Как устроена стропильная система двускатной крыши

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.

Устройство стропильных систем

Висячая стропильная система

Разновидности висячих стропил.

Основные элементы несложной конструкции такого типа:

  • стропильная нога;
  • мауэрлат;
  • дополнительные связи.

Основным признаком висячих стропил является возникающий между ними распор. Они имеют только две точки опоры (на стены здания) и работают на изгиб и сжатие. Такая стропильная система создает сильную горизонтальную распирающую нагрузку, часть которой передается стенам. Для уменьшения такого усилия у основания стропильных ног необходим монтаж затяжки, которая одновременно будет служить и балкой перекрытия. Чем выше от внешних стен она находится, тем больше сечение и надежней крепление такая балка должна иметь. Также для таких целей следует использовать укрепленный железобетонным поясом мауэрлат.

В процессе устройства получается стропильная ферма виде треугольника. В случае образования слишком большого пролета она может иметь дополнительные связи. Вверху висячие стропильные ноги можно соединить встык или вполдерева. В большинстве случаев применяются такие деревянные стропильные конструкции при наличии пролетов до 9 м. Уклоны для крыш под такой вид стропильной конструкции рекомендуется назначать в пределах 25º…45º.

Схема крепления стропил к мауэрлату.

Преимущества использования висячих стропил:

  • высокая жесткость конструкции;
  • несложный монтаж для пролетов до 9 м;
  • простая схема расчета конструкции;
  • отсутствие сложных узловых соединений в системе.

Висячие стропила в большинстве случаев применяются для жилых домов с двускатной крышей, нежилых зданий (1-3 этажа), имеющих свободную планировку верхнего этажа либо с отсутствием каркаса или внутренних несущих продольных стен.

Наслонные несущие системы

Наслонная стропильная конструкция устанавливается в домах, имеющих среднюю несущую стеновую перегородку или столбчатые промежуточные опоры. Стропила в данном случае будут представлять собой наклонные балки, которые пятками упираются в наружные несущие стены, а опорой для верхушки служит коньковый прогон. В свою очередь коньковый прогон поддерживается вертикальными стойками, упирающимися на внутреннюю несущую стену.

Именно такое устройство позволяет этим элементам работать только на изгиб. Если при монтаже образовался слишком большой пролет, тогда деревянную конструкцию кровли дополняют подкосы, горизонтальные затяжки и дополнительные ветровые связи.

Разновидности наслонных стропил.

Основным преимуществом данного вида стропильной системы является ее облегченная конструкция, независимо от ширины дома, так как требуется гораздо меньше пиломатериалов. Кроме того, она считается и наиболее долговечной, так как находится в условиях постоянного сквозного проветривания. Такой фактор препятствует возможному ее загниванию. Монтаж наслонной системы может быть выполнен с лежнем, с подкладками и со шпренгелями под стойку.

Деревянные стропильные системы включают следующие элементы:

  • стропильные ноги;
  • мауэрлат;
  • коньковый прогон;
  • лежни (подкладки либо шпренгели);
  • стойки;
  • подкосы;
  • распорки.

Рассмотрим подробнее значение каждого элемента для стропильной конструкции.

Наслонные стропила. Основными частями в системах такого типа являются стропильные ноги, принимающие на себя основные нагрузки и далее распределяющие их на наружные и внутренние опоры. Устанавливаются они при длине пролета от 4,5…6 м и выполняются из бревен, диаметр которых равен 18…20 см. При наличии дополнительной опоры можно увеличить ширину перекрытия до 12 м, а двух – до 15 м.

Пример закрепления узла опирания стойки.

У таких брусьев обычно стесывается верхний кант, что облегчает монтаж обрешетки. Чаще всего на изготовление стропильных ног подбираются доски, имеющие размер 6х22 см. Но более точные размеры сечений определяются с помощью специальных формул или таблиц. В среднем они соответствуют:

  1. Бревно – d 12 см.
  2. Пластины – d/2 – 14/2 см.
  3. Доски – 4х15.

