Проект стропильной системы. Устройство стропильной системы четырехскатной крыши – варианты монтажа и правила возведения
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.
Во время строительства фермы и иных загородных помещений используются , которые применяются в жилых домах.
Деревянные стропильные системы в виде треугольника в основном применяются для жилых помещений.
Немаловажной здесь является схема расположения стропил, т. к. с ее помощью облегчается задача, которая касается расчета системы.
Для жилых помещений стропила, в основном, изготавливаются из дерева. Подобные элементы, как правило, выполняются в виде треугольника, но порой применяются и иные конструкторские решения.
Если имеется необходимость сэкономить жилое пространство, то следует воспользоваться , которая позволит оборудовать на чердаке еще 1 комнату, пригодную для проживания.
Как спроектировать стропильную систему и стропила?
Проектировать расположение стропил довольно сложно. Данная задача подразумевает наличие специальных умений и знаний. Для создания схемы следует достоверно рассчитать количество осадков и силу ветра, а также оптимальный вес всей системы.
Именно поэтому обеспечения наибольшей эффективности и, естественно, долговечности фермы можно добиться только в том случае, если схема расположения стропильных элементов была составлена грамотным специалистом, обладающим высокой квалификацией и большим стажем выполнения таких работ.
Самыми основными моментами, которые должны быть учтены при составлении проекта кровли жилища, являются:
- углы наклона скатов;
- вид необходимой крыши;
- материал, который применяется для покрытия кровли;
- правильный выбор стропильных сечений;
- верный расчет .
Величина наклона скатов напрямую связана с расчетом прочности несущей конструкции, а также выбором материала, которым будет покрываться кровля.
Большая часть подобных материалов имеет значительное влияние на план стропильной системы, поэтому материал для покрытия следует подбирать на этапе проектирования.
Схема расположения стропильных элементов должна быть рассчитана тщательнейшим образом в период проектирования кровли, т. к. ошибки, которые были допущены во время оценки нагрузок, могут привести как к деформации стропил и к нарушению покрытия кровли в момент эксплуатации жилища, так и к обрушению крыши целиком.
Несущие кровельные конструкции, которые состоят из таких элементов как стропила и обрешетка, способны обеспечить ее прочность и устойчивость.
Параметры и особенности конструкций
Конструктивный чертеж расположения стропильных элементов напрямую зависит от таких параметров, как:
- форма самой крыши;
- наличие опор внутренних и их расположения;
- протяженность перекрываемого пространства.
Когда выполняется чертеж стропильных элементов нужно учитывать то, что стропила или же фермы стропил существуют 2 типов:
- Висячие, которые применяют при опоре на исключительно наружные стены. Они состоят из наклонных ног стропил и растяжки, которая представляет собой брус в горизонтальном положении.
- Наслонные, которые устанавливают в домах с центральной несущей стеной. Они состоят из 2 стропильных ног, низ которых опирается на мауэрлаты (несущие брусья), а верх – на прогон конька, поддерживаемого стойками.
Зачастую конструкция стропил выполняется в треугольной форме, которая гарантирует высочайшую экономичность и жесткость.
Сложные фермы стропил состоят из большого количества вспомогательных элементов:
- затяжки;
- стойки;
- стропильные балки, которые по-иному именуют стропильными ногами;
- ригели;
- различные подкосы и т. п.
Чертеж стропил разрабатывается в следующей последовательности:
- Нужно нанести модульные координационные оси, к которым затем привязываются знаменатели толщины главных стен строения. При этом вынос венчающего карниза данной конструкции должен отображаться на плане поверхностей стен в виде контурной линии.
- Затем следует вычертить дымовые и вентиляционные каналы, трубопроводы. Их месторасположение должно непременно быть учтено в процессе размещения всех .
- Далее разрабатывается схема выбранного типа крыши (форма) в виде наброска, на котором должно быть учтено расположение всех стен.
- Затем на чертеж в виде линий следует нанести ендовы, конек, ребра и еще несколько элементов:
- направление скатного уклона;
- форма кровельных скатов;
- месторасположение слуховых окон;
- месторасположение фронтонов и т. п.
- Используя чертеж крыши, необходимо вычертить план системы стропил, где следует указать размещение таких элементов как:
- мауэрлаты;
- стропильные ноги с затяжками и кобылками, которые опираются на мауэрлаты;
- стойки.
