных расходных материалов.

Монтирование производиться по такому алгоритму:

• Делаем модель, по которой будете собирать конструкцию. Для этого требуется наличие двух досок, которые соответствуют длине строп, соединить их нужно гвоздями с одного края.
• Получите конструкцию, которою называют «ножницами».
• Монтируем вторую модель, с помощью которой будут установлены запилы на стропах. Для этого шаблона понадобиться фанера.
• Вырезаем запилы специального назначения на стропилах. Соединяем их под углом уклона ската. Получившийся шаблон треугольной формы крепим к мауэрлату.
• Вначале монтируем две боковые фронтовые стропы.
• Протягиваем кабель меж этих вершин стропил. Обозначим этим конёк, а также точки остальных стропил, которые будут располагаться в промежутках.
• Поднимаем и монтируем оставшиеся стропила
• Для громоздкой конструкции используем дополнительные укрепляющие подкосы и подпоры.
• Устанавливаем коньковые брусья.

Для монтажа правильной и надёжной конструкции в интернете вы найдете огромное количество фото стропильной системы с пошаговым руководством действий.