Стропильные конструкции кровли скатных крыш. Крепкая кровля: стропильная система крыши и её виды. Элементы 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:
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 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:
- стыковое соединение;
- косой прируб;
- внахлестку;
- составные ноги;
- спаренные ноги.
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.
При сооружении одноэтажных домов большой популярностью пользуется крыша с двумя скатами. Это объясняется скоростью возведения конструкции. По этому параметру с двускатной крышей может соревноваться только односкатная. В устройстве двухскатная стропильная крыша не слишком сложная. И вы с успехом освоите эту работу самостоятельно.
Конструкция стропильной системы двухскатной крыши
Двускатная крыша состоит из двух наклонных поверхностей, что имеют прямоугольную форму. Благодаря этому осадки, которые представлены дождевой и талой водой, стекают с кровли естественным образом. Двускатная крыша имеет достаточно сложную конструкцию. Она состоит из таких конструктивных узлов: мауэрлат, система стропил, кобылки, конек, свес крыши, лежень, подкосы, затяжки, обрешетка и стойки:
- Мауэрлат. Этот элемент выполняет функции передачи и распределения нагрузки, создаваемой системой стропил, на несущие стены дома. Для изготовления мауэрлата применяют брус, что имеет квадратное сечение - от 100 на 100 до 150 на 150 мм. Лучше использовать хвойную древесину. Брус размещают по периметру постройки и закрепляют к внешним стенам. Для крепления используют специальные стержни или анкера.
- Стропильная нога. Стропила формируют главный каркас любой крыши. В случае с двускатной крышей они формируют треугольник. Стропила отвечают за равномерную передачу нагрузок на мауэрлат. Прежде всего, тех, которые возникают от осадков, ветра и веса самой кровли. Для изготовления стропил используют доски, которые имеют сечение 100 на 150 или 50 на 150 мм. Выбирайте шаг стропил около 60-120 см, зависимо от разновидности кровельного материала. При использовании тяжелого покрытия стропильные ноги размещайте чаще.
- Конек. Этот элемент соединяет два ската вверху крыши. Конек образуется после соединения всех стропильных ног.
- Кобылки. Они выступают продолжением стропил и формируют свес двускатной крыши. Кобылки принято устанавливать, если стропильные ноги очень короткие и не позволяют образовать свес. Для изготовления этого конструктивного узла возьмите доску, которая имеет меньшее сечение, чем стропило. Использование кобылок облегчает возведение стропильной системы, так как позволяет использовать короткие стропила.
- Свес крыши. Эта часть конструкции стропильной системы двускатной крыши отвечает за отвод воды во время дождя от стен и при этом предотвращает их от намокания и быстрого разрушения. От стены свес, как правило, выступает на 400 мм.
- Лежень. Он располагается на внутренней стене и служит для равномерного распределения нагрузки от стоек крыши. Для изготовления лежня применяют брус, который имеет сечение 150 на 150 или 100 на 100 мм.
- Стойки. Эти вертикальные элементы отвечают за передачу нагрузки от конька на внутренние стены. Для создания этого элемента приготовьте брус, что имеет квадратное сечение 150 на 150 или 100 на 100 мм.
- Подкосы. Они нужны для передачи нагрузок от стропил к несущим стенам. Подкосы и затяжки формируют прочную конструкцию, которая называется ферма. Подобное устройство предназначается для выдерживания нагрузок при больших пролетах.
- Затяжка. Данный конструктивный узел вместе со стропилами образует треугольник. Он не позволяет стропилам разъехаться в разные стороны.
- Обрешетка. Эта конструкция состоит из досок и брусков. Их крепят перпендикулярно к стропилам. Обрешетка необходима для равномерного распределения на стропила веса покрытия крыши и нагрузок, создаваемых погодными явлениями. Кроме того, обрешетка требуется для скрепления между собой стропил. При обустройстве мягкой кровли для создания обрешетки следует использовать не доски и бруски, а влагостойкую фанеру.