Для прочности соединения используются болты, нагели и скобы, а также зуб и пластины из металла. Чтобы избежать попадания осадков на нижнюю часть стропильной системы, осуществляется монтаж отвесов. Технологический процесс установки кровли предполагает ее вынос за границы внешних стен на 50 см. Карнизный отвес должен быть не менее 550 мм.

Все опорные поверхности должны быть горизонтальными, в противном случае может возникнуть распор или нога начнет сползать. Ни в коем случае нельзя делать врезку в мауэрлат и прогон, так как происходит ослабление бруса и прогона, что способствует загниванию при попадании влаги в эти места.

Конструкция двухскатной кровли

Двускатная крыша

Принципиальное устройство двухскатов элементарно, и заключается в наличии у крыши двух наклонных прямоугольных плоскостей, по которым и происходит сброс атмосферных осадков, будь то снег или вода.

Эти плоскости сходятся сверху в одной горизонтальной линии, называемой “коньком”. При построении такой геометрической формы с торцов скатов неизбежно образуется два вертикальных треугольника – фронтона.

Читайте также:  Вентиляция с механическим побуждением что это?

Виды двухскатов

Отличия крепления стропил

1

Классическая – наиболее распространённая конструкция. При такой компоновке крыша формируется с симметричными скатами, т.е. с одинаковой их крутизной.

В своём строительстве простой “двухскат” может формироваться двумя способами:

  • наслонная
  • висячая

Более подробно эти системы будут рассматриваться ниже.

Крыша каркасного дома

Преимуществ такой вариации налицо:

  • Простота в проектировании. С расчётами справиться практически каждый, владеющий азами математики. Существует множество готовых проектов, которые находятся в открытом доступе
  • Надёжность конструкции. Минимальное количество соединительных узлов делает её прочной и долговечной
  • Простота монтажа. Ничего “хитрого” здесь нет – элементов немного, узловые соединения элементарны, инструмент простой, крепёж доступен
  • Классический дизайн всегда в моде. К тому же при желании домовладелец легко может изменить облик дома, поменяв угол наклона скатов кровли

2

Ассиметричные формы – это необычно. Однако при нарушении симметрии нарушается баланс в распределении нагрузки, что неизбежно влечёт за собой значительное усложнение в несущем “скелете” всего конструктива. Самостоятельно рассчитать такой проект крайне сложно. В этом случае придётся воспользоваться услугами профессионалов

Асимметрия – это красиво

3

Мансардный тип кровли – ещё одна разновидность. От классической вариации она отличается тем, что скатную поверхность создают ломанной.

Конструкция её несколько сложнее, чем у классических аналогов, но также доступна для простого обывателя, который решил своими силами её спроецировать и скомпоновать.

Главное отличие от классики заключается в том, что мансардный тип сочетает обе технологии, используемые для строительства стропильных крыш.

Терминология и элементы

Варианты исполнения

Для полноценного изучения кровельной тематики без специальной терминологии не обойтись. В цели наглядности ниже представлена схема с примерами использования описываемых элементов.

Основные элементы стропильных систем

  • Маурлат – элемент практически любой кровельной конструкции. Выполняется из деревянного доски или бруса, жёстко крепится по периметру торца внешних стен постройки. Главное его предназначение – равномерно распределять нагрузку на несущие стены здания. Именно к этому элементу крепятся все стропильные ноги кровли
  • Стропила – несущий каркас для кровельного покрытия. Устанавливают их парно, соединяя между собой в верхней части, называемой коньком. Нижняя часть их, как уже упоминалась крепиться к маурлату. Выставленные с определённым шагом стропила, служат основой для обрешётки, на которой в дальнейшем будет крепиться кровельный материал

Много вопросов возникает по поводу соединительных узлов –  хороший видеоматериал можно найти по следующей ссылке:

