Стропильная система двухскатной крыши когда нужны подкосы. Стропильная система двухскатной крыши: расчёт стропил для различных покрытий

Стропильная система двухскатной крыши, наряду с мауэрлатами, - наиболее важная часть конструкции здания с двухскатным типом крыш.

В двухскатных крышах обе кровельные поверхности наклонены к наружным стенам здания, благодаря чему обеспечивается естественный сток дождевых вод и талого снега. Уклон таких крыш должен превышать 5 градусов, а на некоторых участках кровли может достигать 90 градусов.

Наклон скатов крыши зависит от его материала, архитектурных требований к постройке, а также климатических условий региона. Крутые скатные поверхности устанавливают при использовании неплотного кровельного материала (например, металлочерепицы), а также при строительстве в местностях с большим количеством осадков. Более пологая кровля монтируется в районах с сильными ветрами в целях уменьшения их давления на конструкцию крыши.

Устройство мауэрлатов и стропильных систем крыш более трудоемкое и требует значительных затрат материала и времени. Но это не то место, где следует экономить – необходимо вычислить оптимальный угол наклона крыши, который обеспечит надежность и прочность конструкции в соответствии со всеми строительными стандартами и нормами безопасности.

Двухскатная крыша считается наиболее оптимальным вариантом конструкции крыш в загородном строительстве. Данный тип крыш с его простой формой и незамысловатой конструкцией возводится легко и достаточно быстро, а если бюджет ограничен, это можно сделать даже без привлечения специалистов-строителей со стороны. Другими словами, двухскатную крышу можно смонтировать собственноручно, имея желание и базу знаний по строительству.

Двускатная крыша состоит из двух прямоугольных плоскостей – скатов, наклоненных к внешним стенам здания, а также треугольных (боковых) элементов – фронтонов. Такой тип крыш наиболее часто устанавливают на малоэтажных постройках.

Конструкция двухскатной крыши предполагает наличие несущих (мауэрлат и стропильная система крыши) и ограждающих (кровельное покрытие) элементов. Кроме того, в конструкциях двухскатных крыш присутствуют также различные стойки, ригели, распорки подкосы и другие крепежные элементы, которые придают стропильной системе дополнительной жесткости.

Основную часть внешних погодных воздействий на здание, а также всю массу конструкции крыши, принимают на себя несущие элементы, которые распределяют нагрузки на опоры и стены постройки. К ним предъявляются особо жесткие требования прочности. Есть два элемента несущей конструкции крыш - стропильная система и мауэрлат.

Особенности монтажа мауэрлатов и стропильных систем двухскатных крыш

1 – мауэрлат; 2 – стропильная нога; 3 – затяжка; 4 – перекрытие.

Прежде чем подробно проанализировать стропильную систему крыши, рассмотрим немного другой, но не менее важный несущий элемент – мауэрлат.

– своеобразный фундамент для крыши дома; опорный брус для наклонных стропил, главной функцией которого является сбалансированное распределение нагрузок, создаваемых крышей здания. Этот конструкционный элемент крыши представляет собой брус с сечением не менее 10х10 см (обычно 15х15 см).

Мауэрлат подкладывают под стропильную ногу или же устанавливают по всей длине постройки. Он монтируется на верхнем стенном обрезе, а в зависимости от конструкционных особенностей стены и крыши здания может устанавливаться или по оси, или ближе к краю стены (внутреннему или внешнему, но не менее 5 сантиметров от наружного грани).

При изготовлении мауэрлатов обычно используют дерево. Но если строится металлический кровельный каркас, могут применяться швеллерные, двутавровые и другие металлопрофильные мауэрлаты. Фактически крыша являет собой большой парус, поэтому во избежание его деформации ветром мауэрлатный брус нужно как можно более надежно прикрепить к стене.

Мауэрлат прокладывают поверх рубероида или другого гидроизоляционного материала на расстоянии не менее 40 сантиметров от верхней части чердачного перекрытия. Прогоны опираются на врубленные в лежни стойки с интервалом в 3-5 метров. Угол между стропильной ногой и подкосом должен быть близок к прямому (90 градусов). Дополнительные опорные подкосы, которые упираются на лежни, устанавливают при большей длине стропильных ног.

В общем, мауэрлат является системой связанных между собой звеньев, которые крепятся к стропилам, создавая тем самым по периметру кровли очень надежную и устойчивую скатную конструкцию. Отдельными сегментами мауэрлат может подкладываться под сами стропила.

Если были использованы неширокие стропильные ноги, то это подвергает конструкцию риску провисания. В целях предотвращения этого применяют специальную укрепляющую решетку, которая состоит из стойки, ригеля и подкосов. Для ее изготовления используют доски толщиной 25 и шириной 150 миллиметров, или же деревянные пластины из бревна диаметром не менее 130 миллиметров.

Стропильная система крыши представляет собой несущую конструкцию скатной кровли, которая состоит из стропильных ног, наклонных подкосов и вертикальных стоек. При помощи крепежных элементов (стоек, ригелей, распорок, подкосов и т. д.) стропила соединяются в собственно стропильную систему. Материал, из которого изготавливают стропила, может быть самый разнообразный: дерево, метал, железобетон или смешанный.

В основе конструкции крыш и стропильной системы двухскатного типа лежит треугольник, так как это самая жесткая и устойчивая геометрическая фигура.

Сечение бруса для стропил, рекомендуемых для простой конструкции крыши, может колебаться в пределах от 40х150 мм до 100х250 мм. Этот показатель зависит от шага установки стропил, длины стропильных ног, а также расчетной величины снеговых и ветровых нагрузок для данного региона.