Разновидности стропильной системы двускатной крыши
Различают двускатные стропильные системы с висячими и наслонными стропилами. В идеале конструкция содержит их комбинацию. Стропила висячего типа принято устанавливать, если внешние стены располагаются на расстоянии, что меньше 10 м. Также между ними больше не должно находиться стен, которые разделяют пространство жилого дома. Конструкция с висячими стропилами создает распирающее усилие, передаваемое на стены. Его получится снизить, если вы устроите затяжку из дерева или металла и расположите её у основания стропил.
Стропила и затяжка при этом формируют жесткую геометрическую фигуру - треугольник. Он не способен деформироваться при нагрузках, которые оказываются в любых направлениях. Затяжка будет прочнее и мощнее, если её расположить выше. Затяжками выступают балки перекрытия. Благодаря их применению висячая стропильная система двускатной крыши выступает основой при обустройстве мансардного этажа.
Наслонные стропила в своей конструкции имеют опорную балку, которая размещается посредине. Она отвечает за передачу веса всей крыши на промежуточную столбчатую опору или среднюю стену, располагающуюся между внешними стенами. Рекомендуется устанавливать наслонные стропила, если наружные стены размещаются на расстоянии более 10 м. Если присутствуют колонны вместо внутренних стен, вы можете чередовать стропила наслонного и висячего типа.
Двухскатная стропильная система своими руками
Крыша должна быть прочной для выдерживания различных нагрузок - атмосферные осадки, порывы ветра, вес человека и самого кровельного покрытия, но вместе с этим и легкой, чтобы не оказывать большого давления на стены дома. Правильно устроенная двускатная стропильная крыша равномерно распределяет нагрузку на все несущие стены.
Расчет двускатной крыши
Выбор наклона двускатной крыши будет зависеть от того материала, который вы выбрали для укладки на кровлю, и архитектурных требований:
- При возведении двускатной крыши помните, что она должна наклоняться под углом больше 5 градусов. Бывает, что наклон крыши доходит до 90°.
- Для районов с обильными осадками, и когда кровельное покрытие прилегает неплотно, делают крутые скаты. В этой ситуации угол должен составлять 35-40°, чтобы осадки не задерживались на кровле. Но такой угол не позволяет возводить на чердаке жилое помещение. Выходом станет ломаная конструкция крыши. Она будет иметь пологую верхнюю часть, а на нижней - присутствует резкий уклон.
- В регионах с сильными порывами ветра обустраивают пологие кровли. Если в местности преобладают постоянные ветра, то делайте уклон 15-20° для качественной защиты кровельного покрытия.
- Лучше всего выбрать средний вариант. Обустраивайте двускатную крышу не слишком крутой. Но также наклон должен быть и не очень пологим.
- При выборе большого угла крыши увеличивается её парусность, а соответственно и цена стропильной системы двускатной крыши и обрешетки. Ведь подобный наклон влечет возрастание площади кровли и соответственно количества необходимого материала - строительного и кровельного.
При покупке материалов для возведения двускатной крыши полезно рассчитать её площадь:
- Найдите площадь одного ската конструкции, а потом результат удвойте.
- В идеале скат - это наклоненный прямоугольник, который размещается вдоль длинной несущей стены. Для определения площади ската умножьте его длину на ширину.
- Длина ската равняется длине стены. Кроме того, к длине добавляется длина выступа кровли над фронтоном. Помните, что выступы присутствуют с обеих сторон.
- Ширина ската представляет из себя длину стропильной ноги. К ней добавляется длина выступа крыши над несущей стеной.
Чтобы правильно спроектировать конструкцию, рекомендуется провести точный расчет стропильной системы двухскатной крыши, в том числе определить нагрузки и характеристики стропил:
- При возведении крыши для стандартной постройки, которая имеет один этаж, проектная нагрузка на кровлю будет состоять из двух величин. Первая из них - вес кровли, вторая - нагрузка от внешних факторов: осадков и ветра.
- Вес кровли рассчитайте, сложив вес каждого слоя «пирога» - теплоизоляционного, пароизоляционного и гидроизоляционного материалов, стропильной системы, обрешетки и непосредственно кровельного материала. Рассчитывайте вес на 1 м2.
- Увеличьте результат на 10%. Также вы можете брать в учет поправочный коэффициент. В нашем случае К=1,1.