ВИДЕО: Узлы стропильной системы

  • Ригель и (или) затяжка. Элементы усиления конструкции. Устанавливаются горизонтально, врезаются в стропильные пары, крепятся на гвозди, болтовые соединения и т.п. В случае необходимости, для придания дополнительной жёсткости дублируются два-три раза (верхний – средний – нижний)
  • Стойка или бабка – служит в роли как основной, так и дополнительной вертикальной опоры. Они устраняют прогибы каркаса
  • Прогоны – брус, одна или две сшитые доски, а также может быть и отдельная конструкция. В простых вариантах коньковый прогон пришивается к узловым соединения верхней части стропильных ног, в более сложных он подпирается бабками (вертикальными стойками), которые в свою очередь крепятся к лежню
  • Лежень – это прогонная балка, т.е. брус, лежащий по всей длине крыши. Формируется для дополнительной фиксации и усиления всей кровельного формирования. Укладываться может как на несущую перегородку здания, так и лишь на внешние стены (в двух местах)
  • Подкосы – усиливающая деталь. Применяют в случаях, когда стропильные ноги обладают повышенной длинной, когда есть необходимость дополнительно усилить и исключить их прогиб. Чем сложнее крыша, тем больше этих деталей может потребоваться

Материалы для изготовления стропил

Большая ошибка выбирать отдельно конструкцию кровли (двускатная, многощипцовая, мансардная и так далее), кровельный материал (металлочерепица или керамическая черепица, цементно-асбестовый или еврошифер, ондулин или фальцевое покрытие) или материал стропил.

Выбор должен основываться на всех факторах в совокупности с учетом особенностей, которые будут работать не только на эстетическую привлекательность, но и на долговечность крыши без ремонта.

В качестве материалов для стропил наиболее широко используются два основных варианта:

  1. металл – профильная труба с небольшой толщиной стенок;
  2. древесина – брус хвойных пород различного сечения.

На выбор металла в качестве материала стропил влияют три основных условия. Во-первых, если кровля имеет большой вес, например, из натуральной керамической черепицы или традиционного шифера.

Во-вторых, если крыша отличается сложной геометрией, то металл позволяет реализовать ее проще и точнее. В-третьих, если перекрываемые пролеты отличаются значительной длиной.

Металлические стропила монтировать сложнее деревянных, и делают это лишь в том случае, когда необходима большая жесткость конструкции.

Видео:

При сооружении металлических стропильных систем используется сварка, что делает работу более дорогостоящей и трудоемкой.

В отличие от металла деревянные стропила монтируются относительно просто. Их можно заказывать на специализированных предприятиях, которые доставят заготовки для стропильной системы на строительную площадку либо непосредственно на месте.

Конструкция стропил не устанавливается непосредственно на стены строения, необходим еще один элемент стропильной системы – мауэрлат.

Это элемент кровельной системы, который представляет собой брус (бревно), уложенное по периметру наружной стены для изготовления деревянного кровельного каркаса.

Если стропильная система из металла, то мауэрлат изготавливается из металлических элементов – швеллера, двутавра и других подобных.

Без мауэрлата каждое стропило будет создавать повышенную нагрузку на здание в точки их соприкосновения, а мауэрлат равномерно распределяет нагрузку на площадь всей стены. Второе его назначение – создавать сцепление между конструкциями крыши и стен.

Мауэрлат монтируется на некотором расстоянии от внешнего края стены и прочно к ней крепится болтовыми соединениями.

Жестко фиксированная конструкция мауэрлата вкупе с прочным креплением стропил обеспечивает надежность крыши и здания в целом.

Читайте также:  Вентиляционные дефлекторы, предотвращающие опрокидывание воздуха

Нижняя поверхность конструкции из древесины гидроизолируется, один из вариантов – несколько слоев рубероида.

Без гидроизоляции дерево постепенно начнет гнить из-за скопления конденсата, образованного при разнице температур дерева и материала стены.

И металлические, и деревянные стропила должны обеспечивать наибольшую жесткость, которая достигается также за счет использования определенных геометрических форм – трапеций и треугольников.