Шаг установки стропил (м)	Длина стропильного элемента (м)
	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0
0,6	40х150	40х175	50х150	50х150	50х175	50х200	50х200
0,9	50х150	50х175	50х200	75х175	75х175	75х200	75х200
1,1	75х125	75х150	75х175	75х175	75х200	75х200	100х200
1,4	75х150	75х175	75х200	75х200	75х200	100х200	100х200
1,75	75х150	75х200	75х200	100х200	100х200	100х250	100х250
2,15	100х150	100х175	100х200	100х200	100х250	100х250	-

Ниже приведены сечения брусов других элементов стропильной системы двухскатной крыши (все показатели – в миллиметрах).

• мауэрлат: 100х100, 100х150, 150х150;
• диагональные ноги и енды: 100х200;
• прогоны: 50х150;
• стойки: 100х100, 150х150;
• опорные ригели для стоек: 100х150, 100х200;
• кобылки, подкосы, доски карнизного короба: 50х150;
• затяжки: 50х150;
• лобовые и подшивочные доски: 22…25х100…150.

Основой стропильной системы крыши являются стропильные ноги или просто стропила. Они укладываются под углом, который равен наклону ската крыши, а нижними концами крепятся металлическими скобами или планками к мауэрлату.

Также следует уделить внимание материалу, из которого будет строиться крыша. Прежде всего, какой бы материал бы вы не выбрали, он не должен иметь трещин и гнили. Сучки также нежелательны, но если идеально ровный материал для вас недоступен, допустимая длина сучков не должна превышать треть толщины доски.

Стропильная доска должна быть в поперечнике не менее 50 миллиметров. Ширина материала зависит от его длины. Например, если доска 6 метров в длину, ее ширина должна составлять 15 сантиметров (150 миллиметров). Если длина бруса превышает 6 метров, то и его ширина, соответственно, должна быть не меньше 180 миллиметров. Оптимальное соотношение всех параметров исходного материала для стропил предотвратит прогибание и излом всей конструкции.

Завершающим этапом монтажа стропильной системы крыши является соединение всех ее элементов с помощью крепежных изделий. Для этих целей чаще всего используют металлические уголки или скобы, хотя в последнее время набирает популярность и болтовое крепление.

Возведение «теплой» двухскатной крыши имеет свои особенности. В таком случае стропильные ноги должны устанавливаться друг от друга на таком расстоянии, чтобы как можно меньше обрезать теплоизоляционный материал, который укладывают в межстропильное пространство.

Типы стропильных систем двухскатных крыш и их расчет

Конструкционные особенности стропильной конструкции двухскатной крыши зависят от ряда факторов, таких как: форма крыши, количество внутренних опор, размера пролета между опорами, характера и интенсивности действия нагрузок и внешних факторов на обрешетку и т. д.
Стропильные ноги являются главным элементом стропильной конструкции. Они кладутся вдоль ската кровли и исполняют функцию опоры для обрешетки. Обрешетка двухскатной крыши монтируется из досок и реек, при этом более экономичным будет второй вариант.
Стропила для крыши в таких конструкциях имеют две разновидности – висячие (опираются на стены здания только концами, без промежуточных опор) и наслонные (на стены здания опираются концами и средней частью). Кратко рассмотрим особенности каждого из двух типов стропил.
Висячие стропила для крыш используются при строительстве зданий с легкими стенами. Одним из главных достоинств этого типа стропил является то, что с их помощью можно перекрывать длинные пролеты. Этот элемент стропильной системы работает на сжатие и на изгиб.

Из-за своих конструкционных особенностей висячие стропила могут передавать нагрузку только на две крайние опоры, которыми зачастую являются стены постройки. На стропила действует сильный горизонтальный распирающий эффект.
Для того, чтобы уменьшить это и предотвратить разъезжание стропильных ног, используются деревянные или металлические затяжки. Они крепятся у основания стропил. При величине пролета более 8 метров параллельно затяжке устанавливается балка с подкосами. Если пролет меньше 8 метров – между вершиной стропил и затяжкой параллельно последней врезают ригель.
Чем выше установлена скрепляющая затяжка, тем более надежным и долговечным должно быть ее соединение со стропилами, независимо от того, из какого материала они исполнены. Все это направлено на уменьшение прогиба и сдерживания расползания стропильных ног. Такая схема опор наиболее часто применяется в стропильных системах мансардных крыш.
Наслонный тип стропил применим в зданиях, где есть столбчатые промежуточные опоры или средняя несущая стена. Их можно устанавливать при величине пролета между опорами не более 6,5-7 метров. Монтаж дополнительных опор позволит увеличить ширину перекрытия: одной опоры – до 11,5-12 метров, двух опор – 15-15,5 метров. Для повышения жесткости стропильной системы и расширения проема между боковыми опорами под коньковый прогон устанавливают стойку с подкосами.

Схема наслонных стропил

В зависимости от материала, из которого построен дом и конструкции самого здания, зависит характер опоры стропил для крыш. В каркасных домах они опираются на мауэрлат, в рубленых или брусчатых – на верхние венцы, в каменных постройках – на верхнюю обвязку.

К стропильным системам двухскатных крыш домов с газовыми котлами или печным отоплением предъявляются требования пожарной безопасности. Минимальная дистанция, на которой должны быть расположены внешние стенки печных труб и дымохода от деревянных элементов постройки, составляет 40 сантиметров. Таким образом, средняя часть стропил передает нагрузку на внутренние стены или опоры, а концы – на внешние стены сооружения.