- Если вы планируете со временем менять конструкцию крыши и увеличивать угол её наклона, то заложите в расчет запас прочности. Берите сразу более высокие показатели нагрузок, чем те, которые вы получили на момент расчета. Рекомендуется отталкиваться от величины, которая составляет 50 кг на 1 м2.
- При расчете нагрузки, которую оказывают атмосферные явления, учитывайте климатические особенности местности, где располагается строение. При таком расчете берите во внимание показатель наклона ската. Если двухскатная крыша формирует угол 25 градусов, то примите снеговую нагрузку, равной 1.
- Если крыша обустроена при большем наклоне - до 60 градусов, поправочный коэффициент достигает 1,25. Нагрузка от снега для угла больше 60 градусов не учитывается.
- Стропила передают всю нагрузку от созданной конструкции на несущие стены. Поэтому соответственными нужно принимать и их параметры. Подбирайте сечение и длину ноги стропила, зависимо от действующей нагрузки на кровлю и угла ската. Полученные величины увеличьте на 50% для обеспечения высокого запаса прочности.
Способы установки мауэрлата
Строительство любой крыши начинается с монтажа мауэрлата:
- Если для возведения стен были использованы бревна или брус, то верхний брус и будет выступать мауэрлатом, как показано на фото стропильной системы двускатной крыши.
- Если вы использовали для строительства стен кирпич, то замуруйте в кладку стержни из металла. Они должны иметь нарезанную резьбу для прикрепления мауэрлата. Устанавливайте стержни через каждые 1-1,5 м. Выбирайте стержни диаметром хотя бы 10 мм. Между кладкой и мауэрлатом проложите гидроизоляцию.
- Для стен из керамических или пенобетонных блоков залейте сверху бетон. Обязательно следует сделать слой армированным. Он должен иметь высоту приблизительно 200-300 мм. К арматуре обязательно прикрепите металлические стержни, которые имеют резьбу.
- Для мауэрлата используйте брус, который имеет сечение 15 на 15 см. Он будет выступать своеобразным фундаментом для стропильной системы.
- Уложите мауэрлат на верхний обрез стены. Зависимо от её конструкции, мауэрлат можно укладывать по наружному и внутреннему краю. Не размещайте его близко на самом крае, так как в противном случае его может сорвать ветер.
- Мауэрлат рекомендуется располагать сверху на слой гидроизоляции. Чтобы соединить все части в одно целое, применяйте болты и металлические накладки.
- Во избежание провисания сделайте решетку из стоек, подкосов и ригеля. Для этого возьмите доски размером 25х150 мм. Угол между подкосом и ногой стропила по возможности должен быть прямым.
- В случае использования слишком длинной стропильной ноги установите еще одну опору. Она должна опираться на лежни. Каждый элемент связывается с двумя соседними. В результате создается устойчивая конструкция по всему периметру крыши.
Крепление стропильных ног
Самый лучший вариант стропильной системы двухскатной крыши - комбинация стропил наклонного и висячего типа. Такая конструкция позволяет создать надежную двускатную крышу и снизить расходы на строительные материалы. Учитывайте при работе такие рекомендации:
- В качестве материала используйте только самую качественную древесину. Балки, которые имеют трещины и сучки, использовать категорически нельзя.
- Стропила имеют стандартные размеры - 50х150х6000 мм. Когда балки имеют длину больше 6 м, то рекомендуется увеличивать ширину доски, чтобы балки под собственным весом не надломились. Берите доски шириной180 мм.
- Сначала изготовьте шаблон стропильной ноги. Приложите доску к балке перекрытия и торцу конькового бруса. Очертив две линии, отпилите по ним доску. Шаблон готов.
- Вырежьте стропила по такому шаблону. После этого проделайте на них верхний запил.
- Возьмите полученную заготовку, поднесите её к балке перекрытия, чтобы разметить на месте нижний запил.
- Установите все стропила. При этом запомните, что после установки одной ноги необходимо сразу устанавливать ей противоположную. Так вы быстрее снимете боковые нагрузки на коньковый брус.
- Если скат имеет слишком длинный, то стандартных досок не хватит для изготовления стропильной ноги. В таком случае можно срастить две доски между собой. Для этого нашейте на них обрезок древесины аналогичного сечения. Он должен иметь длину 1,5 - 2 метра. Согласно схеме стропильной системы двускатной крыши, стык всегда должен находиться внизу. Под него установите дополнительную стойку.