Поперечные сечения разнообразных элементов принимают приблизительные значения в зависимости от типа дерева, которое будет применено. Шаг стропил тоже зависит от материала. 100 – 120 см, а стропил из брусьев 150 – 180 см.
Помимо этого на расстояние влияют и такие детали как дымоход и вентиляция.
- Затем на чертеж необходимо проставить значения расстояний между осями модулей, к которым привязаны значения объема стен. Линии, где отмечаются шаги между осями, наносятся на чертеж очень близко к контуру.
Внутри плана следует указать расстояние между вентиляционными трубами и дымоходом, стойками и иными элементами. Помимо этого на плане нужно отобразить все выноски, на которых указываются значения поперечных сечений и длин перечисленных деталей.
Стропильная система представляет собой наиважнейший элемент конструкции строящейся кровли, от верности ее проектирования зависят очень многие показатели, в числе которых прочность крыши, ее безопасность, а также срок службы.
Именно поэтому, если у вас не имеется необходимых навыков и умений, лучше не браться составлять схему расположения стропил. Лучшим вариантом будет доверить эту работу профессионалу, который обладает необходимыми навыками и, конечно же, опытом.
Сложно представить постройку без надежной крыши над ней. Любая кровля является основой, главным гарантом неприкосновенности вещей в доме, сохранности имущества. Она является главным защитником от дождя и снега, ветра. После ее возведения можно переходить на следующий этап, подразумевающий внутренние работы. Сделав эту часть ненадежной, не приходится говорить о полноценном жилище. Двухскатная крыша, возведенная своими руками, является вариантом, наиболее простым и функциональным среди других видов кровли.
Существует несколько вариантов крыш, одна из которых – двускатная. Для возведения не потребуется много таланта, так как данный тип кровли является самым простым. Состоит элемент жилища из частей, указанных на рисунке:
Состоит конструкция из следующих частей:
Конек. Верхняя часть, которая соединит 2 ската.
Стойка. Установка, служащая для перераспределения веса от верха к низу кровли. Делать ее необходимо из качественных материалов.
Лежень. Брус, расположенный горизонтально. Соединяет стойку и несущую стену.
Подкосы. Эти доски закрепляются под небольшим углом. Служат для перераспределения веса от стропил к несущим элементам внизу.
Стропильная нога. Эти элементы образуют видимый контур в форме треугольника. Служат для удерживания кровельного покрытия. Чем оно будет тяжелей, тем чаще необходимо прокладывать стропила.
Кобылки. Доски, которые удлиняют стропила. Необходимы для создания свеса с двускатной крыши, по строительным нормам который должен быть не меньше 0,5 м.
Различие между стропилами
двухскатной крыши и чертеж вполне реально выполнить своими силами. Сконструировать все элементы можно несколькими способами. Различие составляет стропильная система, используемая для возведения. Бывают следующие виды стропил:
Системы используются во многих жилищах, качество у обеих достаточное для комфортного пользования. При возведении мансардной крыши, используются совместно. В таком случае комбинируется висячий и наклонный тип стропил. Стоит создать чертежи стропил, которые покажут расположение каждого элемента крыши, возведенной своими руками, чтобы не было непонятных моментов. Он поможет рассчитать количество необходимых материалов.
Любой элемент дома необходимо создавать, понимая, как все это будет выглядеть в результате. Для наглядности создается чертеж, а чтобы все легло идеально, заранее рассчитывается. В плане учитывается длина кровли по коньку, длина скатов, отдельно показывается длина отвесов. Определяется угол наклона кровли. Определение угла производится с учетом следующих моментов:
- При сильных ветрах в зоне строительства, угол делается около 10-12о, чтобы кровля не была сорвана.
- При значительных зимних осадках, уклон производится в пределах 30-40о. снег будет легко съезжать с покрытия. Сложностей при расчетах не возникает никаких, но если кровля делается со сложной формой, это затруднит подсчет требуемых величин.
Строительство кровли
После произведения расчетов и приобретения необходимых частей, выполняется установка мауэрлата. После этого создается обрешетка. Элемент является основой для крыши, возведенной своими руками, делается из сосны или другой хвойной древесины. Материал прочный и легкий, способный раскидать вес всех элементов по всей плоскости. Размещается вдоль кровельных скатов, между стропильными ногами, верхом стенок. 
Чтобы элемент прослужил дольше, необходима изоляционная прослойка между стенкой и ним. Подойдет для этого рубероид. Закрепляться мауэрлат может с помощью любых элементов крепежа, которые будут удобны.