Кровельная система, в основе которой лежат наслонные стропила для крыши, по сравнению с аналогичными системами, при тех же параметрах более проста в сборке и более легкая. Кроме того, использования наслонного типа стропил экономит пиломатериалы и, соответственно, финансовые средства застройщика. Если в рамках одной кровельной конструкции наслонные и висячие стропила устанавливаются над несколькими пролетами сразу, то в таком случае допускается вариант их чередования в разных комбинациях.

Установка стропильной системы является самой трудоемкой и важной частью всего процесса возведения двухскатной крыши. Она требует точных вычислений размеров и количества стропил, а также наиболее оптимального их соединения с другими элементами крыши. Поэтому расчет стропильной системы крыши требует к себе внимательного и ответственного подхода, так как от его точности зависит безопасность и долговечность всей возводимой конструкции.

Существуют различные справочники и веб-ресурсы, которые могут помочь строителю в вычислении стропильной системы. Но эту часть монтажа двухскатной крыши все же рекомендуется отдать в руки специалистов, учитывая то, что проект дома все равно нужно заказывать. В готовом проекте будут и все нужные расчеты, и сама схема крыши.

Для расчета стропильной системы крыши нужны следующие условия. Во-первых, крыша должна быть прочной. Это требование обусловлено тем, что на крышу будут воздействовать как вес кровли, так и внешние погодные факторы (ветер, атмосферные осадки). Сюда можно отнести также и вес человека-ремонтника. Во-вторых, легкость конструкции крыши. Она определяется потребностью уменьшить ее давление на стены, перекрытия и фундамент дома.

Большая часть строительства уже позади, и ваш будущий дом радует крепким фундаментом и ровными стенами? Самое время приступать к строительству крыши, которая будет защищать ваш домашний уют от сырости и непогоды. Но первое, что нужно сделать – спроектировать и рассчитать всю конструкцию до самой последней детали. Помните, что на высоте все работы проходят сложнее, а потому лучше ничего не переделывать. Тем более, что сам расчет стропильной системы двухскатной крыши не сложен – сейчас в этом вы убедитесь сами! К слову, двускатную крыше еще называют щипцовой.

• Мауэрлат – это фундамент кровли, обычно представленный горизонтальным брусом, на который и опираются стропила.
• Коньковый брус.
• Наклонные балки и стропила.
• Вертикальные стойки.
• Обрешетка и дополнительные детали, придающие необходимой жесткости каркасу.

Ничего сложного – двускатная крыша как раз этим и радует:

Стандартная и ломаная двухскатная крыша

Проект стандартной двускатной стропильной системы представляет собой две наклонные плоскости прямоугольной формы и ровные вертикальные торцы по бокам, называемые фронтонами. Такая крыша – одна из самых простых конструкций, со строительством которой успешно справляются даже малоопытные специалисты.

А вот ломаная двускатная крыша имеет уже другую архитектуру. Здесь верхняя более пологая крыша обычно строится с углом наклона 30°, а нижняя крутая – с наклоном 60°.

Ломаная двускатная крыша хороша тем, что на ней почти не задерживается снег и наледь, а вот мансардное помещение оказываются куда удобнее и уютнее. Причем в нижней плоскости такой крыши рационально делать мансардные окна, которые на более пологих плоскостях обычно становятся проблемой протечек и сырости – на них дольше задерживается дождевая вода.

Отметим, что один из самых лучших вариантов для зданий шириной 6-8 м. Причем ломаный профиль вам будет легче собрать – для этого нужно всего лишь смонтировать прямо на земле нужные узлы, а все стойки и стропила просто обрезаем по шаблону:

Как рассчитать двускатную стропильную систему?

Итак, первым делом при проектировании и просчете определитесь с полезной площадью мансарды, и исходя уже из этих данных решите, насколько высокими будут вертикальные стойки. А мансарду обычно в такой крыше делают – удобно ведь.

Предлагаем для удобства разобраться с понятиями:

Рассчитываем угол наклона скатов

Теперь рассчитываем наклон скатов. Так, если ваш дом имеет стандартную ширину 6-8 м, тогда угол скатов 45° оставит для жилого пространства мансарды слишком мало места. Делайте 60° — это самый удачный вариант, хотя и обойдется вам дороже. Кроме того, уже с 45° наклона вы сможете использовать любые кровельные материалы.

Редко, но случается, когда двускатная крыша изначально планируется ассиметричной – хотя бы ради того, чтобы в чердачном пространстве было место для обустройства жилой мансарды. Но в любом случае угол наклона стандартной двускатной крыши высчитывайте исходя из ветровых и снеговых нагрузок вашего региона.

Но учитывайте, что с увеличением угла наклона скатов увеличится и расход материалов, хотя и эксплуатационные характеристики такой крыши тоже будут выше:

Строят также двускатные крыши с неравными углами скатов, чтобы выразить оригинальный дизайн. В ней много недостатков, а потому вы советуем вам спланировать все-таки симметричную крышу, в основании которой равнобедренные треугольники.

Определяемся с видом стропил

У двускатной крыши их всего два.

Висячие стропила

Отличительная особенность этого вида стропильной системы в том, что опора здесь идет только на боковые стены сооружения, т.е. стропила попросту висят. Этот процесс в строительстве считается негативным, т.к. подобное проектирование ведет к распирающей нагрузке крыши и со временем стены могут даже деформироваться. А с десятилетиями – даже перекоситься. Вот почему для более гармоничного и безопасного распределения нагрузки продумайте дополнительные и вспомогательные элементы – затяжки, бабки, укосы.