- Стропильную ногу к коньковому брусу прикрепите с помощью гвоздей. Для крепления стропил к балке перекрытия применяйте саморезы. Также подойдут крепёжные пластины из металла. Кроме того, добавляют несколько гвоздей.
- Если вы строите конструкцию исключительно из висячих стропил, то пропустите следующую стадию. При возведении конструкции с наслонными стропилами необходимо подумать об опорах, которые устанавливаются пол них. Для снижения величины прогиба стропил правильно рассчитайте расположение подобных опор.
- Если вы строите двускатную мансардную крышу, промежуточные стойки станут каркасом для боковых стен.
- При выполнении этой работы выдерживайте определенный шаг балок. Его размер установите на стадии проектирования.
- После монтажа стропил прикрепите конек. Он размещается по их верхнему краю. Для крепления используют металлические уголки или скобы. А самой большой популярностью пользуются болты.
Придание конструкции жесткости
После установки стропильной системы двускатной крыши укрепите её по представленной ниже технологии:
- Для небольших строений, которыми являются сауны, дачи, хозяйственные строения, и крыш с простейшими висячей системой стропил соедините каждую пару стропил снизу с помощи затяжки, а сверху - с использованием ригеля.
- Для больших зданий, которые вместе с этим являются легкими, обустройте не тяжелую крышу. Её должны выдерживать стены.
- Если дом имеет ширину 6-8 м, то следует ужесточить конструкцию. Установите посередине опоры. Такие стойки называют бабками. Располагайте их у каждой пары стропильных ног.
- Если пролет стен достигает 10 метров, то понадобятся укрепительные балки. Подкосы выступают в качестве дополнительной опоры для стропильных ног на затяжку. Их крепят к каждому стропилу - ближе к коньку или в средине стропильной ноги. Скрепите их с нижним концом бабки и друг с другом, как показано на видео о стропильной системе двускатной крыши.
- В ситуации с длинными крышами следует разгрузить фронтонные балки. Делается это путем монтажа раскосов. Верхний конец должен упираться в угол фронтона. Нижний крепится на центральной балке перекрытия. Для крепежа используйте брус, который имеет большое сечение. Так вы сможете предотвратить их излом, если наблюдаются сильные порывы ветра.
- В местности, где преобладают ветра, стропилам должны быть устойчивыми к таким воздействиям. Укрепите их путем монтажа диагональных связей. Доски прибиваются от низа одного стропила к середине следующей.
- Для большей жесткости при создании самых ответственных креплений лучше не использовать гвозди. Применяйте для этого накладки и металлические способы крепежа. Гвозди не смогут обеспечить качественное крепление, так как древесина способна спустя некоторое время рассыхаться.
Обрешетка стропильной системы
Завершающий этап устройства стропильной системы двухскатной крыши - создание обрешетки. Именно на неё вы будете укладывать кровельное покрытие. Работы проводите в такой последовательности:
- Отберите для обрешетки сухой брус. На нем не должно быть трещин и сучков. Прибивайте брусья снизу. Возле конька прикрепите две доски так, чтобы не возникало зазоров. Обрешетка должна выдерживать тяжесть верхнего кровельного материала и не прогибаться под весом рабочих.
- Если вы будете обустраивать мягкую кровлю, сделайте два слоя обшивки. Один - разреженный, второй - сплошной. То же самое касается и рулонной кровли. Для начала параллельно коньковому брусу расположите доски, которые имеют толщину 25 мм и ширину не больше 140 мм. Допускается небольшой зазор - не больше 1 см. Сверху уложите сплошной слой. Для этого лучше применять кровельную фанеру, рейки или доски небольшой толщины. После этого проконтролируйте, чтобы на обрешетке не осталось погрешностей - неровностей и сучков. Также проверьте, чтобы не торчали шляпки гвоздей.
- Под металлочерепицу уложите один слой бруса. Он должен иметь сечение 50 на 60 мм. Аналогичным образом поступите при использовании шифера или кровельных листов стали. Выдерживайте между брусом шаг, зависимо от выбранного вами кровельного покрытия - от 10 до 50 см. Забивайте гвозди ближе к краям доски, а не в средину. Шляпки вбивайте вглубь. Так они впоследствии не смогут повредить кровлю. Если вы делаете обрешетку под металлочерепицу, то запомните, что соединение бруса на одном уровне должно попадать на стропило.