Для возведения кровли необходимо следовать плану:
- Закрепление стропил. Если используются висячие, собирать их необходимо заранее, используя крепежные элементы для придания жесткости данной части. Сначала делаются крайние элементы, после внутренние. При наслонной системе создается вначале лежень, где установятся опоры. Если длина элементов недостаточная, можно добавить ее с помощью установки кобылок.
Установка обрешетки. Использовать для возведения можно любые материалы, но важно избавиться от коры с досок, чтобы увеличить срок службы элементов. Если планируется использовать мягкую кровлю, обрешетка делается сплошной. Здесь требуется жесткая основа, чтобы не было деформации при эксплуатации. Решетчатая система
Укладка кровли. Материалов покрытия множество, каждый из них предполагает использование разных методов покрытия. Не стоит пренебрегать рекомендациями производителя материала. Важно делать небольшой нахлест между элементами. Структура не должна быть нарушена, чтобы не возникло протечек.
Не стоит забывать, что надежная крыша, возведенная своими руками – гарантия сохранности имущества в доме. Не стоит пренебрежительно относиться к ее возведению, чтобы потом не пришлось производить сложный ремонт.
Двускатная крыша пользуется большой популярностью, так как ее возведение считается относительно простым и быстрым этапом в строительстве дома. Разные виды двускатной кровли позволяют выбрать подходящий вариант для конкретной постройки. Поставить такую кровельную конструкцию не составит большого труда, если имеется даже небольшой опыт в строительстве, но в одиночку, конечно, не справиться. Все работы выполняются поэтапно, с учетом особенностей такой крыши.
Особенности
При возведении двускатной крыши устанавливается стропильная система и основные детали кровельной конструкции. Сюда относится каркас (в виде стропил с подкосами), мауэрлат. Делают их из качественной древесины – это брусья 150х150 мм и доски сечением 50х150 мм. Традиционными считаются двускатные крыши симметричного типа, имеющие прямые скаты (щипцовая кровля). Угол наклона скатов такой кровли доходит до 45 градусов, что позволяет избежать нагрузок на конструкцию (например, при снегопадах и ветре).
Другие виды двускатной кровли, например, с ломаными скатами, позволяют оборудовать мансарду под крышей. В этом случае скаты сверху кровли представляют собой более пологие откосы, а снизу – с резким уклоном. Ломаная двускатная крыша должна возводиться на более сложную и прочную конструкцию. При строительстве несимметричной кровли конек крыши выполняется со смещением от центра. Делается это с учетом конструктивных особенностей здания.
Виды
Каркасная конструкция двускатной крыши может быть:
- наслонной;
- висячей.
Характерно, что в большинстве строений используется стропильная система наслонного типа, внутри которой есть несущие стены. Каркас, таким образом, служит промежуточной опорой. При ширине крыши не больше 10 м обычно используется одна опора. Крыша шириной больше 10 м имеет несколько пропорционально расположенных опор. Каркас в виде стропильной системы висячего типа возможен в том случае, когда строение может обойтись одной опорой, не имея внутренних несущих стен. Такая кровля выстраивается из двух поясов – верхнего (два стропила), нижнего (жестко соединенные затяжки). Опираются стропила на мауэрлат, а концы стропил выходят на наружные стены.
Двускатная ломаная кровля может иметь усиление в виде опорных рам, которые не дают провисать наклонной крыше. Так можно получить более прочную конструкцию. Висячая ломаная крыша имеет дополнительные опорные рамы, к которым устанавливаются стены мансарды. Опорная рама, которая расположена под несущей стеной внутри, берет на себя часть нагрузки, что позволяет немного облегчить конструкцию кровли.
Устройство
Конструкция двускатной кровли отличается наличием наклонных поверхностей с двух сторон. Площадь основания кровли имеет прямоугольную поверхность. Скаты не дают собираться на крыше снегу и талой воде. Крыша естественным образом очищается. Кровля состоит из конструктивных узлов: мауэрлата, системы стропил, конька и кобылки, свесов кровли, подкосов, затяжек, обрешетки и стоек. Стоит разобраться, чем характерны все элементы конструкции двускатной кровли.
Мауэрлат необходим для правильного распределения нагрузки на несущие стены от стропил. С этой целью обычно выбирают прочную древесину – брус (это может быть дуб, лиственница, сосна). Выбор бруса по сечению определяется видом древесины (цельный или склеенный). Например, 100 на 100 мм или 150 на 150 мм. Стоит отметить, что при выборе металлической стропильной системы мауэрлат также должен быть выполнен из металла.