Но есть у висячей стропильной системы и свои преимущества:

• Монтажные работы такой крыши довольно просты.
• Нет сложных узлов и других элементов для надежности системы.
• У всей стропильной конструкции – высокая степень жесткости.

Наслонные стропила

Наслонная стропильная система характеризуется наличием внутренней опорной перегородки, которая располагается на одинаковом расстоянии от противоположных стен. На нее опирается вся кровля, а потому без наслонной системы не обойтись, если крыша будет иметь серьезный вес или размер.

Распределяем нагрузку стропил

А теперь важно максимально перераспределить нагрузку всех стропил на балки перекрытия. Если стропила нужно усилить, тогда добавьте в проект дополнительные накладки или большее, чем планировалось, сечение бруса.

Вес стропильной системы и кровельного покрытия

Рассчитываем все по таким таблицам:

В проекте также могут быть наклонные стойки, которые усиливают стропильную систему. Далее, ферму остроконечной крыши нужно будет усилить бабкой – центральной стойкой, которая соединит потолочную и коньковую балки.

Кроме того, важно, чтобы кровля могла легко переживать климатические диссонансы. Проще всего просчитывать и проектировать крыши в небольших странах, где по всей территории один и тот же климат. Вот почему у ирландцев принято строить одни конструкции, в жарких странах – другие, а шведов третьи. Просто в таких местностях веками складываются строительные традиции, которые на самом деле проверены на практике не одним поколением.

А вот в России такие традиции неоднозначны: где-то строят пологие низкие крыши и дома почти в земле, а где-то наоборот – высокие острые скаты у таких же высоких теремков. Дело в том, что климат в нашей стране разнообразен (естественно, из-за ее огромной территории), и в одних местностях пытаются справиться с тоннами снега, а в других – не дать шальному ветру сорвать все крыши в деревне. Поэтому все равно ориентируйтесь на опыт вашего региона и не принимайте слишком радикальных решений в просчете стропильной системы.

А узнать ветровую и снеговую нагрузку вашей местности не сложно при помощи таких карт:

Ветровая нагрузка

Итак, сила ветра оказывает боковое давление на крышу. Сталкиваясь с препятствием, ветер делится на два потока: вниз к фундаменту и вверх, под карниз. Если вы просчитаете все правильно, ваша крыша будет служить вам верой и правдой до самых правнуком, а если ошибетесь с расчетами – последствия будут печальными. Причем, если ветер срывает крышу в буквальном смысле этого слова, здесь не обойтись каким-нибудь небольшим ремонтом – придется строить заново всю стропильную систему.

Поэтому в строительном мире принято уделять особое внимание так называемому аэродинамическому коэффициенту крыши. Он зависит от ее угла наклона: чем круче, тем такая нагрузка будут больше и ветру будет легче опрокинуть кровлю. Чем ниже, тем сложнее, но здесь уже ветер будет действовать как подъемная сила, стремясь зацепить за карниз и сорвать, как шляпку гриба. А потому идеальная крыша для ветреных регионов – с небольшим углом наклона и минимальным карнизом. И уж точно не с висячими стропилами.

Другой опасный момент: в таких местностях ветер часто обрывает ветви у деревьев и разносит другие предметы. А чем выше кровля, тем больше вероятности, что с ней столкнется весь этот мусор. Пару царапин – и коррозия гарантирована. Поэтому от металлического покрытия тоже придется отказаться. Кроме того, если в вашей местности сильные ветра, мауэрлат укладывать близко к краю наружной стены не рекомендуется, чтобы порывы ветра не могли его сорвать.

Снеговая нагрузка

Снежный покров в зимние периоды на самом деле оказывает немалое давление на крышу. И чем севернее район, тем больше там таких осадков, и тем больше угроза пролома крыши, особенно при низком угле наклона. А потому проектировать и рассчитывать этот финишный элемент здания нужно осторожно, с учетом всех тонкостей и нюансов.

Особенно сложно продумать надежную крышу в тех районах, где периодическая смена температур – норма. Дело в том, что постоянное таяние снега, и его промерзание на следующий же день сказывается плохо на любом кровельном покрытии. В итоге деформируется вся стропильная система, разрушается гидроизоляции и утепление, а постоянные протечки кровли влекут за собой неприятную сырость и регулярные ремонты. У вас похожие погодные условия? Делайте ставку максимальную защищенность кровли!

Формула расчета угла наклона кровли в этом случае проста: чем выше уклон, тем меньше задерживается снег. В снежных регионах также забудьте о сложных формах крыши и многочисленности элементов. Рассчитывайте только простую конструкцию с высоким углом наклона, на которые обязательно нужно будет поставить снегодержатели (чтобы осадки не разрушили водосточную систему).

Современные программы для расчета двускатной крыши

Естественно, собственноручно начертить всю стропильную систему, как в официальной проектной документации, довольно сложно, если только у вас не образование архитектора. Но вполне достаточно обладать теми теоритическими знаниями, которые вам дает эта статья и хотя бы сделать наброску, чтобы можно было уже закупать строительный материал. И можно пойти еще одним путем – использовать современные 3D программы. С такими, как «Автокад» и «3D Max» разобраться будет сложно, но вот в «Аркон» все необходимые расчеты и эскизы сделать легко.