Основные схемы и типы крепления стропильной системы висячего типа

Существует масса вариантов конструкций висячей стропильной системы, среди которых наиболее распространены всего три:

  1. Треугольная трехшарнирная. Конструкция стропил представляет собой классический треугольник, верхние стороны которого испытывают нагрузки на изгиб, нижняя (затяжка) гасит растяжение. Для соединения элементов узла применяется лобовая врубка с одинарным или двойным зубом.
  2. Треугольная трехшарнирная с приподнятой затяжкой. Данная схема идеально подходит при необходимости создания жилой мансарды. Приподнятая затяжка увеличивает нагрузку стропильной системы на растяжение, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки на мауэрлаты. Крепление затяжки к стропильной ноге производится методом врубки «полусковороднем».
  3. Треугольная трехшарнирная с бабкой и дополнительными подкосами. Такая конструкция применяется для снижения нагрузки на прогиб стропила. Затяжка в такой системе опирается на хомут бабки, нивелируя растяжения благодаря подтягиванию книзу конькового узла, который, в свою очередь, воздействует на подвес сжимая стропила.

Конструктивные особенности стропильных ферм

В определение “стропильная ферма” входит ряд конструктивных элементов: раскосов, стоек, обрешеток. Подобная жесткая конструкция в результате сборки будет обеспечивать скелет кровли.

Под этим определением подразумеваются жесткие конструкции, применяемые при устройстве скатных крыш.

Задачей ферм является передача общей нагрузки, которая оказывается на крышу, на стены здания. Материалом для изготовления ферм в основном служит дерево, но возможны также альтернативные варианты.

Основой для создания деревянных конструкций являются доски, лес-кругляк, брус.

Полезная информация о том, какие бывают виды крыш деревянных домов.

Всё о видах герметиков для металлической кровли вы найдете в отдельной статье.

Отдельные элементы соединяются методом врубки. В том случае, когда детали сделаны из досок, в ход идут болты, гвозди, зубчатые кольцевые шпонки.

При возведении больших по площади зданий, когда длина пролета оказывается больше 16 метров, при строительстве используются фермы с растянутыми стойками на основе металла.

В случае использования растянутых деревянных стоек надежное крепление узлов является достаточно сложной задачей, а при использовании металлических элементов сделать это легко.

Сборка деревянных ферм – процесс достаточно трудоемкий. При использовании ферм комбинированного типа (с деревянными и металлическими деталями) сделать это можно гораздо быстрее.

При возведении жилых зданий редко применяют вариант кровельной конструкции с открытыми фермами. В основном они закрываются при помощи потолочных перекрытий. В сфере строительства зданий промышленного назначения открытые фермы являются довольно популярным вариантом устройства кровли.

В качестве главных элементов могут использоваться также балки. Стропильные балки на основе железобетона являются подстропильными конструкциями, перекрывающими шаги колонн длиной 12, 18 метров. Подобные элементы при этом являются промежуточными опорами.

Плюсы

Металлические стропила для крыши отличаются следующими плюсами:

Плюсы
  • Огромный эксплуатационный период. Если правильно подобрать материал все прослужит около века.
  • Пожаробезопасность. Производство осуществляется с использованием негорючего материала.
  • При локальных возгораниях она длительнее сохраняется.
  • Минимум отхода во время монтажа такой уникальной постройки, как стропила из металлического профиля.
  • Легкое обслуживание. Особое покрытие металлических креплений для стропил начали осуществлять защитную опцию, что предотвращает разрушение сырья, и становится причиной отсутствия потребности ежегодных обработок.
  • Отсутствует серьезной нагрузки на несущие стены и основу постройки.
  • Экологичность постройки, отсутствие потребности обработок с помощью химических реагентов.

Стропила для крыши дома своими руками

Тема настоящей нашей статьи: Стропила для крыши дома своими руками. Советы и рекомендации.

Стропила для крыши дома своими руками

Строим крышу

Стропила для крыши дома своими руками

Как сделать стропила для крыши

Стропила для крыши дома своими руками

Выполнить стропила можно из металла или дерева. Кроме того, существуют варианты, в которых скомбинированы оба материала. Так или иначе, наиболее распространенным типом являются деревянные стропила, поэтому стоит рассмотреть подробнее именно их особенности.

Стропила для крыши дома своими руками

Изготовление стропил предполагает два пути:

Стропила для крыши дома своими руками

Подготовка на заказ.