Когда вы произвели установку и усиление стропильной системы двускатной крыши, можно заняться монтажом кровельного пирога. Разместите между стропилами теплоизоляционный материал, слой пароизоляции и гидроизоляции. При использовании утеплителя в плитах, заранее рассчитайте шаг стропил под его укладку. На завершающем этапе проведите крепление кровельного материала.
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).
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.
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 . 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.
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.
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).
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
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.
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.
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.
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.
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.
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°.
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.
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.
Возведение крыши – один из наиболее ответственных этапов строительства. От надежности «зонтика» сверху, от его устойчивости к атмосферным осадкам и любым внешним воздействиям, напрямую зависит долговечность самого здания и уровень комфорта проживания в нем.
Изо всего разнообразия конструкций крыш, двускатную можно отнести к числу наиболее популярных, просто в силу относительной простоты ее возведения. Однако, и за этой «простотой» кроется масса различных нюансов, необходимость проведения определенных расчетов и следования технологическим правилам. Тем не менее, настоящая публикация имеет главную задачу: показать, что установка стропил двухскатной крыши своими руками – задача вполне выполнимая, даже для начинающего строителя.
Давайте вместе пройдем все этапы процесса установки стропил для такой крыши, от основ предварительного проектирования до примера практического воплощения.
Общее устройство двускатной крыши
Основные понятия
Элементы конструкции стропильной системы двускатной крыши
Сразу оговоримся, что данная схема, безусловно, не может отразить всего возможного разнообразия конструкций , но основные детали и узлы на ней показаны достаточно понятно.
1 – мауэрлат. Это доска или брус, которые жестко крепятся по верхнему торцу внешних несущих стен здания. Его предназначение – равномерное распределение нагрузки от всей системы крыши на стены дома, создание условий для надежного крепления стропильных ног в их нижней точке опоры.
2 – стропильные ноги, устанавливаемые попарно. Они становятся основными несущими деталями всей системы крыши – именно стропила задают крутизну скатов, будут основой для крепления обрешетки, кровельного покрытия, а если крыша планируется утеплённой – то еще и всего термоизоляционного «пирога».
Для изготовления стропильных ног применяются качественные доски или брус, можно использовать и кругляк. Про сечение пиломатериала, которое будет достаточным для гарантированного выдерживания всех возможных нагрузок – будет рассказано ниже.
Стропила могут заканчиваться на мауэрлате, но чаще выходят за пределы периметра стен дома, формируя карнизный свес. Впрочем, для этого могут применяться и более легкие детали – так называемые «кобылки», которыми наращивают стропильные ноги на необходимую ширину свеса.
Для формирования карнизного свеса стропила нарощены «кобылками»
3 – коньковый прогон. Это может быть брус, доска или даже составная конструкция. Прогон проходит по всей линии конька и служит для надежного соединения верхних точек парных стропильных ног, связи всех стропильных пар с целью придания общей жесткости всей конструкции крыши. В различных вариантах крыш этот прогон может жёстко опираться на стойки, либо увязываться только с узлом соединения стропильных ног.
4 – затяжки (схватки, ригели). Горизонтальные детали усиления системы, дополнительно связывающие парные стропильные ноги между собой. Может применяться несколько затяжек, расположенных на разной высоте.
5 – балки перекрытия, которые будут служить основой для монтажа пола в чердачном помещении и потолка со стороны комнаты.
6 – а эта балка одновременно выполняет роль лежня. Это брус, проходящий по всей длине крыши, который является опорой для установки дополнительных деталей усиления стропильной системы. Лежень может устанавливаться так, как показано на рисунке (по типу балки перекрытия), либо жестко укладываться на капитальную перегородку внутри здания.
7 – стойки (бабки) – дополнительные вертикальные опоры стропильных ног, предотвращающие их прогиб под действием внешних нагрузок. Стойки вверху могут упираться в сами стропила, либо в дополнительный прогон, продольно связывающий стропильные ноги на определённой высоте.