Также, если у вас все еще остались вопросы, на нашем сайте вы всегда найдете , которые быстро выполнят все необходимые расчеты.

Что защищает нас в непогоду от дождя и снега, а в жару от солнца? Правильно, это крыша. Кровля - это такой же неотъемлемый элемент любого здания, как стены и фундамент, поэтому при строительстве ей уделяется особое внимание. Как сложная в конструкционном плане архитектурная система, крыша нуждается в подробном проектировании с расчетом нагрузок и сечений несущих балок, их длины, расстояний между пролетами и т. д. Стропильная система двухскатной крыши должна быть рассчитана с учетом всех этих факторов. Сделать такой расчет сможет только подготовленный инженер, но сегодня пользуются типовыми расчетами и таблицами параметров тех или иных элементов конструкции, которые указаны в зависимости от площади кровли, длин стропил, наличия промежуточных опор и т. д.

Представить себе двухскатную крышу очень просто: это самая обыкновенная «треугольная» конструкция, состоящая из двух плоскостей или скатов, которые расположены под углом к более длинным стенам дома, а сверху соединяются, образуя угол.

Наклон скатов может быть от 5° до 90°, в зависимости от типа кровли, конструкции стропильной системы, климатических особенностей местности. Для регионов с большим количеством осадков предпочтительнее ставить крутые стропила с большим углом наклона, а для мест, где велика вероятность ураганных ветров, лучше использовать пологие крыши, парусность которых максимально понижена.

Двухскатная крыша состоит из двух прямоугольных плоскостей, стоящих под углом к стенам, и двух треугольных фронтонов

Основные элементы конструкции

В самом общем виде любая крыша - это система несущих и ограждающих элементов.

К несущим элементам относится мауэрлат и стропильная система двускатной крыши. Ограждающий элемент - это кровельный пирог, пароизоляция и т. д.

Мауэрлат представляет собой брус или балку, установленную на верхнем окончании длинных стен здания и прикрепленную к этим стенам жестким креплением, способным выдержать значительную нагрузку. Этот элемент выполняет две функции:

1. Крепление стропильных ног к стене здания.
2. Распределение нагрузки равномерно по всей длине несущей стены.

Стропильная система состоит из множества элементов

Стропильная система включает следующие элементы:

• стропильные ноги или просто стропила;
• коньковый прогон;
• промежуточные прогоны;
• ригеля;
• нижняя затяжка;
• подкосы;
• стойки;
• лежни;
• обрешетка;
• дополнительные элементы.

К дополнительным элементам относятся всевозможные распорки и вспомогательные крепления, кобылки и нарожники.

Конструктивные элементы стропильной системы двускатной крыши

Мауэрлат - особенности установки

Установка стропильной системы двухскатной крыши начинается с монтажа мауэрлата. В зависимости от размеров, площади, угла наклона и веса кровли крепление бывает анкерным, проволочным или скобяным.

Для крутой кровли большой площади самым надежным будет такое крепление мауэрлата: на верхнем окончании стен заливают армопояс, в который заранее замуровывают анкера с резьбой на конце. Шаг крепления анкеров обычно не превышает двух метров. Длина анкера должна учитывать 3-х сантиметровый выпуск для гайки.

Мауэрлат крепится к стене максимально жестко

Если армопояс не предусмотрен, анкера могут быть замурованы в кирпичную кладку. Также между кирпичей пропускается стальная проволока - катанка, свободные концы которой выводятся наружу и служат для крепления мауэрлата.

Наконец, брус можно закрепить скобой, один конец которой вбивается в дерево, а другой, обычно ершенный, в стену. Также дополнительной опорой для мауэрлата может служить конструкция карниза с порожком, в который будет упираться деревянная балка.

Висячие и наслонные стропила

Стропильные ноги - основные несущие элементы системы. Они берут на себя всю нагрузку и передают ее стенам через мауэрлат, стойки и лежни. Поэтому в зависимости от наличия и количества опорных элементов коробки дома, величины пролетов между ними, конфигурации стен, площади и формы крыши, степени интенсивности нагрузок на кровлю стропила бывают разных видов:

1. Висячие стропила.
2. Наслонные стропила.

Висячие стропила опираются только на внешние несущие стены своими нижними концами. Таким образом, на балки стропильных ног воздействуют сжимающие и прогибающие нагрузки. Также довольно велика сила, с которой стропила стремятся разъехаться, поэтому необходимо уделить должное внимание нижним затяжкам. Чем выше ставится затяжка, тем она должна быть массивнее и лучше закреплена. Такой способ установки возможен при расстоянии между опорами не большем 6,5 м.

Наслонные стропила опираются как на внешние стены своими концами, так и на промежуточные стены или столбы серединой. Сжимающая нагрузка при этом не воздействует на балку. Одна дополнительная опора увеличивает перекрываемую стропилами ширину до 12 метров, а две - до 16.

Отличия висячих и наслонных стропил, висячие сверху

При величине пролета, большем 8 метров, параллельно нижней затяжке между вершинами стропильных досок врезается ригель, если пролет не превышает 8-ми метров, достаточно параллельно затяжке установить балку с подкосами.

Для увеличения длины проема между боковыми опорами и повышения жесткости всей системы коньковый прогон упирают в стойки с подкосами, которые уменьшают нагрузку на нижние затяжки и прогиб стропильных ног.

Установка стропильной системы двухскатной крыши

Во-первых, установка и монтаж стропильной системы должны производиться по предварительному проекту в соответствии с чертежом. Также в проекте должны быть указаны все размеры, углы, расстояния и т. д. По этому проекту будет производиться закупка и подготовка материала, а также планирование и проведение работ.