Основным элементом системы двускатной крыши является стропильная нога. Эти элементы изготавливаются из прочного бруса и бревен. При соединении стропильной ноги сверху формируется ферма с различным типом промежуточной опоры. Важную роль здесь играют параметры стропил и узлы конструкции.
Затяжка необходима для соединения стропильной системы (стропильной ноги) и для придания прочности и необходимой жесткости конструкции.
Прогон бывает двух типов: коньковый, при котором монтаж производится в месте примыкания стропил (в этом месте далее устанавливается конек кровли), и боковой прогон, который обеспечивает кровельным элементам (ферме) дополнительную жесткость (размеры и количество таких прогонов будет зависеть от нагрузки на конструкцию).
Стойки для стропил в виде вертикального бруса также принимают на себя значительную часть нагрузки от крыши. Стойку для стропил двускатной крыши обычно располагают по центру. Если ширина пролета больше обычной – то еще и по бокам. При возведении несимметричной крыши стойки ставятся в зависимости от длины стропил. Для ломаной кровли установка стоек выполняется по бокам, при этом остается свободное пространство. Если планируется две комнаты под крышей, то стойки стропил ставят по центру и по бокам.
Подкосы – это опоры для стоек. При подкосе под углом более 45 градусов кровля лучше защищена от деформации (снег, ветер). В зависимости от климатической зоны могут быть установлены как продольные, так и диагональные подкосы стропильной парой на одной плоскости.
Лежень служит надежной опорой стоек. Это место крепления подкоса.
Обрешетка необходима для фиксации материалов и конструктивных элементов кровли. Обрешетку устанавливают перпендикулярно к стропильным ногам. Одно из важных предназначений обрешетки – перераспределение нагрузки от кровли на стропильную систему.
Требования к строительным материалам
Выбор материалов для стропильной системы – важный этап при подготовке к обустройству кровельной конструкции. При расчете материала на двускатную кровлю нужно исходить из того, что это должна быть качественная древесина, материал не имеет сучков, повреждений и червоточин, хорошо обработан и пропитан специальными составами (для безопасности и надежности во время эксплуатации). Для надежности конструкции должно быть устойчивое соединение элементов всей стропильной системы. Кровля должна представлять собой прочную конструкцию из современных качественных материалов.
Такие породы древесины, как лиственница, кедр, ель или сосна легко обрабатываются, поэтому их чаще всего применяю в стропильной системе. Стропила изготавливаются из бруса шириной от 10 до 15 см и толщиной в 5 см. При этом обычно используется вылежавшийся брус, который уже не изменит форму после обустройства кровли. Это необходимо для повышения устойчивости конструкции. Помимо бруса, для стропил берутся доски, особенно если речь идет о взведении крыши частного дома.
В многоэтажном строительстве используются стропила из металла. Минус металлической стропильной системы для частного домостроительства в том, что такая конструкция не способна сохранять тепло. У древесины же в этом плане больше преимуществ – материал отличает высокая степень теплоизоляции и энергосбережения. Древесина распределяется по сортам. Первосортный материал уходит на создание висячих стропил и затяжек. Из материала как первого, так и второго сорта выполняют стойки и подкосы.
Проекты и чертежи
В процессе планирования двускатной крыши готовится чертеж. Это схема будущей конструкции, где есть скаты, фронтон, конек. По сути, план представляет собой рисунок с проработанными элементами в разных проекциях, отображающий способы завязывания стропил. Составление чертежа двускатной крыши выполняется с учетом всех этапов работ.
Схема ее возведения включает:
- брусья для обрешетки;
- балки и стропилы;
- схема укладки тепло- и гидроизоляции;
- схема размещения кровельного покрытия;
- схема установки дополнительных креплений;
- чертеж установки системы вентиляции, дымохода.
Грамотно составленный план кровельного перекрытия позволит сократить статью расхода на приобретение строительных материалов. Для создания проекта любого типа используется тот или иной вид материалов, исходя из расчетов и с учетом надежности покрытия. Учитывается также размер кровельного покрытия. При чертеже обязательно прописывается часть стропильной системы, что позволяет понять, насколько максимальной может быть нагрузка на крышу.
В план также входит:
- план ливневки (ливневая канализация определенной длины);
- элементы соединения скатов;
- площадь конструкции;
- схема мест примыкания кровли (прижимной профиль).