8 – подкосы. Нередко при большой длине стропильных ног их несущей способности недостаточно, и усиление только стойками не обеспечивает необходимую прочность. В этих случаях применяются диагональные усиливающие элементы, опирающиеся снизу на лежень, создающие дополнительную точку опоры для стропила. Количество подкосов и место их установки могут варьироваться в крышах различной степени сложности.
Некоторые различия висячей и наслонной системы двускатной крыши
Двускатные крыши можно разделить на два типа конструкций – с наслонными и висячими стропилами. Кроме того, широко применяются комбинированные системы, в которых объединены оба принципа построения. В чем же принципиальная разница?
Наслонная система стропил
Эта конструкция стропильной системы характеризуется наличием опоры на внутреннюю капитальную перегородку в здании. По верхнему торцу этой перегородки монтируется лежень, на которые опираются стоки, поддерживающие коньковый прогон. Таким образом, стропильные ноги «наслонены» на вертикальную опору, что делает всю систему максимально прочной.
Подобная схема является наиболее популярной из-за своей надежности и относительной простоты в исполнении. Если имеется возможность создать дополнительную точку опоры по центру, то почему бы и не воспользоваться этим? Правда, если на чердаке планируется размещение жилого помещения, то вертикальные стойки иногда могут стать помехой. Впрочем, их наличие тоже иногда «обыгрывают», используя, например, для монтажа внутренней легкой перегородки.
В зависимости от количества и размещения внутренних перегородок, конструкция наслонной стропильной системы может варьироваться. Некоторые примеры показаны на иллюстрации ниже:
На фрагменте «а» показан самый простой вариант, который, кстати, на небольших длинах стропил (до 5 метров) может даже не иметь показанных подкосов – достаточно ряда центральных стоек под коньковым прогоном
С увеличением ширины здания система, естественно, усложняется, и появляются дополнительные упрочняющие элементы – затяжки и подкосы (фрагмент «б»).
Фрагмент «в» наглядно демонстрирует, что внутренняя капитальная стена не обязательно должна располагаться ровно по центру, под коньком. Вполне возможен и такой вариант, как показан на иллюстрации, но с условием, что смещение лежня относительно конька не превысит одного метра.
Наконец, фрагмент «г» показывает, как может опираться система стропил в здании большого размера, но имеющим две капитальные перегородки внутри. Расстояние между такими параллельными лежнями может доходить до трети ширины здания.
Система с висячими стропилами
Графически эту схему крыши можно изобразить примерно так:
Сразу бросается в глаза, что стропила опираются только на в нижней части, а затем соединяются между собой на коньке. Дополнительная опора по центру отсутствует, то есть стропильные ноги как бы «висят», что предопределяет и название такой системы. Эта особенность накладывает определенные ограничения на применение висячих стропил – обычно такая схема практикуется при расстоянии между несущими стенами, на которые закреплен мауэрлат, не более 7 метров. Устанавливаемые затяжки лишь частично снимают нагрузку с внешних стен.
На иллюстрации ниже показано несколько вариантов висячей системы. Впрочем, некоторые из них уже, скорее, могут быть отнесены к комбинированным.
Фрагмент «д» - висячие стропила связаны между собой стяжкой на уровне мауэрлата либо закреплены на мощной балке перекрытия, образуя с ней треугольник. Других усиливающих деталей нет. Подобная схема допустима при расстоянии между стенами до 6 метров.
Вариант «ж» - для такого же по размерам дома (до 6 метров). Затяжка (ригель) в этом случае смещена вверх, и нередко используется для подшивки потолка чердачного помещения.
Варианты «е» и «з» рассчитаны на пролёт между стенами до 9 метров. Могут применяться несколько затяжек (или верхняя затяжка в сочетании с нижней балкой перекрытия). Другой подход – установка стоек под коньковым прогоном, по аналогии с наслонной системой. Только в качестве нижней точки опоры используется не лежень на капитальной перегородке, а стойки опираются на затяжку или балку перекрытия. Назвать такой вариант чисто «висячим» - уже сложно, так как здесь – явно комбинация деталей из обеих конструкций.