Во-вторых, расчет стропильной системы двухскатной крыши лучше доверить специалисту. Как правило, общий проект дома включает устройство кровли, однако часто эту функцию выполняет организация, которая будет заниматься монтажом и установкой конструкции. В таком случае проект кровли должен быть согласован с общим архитектурным планом.

В-третьих, экономить на качестве пиломатериала не следует. Сырье для всех элементов стропильной системы должно быть высококачественным, иметь невысокую влажность. Не допускаются доски и брусья с гнилью, сучками, трещинами, дефектами от насекомых и другими недостатками.

Установка начинается с крепления бруса мауэрлата. Встречаются как сплошные покрытия, так и отдельные подкладки под стропильные ноги. Предпочтительнее все же установка сплошного мауэрлата, так как он распределяет нагрузку равномерно. Брусья сращиваются прямым замком и закрепляются друг с другом болтами.

Двускатная крыша применяется наиболее часто, особенно, если дом в плане представляет собой прямоугольник

Далее делают временный настил из досок, который способен выдержать вес взрослого человека. После этого пары стропил скрепляются под нужным углом друг с другом. Крепление может производиться внахлест болтами или встык с использованием забитых навстречу гвоздей. При креплении встык балки должны быть обрезаны максимально точно, чтобы не было щелей.

Нижняя часть стропила зарезается в месте крепления к мауэрлату таким образом, чтобы оно упиралось плоскостью зареза в балку и не съезжало вниз. Также можно делать прорезь в мауэрлате, однако на прочность соединения эта мера особо не влияет. Крепление стропила к балке мауэрлата делают так: забивают два гвоздя в боковые плоскости стропильной доски так, чтобы они вошли в мауэрлат, а третий гвоздь вбивают в вертикальную плоскость стропила перпендикулярно его оси, притягивая доску к балке.

Стыки и соединения можно укреплять металлическими пластинами, а стропила притягивать к мауэрлату скобами. Если предусмотрен коньковый прогон (балка, проходящая под верхним углом крыши), то под него также делается пропил в стропилах. Если длина стропила превышает 4,5 метра, целесообразно укрепление системы с помощью ригеля. Для ломаной крыши в месте разлома устанавливают промежуточный прогон, который опирается на стойки. Промежуточные прогоны распираются затяжками, параллельными нижней. Также промежуточный прогон следует устанавливать, если длина стропила превышает 6 метров.

Когда установлены стропила, прогоны и стойки, стропильные доски подпираются подкосами. Стойки упираются в лежни, которые передают нагрузку стенам дома.

В последнюю очередь набивается обрешетка. Шаг обрешетки зависит от материала кровли: для рулонных покрытий обрешетка делается практически сплошной, с шагом до 10 мм, для шифера шаг составляет до 500 мм, контробрешетка также делается с шагом 500 мм. Для металлочерепицы достаточно однослойной обрешетки, для других материалов лучше использовать двухслойную. Сплошная обрешетка, вне зависимости от материала кровли, делается в местах пересечений и стыков (ребра, ендовы, конек, разжелобки).

Для мягкой кровли необходима сплошная обрешетка

После того как обрешетка готова, можно приступать к паро- и гидроизоляции, утеплению и монтажу кровельного материала.

Возможна ли установка системы своими руками

Стропильная система двухскатной крыши своими руками - задача выполнимая. Однако есть несколько «но»:

1. В любом случае необходим грамотный проект. Без проекта с задачей строительства кровли не справится даже профессионал, а для любителя проект должен быть максимально подробным.
2. Общестроительные навыки и опыт работы также необходимы. Если вы держали инструмент в руках только на уроках труда, тогда браться за стропильную систему не стоит. Вы должны четко представлять всю последовательность действий и весь набор навыков, который вам пригодится. Кроме того, вам понадобится умение чтения чертежей и знание принципов работы с деревом.
3. Работать придется на высоте, а это опасно. Подумайте несколько раз, готовы ли вы к такой работе, ведь здоровье дороже.
4. Если вы будете строить крышу в первый раз, настоятельно рекомендуется нанять/попросить опытного строителя проконтролировать ваши действия и помочь советом, короче говоря, побыть прорабом или бригадиром.

Монтаж стропильной системы - серьезная задача

Критерии выбора конструкции стропильной системы

При выборе конкретной конструкции стропильной системы учитывают очень много факторов, проще говоря, решают сложную инженерную задачу. Чтобы описать такое решение, понадобится длительное время, поэтому остановимся на общих моментах.

Крыша должна одновременно соответствовать нескольким параметрам:

• быть максимально легкой и не нагружать стены и фундамент сверх меры;
• быть максимально прочной, чтобы не сломаться под тяжестью снега, давлением дождя и других осадков;
• выдерживать боковое давление ветра;
• прочно крепиться к стенам, чтобы ее не сорвало боковым порывом или ураганом;
• стропильная система должна предполагать чердачное или жилое помещение;
• необходимо учитывать дымоход, вытяжные трубы и вентиляцию;
• крыша должна выдерживать вес взрослого мужчины в случае ремонта.

Крыша должна выдерживать вес монтера

Как видим, устройство стропильной системы даже самой простой крыши (а двухскатная крыша довольно проста) требует серьезных знаний, инженерных навыков, работы грамотных плотников и монтажников. Это серьезная задача, и доверить ее лучше профессиональным строителям, ведь от качества кровли напрямую зависит комфорт и уют любого здания, так как защита от непогоды - основная функция человеческого жилища.