В схеме конструкции должен быть четко отображен тип кровли. Подробные детали на схеме позволят выполнить работу быстрее и качественнее.
Составление схемы
В зависимости от особенностей кровли (одно- или двускатная, форма и т. п.) составляется проектная документация.
Эта работа проходит в несколько этапов:
- составляется эскиз будущей кровли (на этом этапе чертеж должен иметь готовый вид кровли с проработкой стилевого оформления строения);
- прорабатываются основные кровельные элементы (на чертеже отображается степень нагрузки и количество материалов);
- схема отображает строительство кровли.
Стоит учесть, что отличия в скатных конструкциях связаны с типом стропил (висячие или наслонные), с неравномерностью углов наклона, с размерами свеса карниза. Также стоит учесть и ошибки при проектировании. Одной из наиболее распространенных из них считается ошибка с расчетом расходования материалов на весь комплекс. Процесс составления чертежных схем лучше всего доверить специалистам. Кровельная конструкция возводится в соответствии с принятыми строительными нормами. Кроме того, важно минимизировать возможные ошибки и дефекты. Так, если выбор типа кровли и способ монтажа выбраны неверно, это послужит причиной обрушения кровельной конструкции. При неверно начерченном уклоне и его возведении есть риск увеличения нагрузки на крышу. Хотя допускаются ошибки при конструкции вентиляционных элементов. Сам по себе чертеж не должен быть сложным, однако следует соблюдать правила установки всех кровельных элементов, соответственно, они должны быть прописаны. Профессионально выполненный план кровли увеличивает безопасность конструкции.
Расчет
Нельзя недооценить важность расчетов стропильной системы двускатной крыши. В процессе проектирования необходимо вычислить полезную площадь и исходя из полученных данных решить, насколько высокими будут вертикальные стойки. В этом случае имеет значение несколько факторов.
При возведении кровельной конструкции важно рассчитать максимальную нагрузку на крышу дома, на все стропила и перекрытия балками. Может понадобиться усиление стропил, тогда в проект вносятся коррективы. Например, может потребоваться использование дополнительных накладок или бруса с большим сечением, чем планировалось. Важен и вес всей стропильной системы. В этом случае расчет ведется с учетом не только сечения пиломатериалов, но и плотности и влажности древесины, определяется расстояние шага между стропилами.
На сегодняшний день существует специальная классификация нагрузок на кровельную систему:
- Основная нагрузка касается веса стропильной конструкции, температуры нагрузки, снеговых и других погодных факторов.
- Дополнительная нагрузка касается расчетов влияния ветра и гололеда.
- Форс-мажорные нагрузки связаны с техногенными обстоятельствами (современная кровля должна выдержать все).
Предельные расчеты стропильной системы с учетом всех нагрузок строятся по двум критериям (пределам или состояниям): предел, при котором возможно разрушение конструкции, и предел, при котором учитывается вероятность деформации и прогибов.
Уклон
Важно грамотно рассчитать угол наклона скатов. При стандартной ширине дома в 6-8 м угол скатов составляет 45 градусов, но этого мало для пространства в мансарде. При угле наклона в 60 градусов конструкция обойдется дороже, но вся крыша будет выполнена удачней. При 45 градусах наклона можно выбирать любые кровельные материалы. Если двускатная крыша изначально планируется асимметричной, то в чердачном пространстве можно спокойно обустроить жилую мансарду, но для этого надо посчитать полезную площадь. Выбирается обычно стандартная двускатная крыша. При этом важно учесть нагрузки на крышу из-за ветра и снега. При увеличении угла наклона скатов увеличится и расход материалов. Но и эксплуатационные характеристики такой кровли будут выгодно отличаться. Если планируется возвести двускатную крышу с неравными углами скатов, то все работы можно выполнить в оригинальном дизайне. Тем не менее, при проектировании лучше отталкиваться от классической конструкции в виде симметричной кровли с равнобедренным треугольником в основании.
Шаг
Шаг стропил, используемый при создании крыши, является одним из основополагающих при возведении конструкции. Существует зависимость шага стропильной системы от кровельного материала. В качестве последнего используется профнастил, шифер, мягкая кровля или металлочерепица.
Шифер для кровли используется повсеместно. Этот кровельный материал отличается относительной прочностью, невысокой стоимостью и устойчивостью к температурным перепадам. Однако материал обладает определенным весом, соответственно, необходимо обеспечить крышу мощной стропильной системой. Стоит учесть, что для шиферной кровли должно быть не менее трех точек опоры (по центру и по краям).