В еще большей степени такое комбинирование двух схем выражено в варианте «и», который рассчитан на большие пролёты, от 9 до 14 метров. Здесь, помимо стойки-бабки, задействованы еще и диагональные подкосы. Нередко такие фермы вообще собираются на земле, а только потом поднимаются и устанавливаются на место, связываются между собой, формируя тем самым весь каркас крыши.
Итак, при подготовке к строительству двускатной крыши необходимо изучить принципы устройства той или иной системы, оценить их преимущества и недостатки, выбрать оптимальную для своих условий и составить графическую рабочую схему. Она понадобится и при приобретении необходимого материала, и для производства самих монтажных работ. Однако, составление чертежа все же должно предваряться некоторыми расчетами.
Расчет базовых параметров стропильной системы двускатной крыши
Давайте еще раз взглянем на принципиальную схему устройства двускатной крыши, чтобы выделить те параметры, которые необходимо будет рассчитать.
Итак, в процессе расчета нам потребуется определиться со следующими величинами.
Исходные данные – это длина стороны дома по фронтонной части (выделено голубым – F), и длина дома по коньку (фиолетовый цвет – D). Предполагается, что хозяева уже заранее определились с типом кровельного покрытия – так как здесь будут определенные ограничения по крутизне скатов кровли. (угол а).
- Высоту конька над плоскостью мауэрлата (Н – зеленый цвет), или, наоборот, определиться с углом ската, отталкиваясь от запланированной высоты конька.
- Длину стропильной ноги (синий цвет – L), а при необходимости – и удлинение стропила для формирования карнизного свеса необходимой ширины (l).
- Рассчитать суммарные нагрузки, выпадающие на стропильную систему, чтобы определить оптимальное сечение пиломатериала для изготовления стропил, шаг их установки (красный цвет – S) и допустимую длину пролетов между точками опоры. Все эти параметры – тесно взаимосвязаны между собой.
- Когда на руках будут эти рассчитанные значения, уже несложно составить графическую схему, определить необходимость и оптимальное расположение элементов усиления, просчитать количество материала для их изготовления.
Цены на бензопилу
бензопила
Рассчитываем крутизну ската и высоту конька
Угол крутизны скатов может определяться хозяевами по различным критериям оценки:
- Из чисто эстетических соображений – когда «во главу угла» становится внешний вид строения. Многим нравятся крыши с высоким коньком, но при этом нельзя забывать, что на такую кровлю резко возрастает ветровая нагрузка. Да и материалов для изготовления высокой крыши пойдет неизмеримо больше. Вместе с тем, на крутых скатах почти до нуля снижается снеговая нагрузка – не исключено, что для «снежных» регионов этот параметр оценки может стать определяющим.
- Из соображений полезного использования чердачного помещения. При двускатной схеме крыши, чтобы добиться максимальной площади мансарды, приходится возводить скаты с очень большой крутизной, то есть с теми же последствиями, о которых сказано выше.
- Наконец, может быть и совершенно противоположный подход – из соображений экономии сделать конструкцию крыши с минимальной высотой в коньке. Но в этом случае придется ориентироваться на минимально допустимые углы уклона для конкретного типа кровельного покрытия. Уменьшать крутизну ниже рекомендованным производителем показателей – это «закладывать бомбу» в свою крышу, причем и из соображений ее прочности и долговечности, и с позиций гидроизоляционных качеств покрытия.
Рассчитать высоту конька над плоскостью перекрытия (мауэрлата) – несложно. В основе подавляющего большинства узлов любой кровельной системы лежит треугольник, который, в свою очередь, подчиняется строгим геометрическим (точнее – тригонометрическим) законам.
Итак, в нашем случае известна ширина крыши по фронтонной линии. Если крыша симметрична, то конек разместится ровно посередине, и для расчетов можно просто ширину F разделить на два (основание треугольника f = F/2 ). При несимметричных скатах придется спроецировать вершину конька на линию F, и промерить расстояния f1 и f2 от нее до края треугольника (до мауэрлата) с каждой из сторон. Естественно, что в таком случае и уклон скатов будет различным.
Н = f × tg a
Чтобы не заставлять читателя искать значения тангенсов и проводить расчеты вручную, ниже размещен калькулятор, в котором уже внесены необходимые табличные величины.
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.