Скатная крыша имеет систему наклонных плоскостей (скатов). Конструкция стропильной системы подбирается и рассчитывается, учитывая наличие опор для неё, тип покрытия, размеры и форму перекрываемого здания. Специальный расчёт поможет подобрать необходимый размер стропильной ноги и обеспечить прочность крыши.

Виды стропильных систем двухскатной крыши

Схема стропильной системы выбирается, исходя из условий количества опор для неё и расстояния между ними.

Наслонные стропила опираются на внешние несущие стены зданий и на дополнительные внутренние опоры, в случае если расстояние между основными опорами превышает 4,5 м. Стропильная нога снизу опирается на опорный брус (мауэрлат), который передаёт вес от крыши на стену здания. Верхний конец соединяется с коньковым прогоном и другой стропильной ногой.

1, 2 — висячая стропильная система. 3, 4 — наслонная стропильная система. a — стропила, b — затяжка, c — ригель, d — прогон, e — мауэрлат, f — подкос, g — стойка.

Висячий вид стропильных систем имеет затяжку на уровне нижних опорных узлов или выше их и не предполагает промежуточных опор. Расстояние между внешними несущими опорами не должно превышать 6,5 м. Этот вариант устройства стропильной конструкции можно отнести к треугольным фермам. Расстояние в плане между ними принимается 1,3-1,8 м.

Состав покрытия

Кровля

Этернитовые кровли представляют собой плоские или волнистые листы из асбестоцемента. Это дешёвый вид кровельного покрытия, который достаточно прост в монтаже. В последнее время исследования показали его вредное влияние на здоровье человека.

К шиферным относятся и сланцевые кровли. Они сооружаются из природного материала слоистой структуры сланца. Еврошифер, ондулин являются потомками обыкновенного шифера. Представляют собой спрессованное стекловолокно или целлюлозу, которые пропитаны битумом.

Металлическое покрытие часто используется в строительстве жилых зданий. Оно надёжно защищает дом от атмосферного влияния, имеет малый вес и не трудоёмко в монтаже. К этому виду кровель можно отнести профнастил, оцинкованную сталь, алюцинк.

Рулонные относятся к мягким видам кровель. Они водонепроницаемы, устойчивы к влиянию окружающей среды и удобны в монтаже. К ним относятся такие виды:

• рубероид (рубемаст, стекломаст, еврорубероид, толь и др.);
• битумно-полимерные (стеклоизол, стеклокром, линокром и др.);
• мембранные кровли (ПВХ, термопластичные мембраны, плёнки из синтетического каучука и др.).

Если раньше черепичные кровли были только керамическими, то сегодня встречаются: цементно-песчаные, битумные и металлочерепица.

Деревянные кровли используются редко из-за трудности устройства. Они бывают гонтовые, драничные, шиндебль, лемех, тёсовые.

Светопропускающие кровли изготавливаются из полимерных материалов и стекла. К ним можно отнести сотовый поликарбонат, гофрированный поливинилхлорид, триплекс, полиэстер и др.

Обрешётка

Кровельный настил или обрешётка является основанием для кровли. Его делают из досок или брусков. При устройстве металлической, деревянной или черепичной крыши брус обрешётки принимается сечением:

• 50х50 мм при расстоянии между стропилами — 1,0-1,1 м;
• 50х60(h) мм при шаге стропил — 1,2-1,3 м;
• 60х60 мм при шаге — 1,4-1,5 м.

Для других видов можно использовать доски 2,5 см толщиной. Под рулонную кровлю устраивается двойной настил из досок. Рабочий нижний слой настилается перпендикулярно направлению стропил с прозорами. Верхний укладывается под углом 45° к нижележащему слою. Ширина досок для него принимается не более 8 см, а толщина составляет 2 см.

Стропила

Деревянные стропила применяются бревенчатые, спиленные на один кант, из пилёного леса (брус, доска, уложенная на ребро). Для наслонных стропил лучше подойдёт круглое сечение бревна. Диаметр их составляет 12-20 см. Преимущества использования бревна по сравнению с доской или брусом следующие:

• экономия древесины (для выдерживания одинаковых нагрузок для круглого сечения нужен меньший диаметр исходного материала);
• выше предел огнестойкости;
• меньший расход металлического крепежа;
• более высокие показатели жёсткости и долговечности.

Расчёт наслонной стропильной ноги

Между стропильными ногами допускается шаг 1,0-1,5 м. Сечение их определяется по расчёту, исходя из прочности, а также жёсткости конструкции. Для этого определяется расчётная постоянная нагрузка на стропилу, включающая в себя расчет постоянных нагрузок на один погонный метр кровли и снеговую нагрузку.

Схема распредеения нагрузки по стропильной ноге: α — угол наклона кровли, q — общие постоянные нагрузки, q

Исходными данными для расчета принимаются:

• шаг установки стропильных ног;
• угол наклона кровли;
• ширина и высота крыши.

Выбор параметров, а также подбор большинства коэффициентов зависит от материала кровельного покрытия и подробного состава кровельного пирога.

Для наклонных кровель постоянные нагрузки рассчитываются по формуле:

Стропильная нога рассчитывается также на жёсткость (прогиб). Здесь используется нормативная нагрузка:

• α — угол наклона кровли;
• n, n c — коэффициенты надёжности для нагрузок от снега — 1,4, нагрузок от крыши — 1,1;
• g — вес 1 м 2 , который воспринимает стропильная нога (кровля, обрешётка, стропила);
• а — шаг стропильных ног (по оси).