В последние годы достаточно большое распространение среди кровельных материалов получила металлочерепица. Материал прост в монтаже и отличается привлекательным внешним видом. Металлические листы для кровли удобно использовать, так как они имеют малый вес. В связи с этим расстояние между стропилами может быть большим (например, 600-950 мм с сеченным брусом 150х50 мм).
Покрытие из профнастила может быть выполнено из оцинкованного стального листа со специальным защитным покрытием (от внешних погодных воздействий). Современный профнастил отличается по цвету, ширине гофры. Внешне такое покрытие отличается по дизайну. Шаг между стропилами под профнастил будет зависеть от вида профиля, от углов наклона и конфигурации крыши. Для стропильной системы в этом случае используется брус сечением 50-75 мм. Это может быть и доска 20-50 мм шириной.
Инструменты
При монтаже стропильной системы необходим набор инструментов. С этой целью обычно обходятся традиционным инструментарием – электропила (это может быть и ножовка), молоток и шуруповерты. Обшивка кровли металлическими листами выполняется специальными ножницами по металлу. Нельзя резать материал с полимерным покрытием простой болгаркой, чтобы не повредить верхний слой с защитой листа. В противном случае обшивка станет быстро ржаветь. Для покрытия кровли рубероидом нужна бочка, в которой будет растапливаться битум.
Несомненно, при выполнении монтажных и любых строительных работ не обойтись без надежной лестницы. Также стоит подумать о собственной экипировке. Например, во время работы необходима обувь с нескользкой подошвой.
Монтаж
Выполнить своими руками монтаж стропильной системы двускатной крыши лучше с помощниками, да и многие элементы конструкции невозможно установить в одиночку. Установка стропильной системы выполняется в несколько этапов.
Рассмотрим их пошагово:
- Сначала необходимо сделать шаблон. Стропильные фермы собираются по шаблону. Так, нужно взять две доски той же длиной, что и стропильная нога. Их присоединяют друг к другу с краев одним гвоздем. В результате получается конструкция «ножницы».
- Эту конструкцию другими краями необходимо ставить в тех местах, где есть опоры на стропильные ноги. Полученный таким образом угол (по наклону ската кровли) фиксируется на несколько гвоздей. Крепление углов нужно делать на дополнительную перекладину между досками.
- Далее готовится еще один шаблон. С его помощью можно дальше собрать конструкцию. Выполняется монтаж запилов на стропилах. Сам шаблон проще сделать из фанеры.
- Запилы вырезаются на стропилах с помощью шаблона. Соединение элементов происходит под углом наклона ската. Готовый треугольник и есть стропильная ферма. Ее поднимают на крышу и крепят к мауэрлату (при этом понадобятся лаги, лестницы).
- Крепеж стропильной системы к мауэрлату делают с помощью гвоздей, скоб, уголков. А деревянные «коротыши» помогают закрепить конструкцию от смещения вдоль оси, их нужно выставить по всей площади.
- На первоначальном этапе устанавливаются две фронтонные фермы по краям. Установка и правильная фиксация по горизонтали и вертикали производится с помощью временных подкосов, к которым крепится конструкция.
- Для надежности и удобства по краям (между вершинами ферм) протягивается шнур. Крепить его нужно таким образом, чтобы обозначить место для будущего конька. Также шнур понадобится при установке промежуточных стропил.
- На следующем этапе производится подъем и установка остальных стропильных ферм (при определенном расстоянии (обычно 0,6 м) друг от друга).
- При наличии громоздких конструкций, если есть необходимость усилить строение, их укрепляют ригелями, подкосами и подпорами.
- Прогон (коньковый брус) ставят на специальных опорах. К нему потом крепят стропила разного вида (короткие, промежуточные или диагональные).
Основу каркаса составляет мауэрлат. Его изготовление и сборка составляет основу кровельной конструкции.
Крепеж мауэрлата
Каркасная конструкция из стропил закрепляется к балкам перекрытий. Однако в этом случае нагрузка на стропильную конструкцию распределяется в местах крепления балок. Такой подход при установке кровельной конструкции возможен для небольших и легких строений. Мауэрлат нужен для равномерного распределения нагрузки кровли в верхней части стен. Мауэрлат монтируют параллельно коньку будущей кровли. Так составляется основной каркас. На изготовление мауэрлата уходит деревянный брус сечением 150х150, 100х100 или 100х150 мм.
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.