Стропила для крыши дома своими руками

В первом случае нужно наличие специального оборудования и некоторых навыков по работе с деревом, во втором достаточно обратиться на завод, где в профессиональных условиях будет выполнено создание стропил с необходимыми параметрами. Как правило, заводские стропила выполняются с пластинами из металла, обеспечивающими надежность соединений. Стропила такого типа позволяют выполнять каркасы любой степени прочности. Кроме того, на заказ можно сделать стропильные фермы целиком, а также заказать сборку других элементов. Для создания стропил своими руками подходят другие способы обеспечения надежного соединения. Это:

Стропила для крыши дома своими руками

Соединение с использованием хомутов.

Стропила для крыши дома своими руками

Соединение с помощью шипов и пазов.

Стропила для крыши дома своими руками

Второй способ встречается наиболее часто. Важно знать, что он подходит только для тщательно высушенной древесины – влажное дерево может усохнуть в процессе эксплуатации, что приведет к нарушению прочности крепления. Такой ситуации можно избежать, соединяя элементы с помощью болтов, но подобный вариант несколько ослабляет бревна и доски.

Стропила для крыши дома своими руками

Крепление элементов

Стропила для крыши дома своими руками

С помощью кобылки.

Стропила для крыши дома своими руками

Примыканием к мауэрлату.

Стропила для крыши дома своими руками

Обратите внимание на то, что соединение с затяжкой должно оснащаться зубом или шипом, иначе может произойти скольжение стропильной ноги. Кроме того, при строительстве крыши над домом из деревянного сруба, мауэрлатом служит верхний венец, к которому и крепятся фермы.

Стропила для крыши дома своими руками

Установка стропил согласно типам крыш

Стропила для крыши дома своими руками

Проще всего разобраться, как установить стропила на крыше, в случае с односкатной конструкцией. В таком случае скат опирается на противоположную стену, угол наклона зависит от высоты подпор. Как правило, он составляет около 45-60 градусов. Балки стропил располагаются строго параллельно друг другу, как и при устройстве двускатной крыши. Тем не менее, двухскатная отличается большей сложностью. Балки стропил такой конструкции соединяются на коньке, опираясь снизу на мауэрлат или специальные опоры.

Стропила для крыши дома своими руками

Расчет стропил крыши

Стропила для крыши дома своими руками

Выполнять расчет стропил крыши лучше всего во время проектирования дома. Так надежность крыши будет максимальной, ведь будут учитываться все особенности конструкции и тонкости процесса эксплуатации.

Читайте также:  Воздуховоды для кондиционеров и систем вентиляции

Резюмируем материал

Стропильная система представляет собой основу всей конструкции крыши. Ее состояние определяет внешний вид дома, безопасность пребывания в нем и продолжительность эксплуатации кровли без необходимости серьезного ремонта. Поэтому так важно выполнить все работы на этапе возведения стропильной системы максимально точно и качественно.

При желании, можно сделать стропила для крыши своими руками. Они выполняются из дерева или металла, чаще всего можно встретить элементы из сосны. Используются разнообразные методы соединения, обеспечивающие наибольшую жесткость конструкции.

Заключение

Сложность работы зависит от типа крыши. Стропила двухскатной крыши отличаются достаточной простотой и удобством в работе, не уступают им и стропила односкатной. Некоторые конструкции – шатровая или ломаная – требуют большего внимания к деталям. Так или иначе, справиться с работой вполне под силу начинающему строителю – главное, заранее разобраться, что же представляет собой конструкция стропил крыши, и рассчитать количество строительных материалов, необходимое для строительства.

Виды двухскатной крыши

Монтаж стропильной системы двускатной крыши зависит, прежде всего, от ее конструкции.

Выделяют несколько вариантов двухскатных крыш (типы, виды):

1. Простая двускатная крыша — симметричная

Простая двускатная крыша — симметричнаяНаиболее распространенный в силу простоты и надежности вариант устройства крыши. Благодаря симметрии достигается равномерное распределение нагрузок на несущие стены и мауэрлат. Вид и толщина утеплителя не оказывают влияния на выбор материала.

Сечение бруса дает возможность обеспечить запас несущей способности. Отсутствует вероятность пригибания стропил. Подпорки и распорки можно ставить практически в любом месте.