• S g — вес снега на 1 м 2 , который зависит от климатического района;
• с е — коэффициент сноса снега за счёт влияния ветра и других атмосферных воздействий, зависит от режима эксплуатации кровли;
• c t — термический коэффициент.

Коэффициенты с е и c t принимаются согласно требованиям СП 20.13330.2011 раздел 10 «Снеговые нагрузки» в соответствии с 10.5 и 10.6. Для частного дома со скатной крышей с уклоном кровли свыше 20° коэффициенты с е и с t равны единице, следовательно, формула снегового покрова:

µ — коэффициент, который зависит от угла наклона крыши и определяется согласно приложению «Г» СП 20.13330.2011:

• для кровель с углом наклона менее 30° µ = 1;
• для кровель с углом наклона свыше 60° µ = 0;
• в остальных случаях для угла наклона 30°<α<60° µ = 0,033 х (60°-α).

Вес снегового покрова по районам можно уточнить в СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия», где также определяется номер района по карте приложения Ж.

Вес снегового покрова S g

Поскольку стропильная нога подвергается изгибу от воздействия на неё нагрузок, её проверяют на прочность как изгибаемого элемента, по формуле:

М < m и R и W нт

• М — изгибающий расчётный момент;
• R и — расчётное сопротивление изгибу древесины;
• m и — коэффициент, отражающий условия работы;
• W нт — момент сопротивления данного сечения;
• R и = 130 кг/см 2 — для сосны и ели;
• m и равен 1,0 — для сечений высотой до 15 см и 1,15 — для сечений высотой более 15 см.

В индивидуальном порядке рассчитывается момент сопротивления и момент инерции для материала стропил. По полученным данным подбирается требуемый размер конструктивных элементов стропил.

Предложенный расчёт является примерным и требует дополнения в виде предельно допустимой длины опорных элементов, расстановки распорных или подпорных балок и стоек.

Пример № 1

Рассмотрим черепичную керамическую кровлю на двухскатной крыше в районе Москвы (III климатический район).

Угол наклона 27°; cos α = 0,89; шаг стропил по оси — 1,3 м; расчётный пролёт стропил — 4,4 м. Обрешётка принимается из бруса 50х60 мм.

Вес крыши на 1 м 2:

• вес кровли — 45 кг;
• вес стропильной ноги — 10 кг.

Итого: g н = 62 кг/м 2

• q = (1,1 х 62 х 0,89 + 1,4 х 126 х 0,89 2) х 1,3 = 260 кг/м.

• q н = (62 х 0,89 + 126 х 0,89 2) х 1,3 = 201 кг/м
• М = 0,125 х q х l 2 = 0,125 х 2,60 х 440 2 = 62 920 кг∙см

Момент сопротивления:

Момент инерции (I), который необходим из условия возможного прогиба f = 1/150 l; E = 100 000 кг/см 2 ; qн = 201 кг.

По специально разработанным таблицам можно определить диаметр бревна для стропил.

Диаметр бревна (см) в зависимости от W и J (для брёвен, стёсанных на один кант).

Согласно приведённой таблице определяем диаметр бревна — 18 см.

Пример № 2

Возьмём все данные от предыдущего примера, но для кровли из ондулина. Необходимо рассчитать сечение стропильной ноги из бруса.

Угол наклона 27°; cos α =0,89; шаг стропил по оси — 1,3 м; расчётный пролёт стропил — 4,4 м. Обрешётка принимается из бруса 50х60 мм.

Вес крыши на 1 м 2:

• вес кровли из ондулина — 3,4 кг;
• обрешётка — 0,05 х 0,06 х 100 х 550/25 = 7 кг;
• вес стропильной ноги — 10 кг.

Итого: gн = 20,4 кг/м 2

• q = (1,1 х 20,4 х 0,89 + 1,4 х 126 х 0,89 2) х 1,3 = 207,6 кг/м.

• qн = (20,4 х 0,89 + 126 х 0,89 2) х 1,3 = 153,3 кг/м
• М = 0,125 х q х l 2 = 0,125 х 2,08 х 440 2 = 50 336 кг∙см

Момент сопротивления:

Момент инерции (I), который необходим из условия возможного прогиба f = 1/150 l; E = 100 000 кг/см 2 ; qн = 153,3 кг.

Принимаем брус высотой 15см. Для бруса высотой более 14 см Rи = 150 кг/см 2 . Поэтому:

По таблице определяем размер сечения бруса для стропил.

Ширина (b) и высота (h) бруса в зависимости от W и J.

Принимаем для стропильной ноги брус сечением 10х15 см.

Приведённые формулы можно использовать для расчёта других покрытий крыши. При этом рассчитывается нагрузка на стропильную ногу исходя их выбранного варианта. В формулах могут меняться:

• длина стропил;
• шаг стропил;
• угол уклона крыши;
• снеговая нагрузка, которую подбирают согласно региону строительства;
• вес обрешётки.

Сопряжение стропильных ног между собой и прогоном должно быть надёжным. Это обеспечивает отсутствие разрушающего распора на стены здания. Деревянные конструкции необходимо время от времени осматривать, поэтому при сооружении наслонных стропил расстояние от отметки верха чердачного перекрытия до нижней отметки мауэрлата принимается не менее 400 мм.

Двускатные крыши и сегодня являются традицией частного домостроения. Правильное устройство крыши — это прочный, долговечный и красивый дом.