Явный недостаток – невозможность обустройства полноценного мансардного этажа. Из-за острых углов появляются «глухие» зоны, которые непригодны для использования.

2. Простая асимметричная двускатная крыша

Простая асимметричная двускатная крышаУстройство одного угла более 45° приводит к снижению величины неиспользуемой площади. Появляется возможность сделать жилые комнаты под крышей. В тоже время увеличиваются требования к расчету, т.к. нагрузка на стены и фундамент будет распределятся неравномерно.

3. Ломаная двускатная крыша, с наружным и/или внутренним изломом

Ломаная двускатная крыша, с наружным и/или внутренним изломомТакая конструкция крыши позволяет обустроить полноценный второй этаж под крышей.

Естественно, простая двускатная стропильная крыша отличается от ломаной, не только визуально. Главная трудность таиться в сложности расчетов.

Система стропил под керамо- и металлочерепицу

Использование металлочерепицы в строительстве домов частного сектора – наиболее распространенное явление, чему способствует целый ряд ее положительных качеств.

Во-первых, это небольшой вес покрытия, что облегчает монтаж и способствует снижению нагрузок на несущие конструкции.

Во-вторых, листами металлочерепицы можно быстро закрывать большие площади крыши, что очень удобно, в особенности если выбрать двухскатный вариант крова.

Шаг стропил под металлочерепицу задается в диапазоне от 60 до 95 см, поскольку относительно небольшой вес кровли не требует повышенной сопротивляемости. Из-за малого веса покрытия можно уменьшить и толщину стропил.

Что касается толщины теплоизоляционного материала, используемого для утепления крыш из металлочерепицы, специалисты считают, что при устройстве под ней мансарды для большей уверенности в надежности можно использовать теплоизоляцию 20 см, в иных случаях достаточно и 15 см.

Особенностью крыш, покрытых металлочерепицей, является возможность скопления конденсата.

Избежать этого можно, организовав при монтаже стропил вентиляцию: для этого на небольшом расстоянии от верха в стропилах нужно просверлить несколько отверстий (около10 мм в диаметре).

Система стропил под керамо- и металлочерепицу

Что касается монтажа каркаса из стропил под такое покрытие, как натуральная (керамическая) черепица, необходимо помнить о его большом весе.

В сравнении с другими современными материалами черепица тяжелее в 10 и более раз. Учитывая такую особенность, специалисты рекомендуют использовать под нее исключительно сухую древесину, дабы избежать провисания после высыхания.

Для стропил в этом случае нужно использовать брус с сечением 50 – 60 мм * 150 – 180 мм; ширина шага стропильных ног задается в диапазоне 80 – 130 см, при этом чем больше градус уклона крыши, тем больше расстояние между осями стропил.

Шаг стропил является зависимым и от их длины: наибольшая длина потребует наименьшего расстояния, и наоборот. В противном случае каркас крыши потеряет необходимую устойчивость.

Учитывая размер черепицы (как правило, ее длина не превышает 40 см), необходимо верно рассчитать и ширину шага обрешетки, набиваемой на стропила.

От длины ската нужно отнять длину нижнего ряда и количество сантиметров между обрешеткой и последним бруском.

ВЫВОДЫ:

  • Использование стропильных ферм на основе дерева или металла обеспечивает защиту здания от внешних воздействий.
  • Основными требованиями к выбираемому материалу и конструкции стропильной фермы являются прочность, устойчивость и надежность.
  • Задачей ферм является передача общей нагрузки, которая оказывается на крышу, на стены здания.
  • Фермы классифицируются по очертанию поясов, конструктивному оформлению, статической схеме, типу решетки.
  • Различают фермы с параллельными поясами, трапециевидные, треугольные.
  • Стропильные фермы выполняются из дерева или металла. Возможны также комбинированные варианты.
  • Устойчивость ферм повышается посредством устройства дополнительных связок для верхнего и нижнего поясов на основе досок.
  • При возведении системы стропил важным моментом является корректный расчет возможных нагрузок.

Подробнее о стропильной системе вальмовой крыши смотрите в видеосюжете.